特許 6660274 パイプ部材のケース部材への溶接構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6660274

(24)【登録日】2020年2月12日

(45)【発行日】2020年3月11日

(54)【発明の名称】パイプ部材のケース部材への溶接構造

(51)【国際特許分類】

   F01N 13/18 20100101AFI20200227BHJP

   F01N 13/08 20100101ALI20200227BHJP

   B23K 9/00 20060101ALI20200227BHJP

   B23K 9/028 20060101ALI20200227BHJP

   B23K 33/00 20060101ALI20200227BHJP

【ＦＩ】

   F01N13/18

   F01N13/08 E

   B23K9/00 501C

   B23K9/028 N

   B23K33/00 A

【請求項の数】3

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2016-171012(P2016-171012)

(22)【出願日】2016年9月1日

(65)【公開番号】特開2018-35772(P2018-35772A)

(43)【公開日】2018年3月8日

【審査請求日】2018年9月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000138521

【氏名又は名称】株式会社ユタカ技研

(74)【代理人】

【識別番号】110002192

【氏名又は名称】特許業務法人落合特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 高史

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 大輔

【審査官】 村山 禎恒

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０８４７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−００５８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−０１４８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−０３７５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−００６０１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ １３／００−９９／００

Ｂ２３Ｋ ９／００−９／０３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケース部材（１１）の側壁（１１ａ）に設けられる取付け孔（１３）に、パイプ部材（１２）の一端部（１２ａ）が挿入され、前記取付け孔（１３）の周囲で前記側壁（１１ａ）に環状の溶接ビード（１５）を介して前記パイプ部材（１２）が結合されるパイプ部材のケース部材への溶接構造において、
前記パイプ部材（１２）に、当該パイプ部材（１２）の一部が半径方向外方に張り出して成るフランジ状の拡径部（１４）が、当該拡径部（１４）の前記側壁（１１ａ）と反対側の面（１６ｂ）が前記側壁（１１ａ）に向かうにつれて大径となるテーパ状とされると共に、当該拡径部（１４）の内面（１６ａ，１７ａ）が軸方向に密着するようにして形成され、前記拡径部（１４）の外周部が前記側壁（１１ａ）に溶接されることを特徴とするパイプ部材のケース部材への溶接構造。

【請求項2】

前記拡径部（１４）の前記側壁（１１ａ）と反対側の面（１６ｂ）のテーパ角が、５〜３０度とされることを特徴とする請求項１に記載のパイプ部材のケース部材への溶接構造。

【請求項3】

前記拡径部（１４）の前記側壁（１１ａ）側に臨む面（１７ｂ）が、平坦に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のパイプ部材のケース部材への溶接構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ケース部材の側壁に設けられる取付け孔に、パイプ部材の一端部が挿入され、前記取付け孔の周囲で前記側壁に環状の溶接ビードを介して前記パイプ部材が結合されるパイプ部材のケース部材への溶接構造に関する。

【背景技術】

【0002】

ケース部材に、そのケース部材よりも薄肉であるパイプ部材が直接溶接される構造では、パイプ部材の熱容量が小さいため、熱溶接によってパイプ部材内面への溶接ビードの溶け込みが生じて、しばしば裏ビードが生じることがある。このような課題を解決するために、ケース部材に熱容量の大きなボス部材が溶接され、そのボス部材の外端に形成したテーパ状の接続部にパイプ部材の端部に形成されたテーパ状の接続端部が嵌合され、その接続端部がボス部材に溶接されるようにしたものが、特許文献１で知られている。

【0003】

ところが、特許文献１で開示されたものでは、部品点数および溶接工数が多くなり、コストの増大を招く。そこで特許文献２で開示されるものでは、パイプ部材に、当該パイプ部材の一部が半径方向外方に張り出して成るフランジ状の拡径部が形成され、その拡径部がケース部材の側壁に溶接されるようにすることで、部品点数および溶接工数の増大を回避し、コストの低減を図るようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−２９１９０９号公報

【特許文献2】特開２０１４−８４７８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、上記特許文献２で開示される溶接構造では、パイプ部材に形成される拡径部の全体肉厚が大きくならず、部分的に肉厚が薄くなっている部分があるので、裏ビードの発生を完全に防止することが難しい。

【0006】

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、部品点数および溶接工数の増大を回避してコストの低減を図った上で、裏ビードの発生を確実に防止し得るようにしたパイプ部材のケース部材への溶接構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は、ケース部材の側壁に設けられる取付け孔に、パイプ部材の一端部が挿入され、前記取付け孔の周囲で前記側壁に環状の溶接ビードを介して前記パイプ部材が結合されるパイプ部材のケース部材への溶接構造において、前記パイプ部材に、当該パイプ部材の一部が半径方向外方に張り出して成るフランジ状の拡径部が、当該拡径部の前記側壁と反対側の面が前記側壁に向かうにつれて大径となるテーパ状とされると共に、当該拡径部の内面を軸方向に密着させるようにして形成され、前記拡径部の外周部が前記側壁に溶接されることを第１の特徴とする。

【0008】

さらに本発明は、第１の特徴の構成に加えて、前記拡径部の前記側壁側に臨む面が、平坦に形成されることを第２の特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の第１の特徴によれば、パイプ部材に形成される拡径部の内面が軸方向に密着しているので、拡径部に薄肉の部分が生じないようにして熱容量を高め、ケース部材の側壁への拡径部の外周部の熱溶接時に、拡径部の内面側への溶接ビードの溶け込みが生じることがないようにして裏ビードの発生を確実に抑えることができ、しかも部品点数および溶接工数が増加することがなく、コストの低減に寄与することができる。

【0010】

また、拡径部の側壁と反対側の面を側壁に向かうにつれて大径となるテーパ状に形成することで、拡径部の肉を内周側に集めることができて、拡径部の溶接部の実質上の板厚を増加させることができ、大きな入熱で溶接強度の高い溶接構造を得ることができる。

【0011】

また本発明の第２の特徴によれば、拡径部の側壁と反対側の面のテーパ角が５〜３０度とされるので、拡径部の内面を軸方向に有効に密着させることができる。

【0012】

さらに本発明の第３の特徴によれば、パイプ部材をケース部材の側壁に溶接する際に、側壁上でのパイプ部材のぐらつきを防止して溶接姿勢を安定化させ、精度よく確実な溶接が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】ケース部材にパイプ部材が溶接された状態を示す縦断面図である。

【図2】パイプ部材に拡径部を形成する過程を順次示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態を、添付の図１および図２を参照しながら説明すると、先ず図１において、たとえばディーゼルエンジン用排気浄化装置は、ケース部材１１内に図示しない触媒が収容、保持されて成り、前記触媒が、捕捉した粒子状物質によって目詰まり状態となると、前記ケース部材１１内の圧力が上昇する。そこでその圧力上昇を検出することで目詰まり状態を検出するために、前記ケース部材１１の側壁１１ａに、パイプ部材である圧力検出パイプ１２が接続される。

【0015】

前記側壁１１ａには取付け孔１３が設けられ、前記圧力検出パイプ１２はその一端部１２ａを前記取付け孔１３に挿入した状態で、前記側壁１１ａの外面に溶接される。

【0016】

ところで前記圧力検出パイプ１２の肉厚ｄ１は、前記ケース部材１１の側壁１１ａの肉厚ｄ２よりも小さく、薄肉の圧力検出パイプ１２が厚肉の前記側壁１１ａにそのまま溶接されると、パイプ部材１２の熱容量が小さいため、熱溶接によってパイプ部材１２の内面への溶接ビード１５の溶け込みが生じて、しばしば裏ビードが生じることがある。そこで本発明に従えば、前記圧力検出パイプ１２に、当該圧力検出パイプ１２の一部が半径方向外方に張り出して成るフランジ状の拡径部１４が形成され、その拡径部１４の外周部が、その全周にわたる溶接によって形成される溶接ビード１５を介して前記側壁１１ａに結合される。

【0017】

しかも前記拡径部１４は、その内面１６ａ，１７ａを軸方向に密着させるようにして形成される。すなわち前記拡径部１４は、前記圧力検出パイプ１２の半径方向外方に張り出す第１円盤部１６と、第１円盤部１６および前記側壁１１ａ間で前記圧力検出パイプ１２の半径方向外方に張り出す第２円盤部１７と、第１および第２円盤部１６，１７の外周部を連結する湾曲部１８とを一体に有しており、第１および第２円盤部１６，１７の内面１６ａ，１７ａが軸方向に密着するように形成される。

【0018】

また前記拡径部１４の前記側壁１１ａと反対側の面、すなわち第１円盤部１６の外面１６ｂは、前記側壁１１ａに向かうにつれて大径となるように、たとえばテーパ状に形成される。そのテーパ角度αは、５度〜３０度であることが望ましく、そのような角度とすることで第１および第２円盤部１６，１７の内面１６ａ，１７ａを軸方向に有効に密着させることができる。

【0019】

また第１円盤部１６の外面１６ｂが、外側に膨らみつつ前記側壁１１ａに向かうにつれて大径となるように形成されていてもよく、また内側に凹みつつ前記側壁１１ａに向かうにつれて大径となるように形成されていてもよい。

【0020】

さらに前記拡径部１４の前記側壁１１ａ側に臨む面、すなわち第２円盤部１７の外面１７ｂは、前記側壁１１ａの外面に形成される平坦な取付け面１９に対応して平坦に形成される。

【0021】

ところで前記圧力検出パイプ１２に前記拡径部１４を形成するにあたっては、図２で示す金型装置２０が用いられる。この金型装置２０は、固定の下クランプ型２１と、その下クランプ型２１の上方で昇降可能な上クランプ型２２と、前記下クランプ型２１にスライド可能に支持される下スライド型２３と、前記上クランプ型２２でスライド可能に支持される上スライド型２４と、前記下スライド型２３および前記上スライド型２４を押圧可能なパンチ２５とを備える。

【0022】

前記下クランプ型２１には、前記下スライド型２３をスライド可能に支持する下支持部２１ａが設けられ、前記上クランプ型２２には、前記上スライド型２４をスライド可能に支持する上支持部２２ａが設けられる。また前記下クランプ型２１および前記上クランプ型２２には、前記下スライド型２３および前記上スライド型２４のスライド方向に延びる前記圧力検出パイプ１２の一端部１２ａ側の一部を前記下および上スライド型２３，２４側に臨ませて、前記圧力検出パイプ１２を協働して嵌合、保持する保持溝２６，２７が形成されるとともに、それらの保持溝２６，２７内の前記圧力検出パイプ１２の他端部１２ｂを当接させる規制面２８，２９が設けられる。

【0023】

前記下クランプ型２１および前記上クランプ型２２における前記保持溝２６，２７の前記規制面２８，２９とは反対側の端部周縁には、前記圧力検出パイプ１２の拡径部１４のうち第１円盤部１６の外面１６ｂを協働して形成するための受け面３１，３２がそれぞれ形成されており、それらの受け面３１，３２は協働してテーパ面を構成する。

【0024】

また前記下スライド型２３および前記上スライド型２４には、前記圧力検出パイプ１２の拡径部１４のうち第２円盤部１７および前記湾曲部１８を協働して形成する凹部３３，３４がそれぞれ形成されており、それらの凹部３３，３４の閉塞端は前記圧力検出パイプ１２の拡径部１４のうち第２円盤部１７の外面１７ｂを形成すべく平坦面に形成される。さらに前記下スライド型２３および前記上スライド型２４には、前記凹部３３，３４に連なる保持溝３５，３６が前記圧力検出パイプ１２の一端部１２ａ側の一部を嵌合、保持するようにしてそれぞれ形成されるとともに、前記圧力検出パイプ１２の一端部１２ａに当接する押圧面３７，３８がそれぞれ形成される。

【0025】

このような金型装置２０で前記圧力検出パイプ１２に前記拡径部１４を形成する際には、先ず図２（ａ）で示すように、下クランプ型２１の保持溝２６および下スライド型２３の保持溝３５に対象となる圧力検出パイプ１２を嵌合、保持した状態で、図２（ｂ）で示すように、上クランプ型２２を降下させ、前記圧力検出パイプ１２を、下クランプ型２１の保持溝２６および下スライド型２３の保持溝３５と、上クランプ型２２の保持溝２７および上スライド型２４の保持溝３６とで協働して保持する。この際、圧力検出パイプ１２の一端部１２ａは前記下スライド型２３および前記上スライド型２４の前記押圧面３７，３８に近接もしくは当接した状態にあり、圧力検出パイプ１２の他端部１２ｂは前記下クランプ型２１および前記上クランプ型２２の前記規制面２８，２９に近接もしくは当接した状態にある。

【0026】

次いで図２（ｃ）で示すように、前記下スライド型２３および前記上スライド型２４を、パンチ２５を前進させることで軸方向に押圧することで、図２（ｄ）で示すように、下クランプ型２１および上クランプ型２２と、下スライド型２３および上スライド型２４との協働によって圧力検出パイプ１２に拡径部１４が形成されることになり、図２（ｅ）で示すように、パンチ２５と、下スライド型２３および上スライド型２４とを後退させた後に、図２（ｆ）で示すように、上クランプ型２２を上昇させて圧力検出パイプ１２の保持を解除することで前記拡径部１４の成形が完了する。

【0027】

次にこの実施の形態の作用について説明すると、圧力検出パイプ１２に、当該圧力検出パイプ１２の一部が半径方向外方に張り出して成るフランジ状の拡径部１４が、当該拡径部１４の内面１６ａ，１７ａを軸方向に密着させるようにして形成され、前記拡径部１４の外周部がケース部材１１の側壁１１ａに溶接されるので、拡径部１４に薄肉の部分が生じないようにして熱容量を高め、ケース部材１１の側壁１１ａへの拡径部１４の外周部の熱溶接時に、拡径部１４の内面側への溶接ビード１５の溶け込みが生じることがないようにして裏ビードの発生を確実に抑えることができ、しかも部品点数および溶接工数が増加することがなく、コストの低減に寄与することができる。

【0028】

また前記拡径部１４の前記側壁１１ａと反対側の面１６ｂが、前記側壁１１ａに向かうにつれて大径となるように形成されるので、拡径部１４の肉を内周側に集めることができ、拡径部１４の溶接部の実質上の板厚を増加させることができ、大きな入熱で溶接強度の高い溶接構造を得ることができる。

【0029】

さらに前記拡径部１４の前記側壁１１ａ側に臨む面１７ｂが、平坦に形成されるので、圧力検出パイプ１２をケース部材１１の側壁１１ａに溶接する際に、側壁１１ａ上での圧力検出パイプ１２のぐらつきを防止して溶接姿勢を安定化させ、精度よく確実な溶接が可能となる。

【0030】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

【0031】

たとえば上述の実施の形態では、ディーゼルエンジン用排気浄化装置のケース部材１１の側壁１１ａへの圧力検出パイプ１２の溶接構造について説明したが、本発明は、ケース部材の側壁へのパイプ部材の溶接構造として広く適用可能である。

【0032】

また上述の実施の形態ではケース部材１１よりも薄肉の圧力検出パイプ１２のケース部材１１への溶接構造について説明したが、ケース部材１１と同等の肉厚もしくはケース部材１１よりも厚肉のパイプ部材のケース部材１１への溶接構造についても本発明を適用可能である。

【符号の説明】

【0033】

１１・・・ケース部材
１１ａ・・・側壁
１２・・・パイプ部材である圧力検出パイプ
１２ａ・・・圧力検出パイプの一端部
１３・・・取付け孔
１４・・・拡径部
１５・・・溶接ビード
１６ａ，１７ａ・・・拡径部の内面
１６ｂ・・・拡径部の側壁と反対側の面
１７ｂ・・・拡径部の側壁側に臨む面

【図1】

【図2】