排気系のスポット溶接構造
【課題】従来では互いに相反していた複数の要請の両立を図ることができるような排気系のスポット溶接構造を提供する。
【解決手段】排気消音器１０の溶接部位４１では、内プレート３１と仕切り板２６の取付片２６ａと内側ケース２２と外側ケース２１とがスポット溶接によって接合される。排気消音器１０の溶接部位４２では、内プレート３２と仕切り板２５の取付片２５ａと内側ケース２２と外側ケース２１とがスポット溶接によって接合される。排気消音器１０の溶接部位４３では、内プレート３３と内側ケース２２と外側ケース２１とがスポット溶接によって接合される。排気消音器１０の構成部材である外側ケース２１と内側ケース２２と仕切り板２５，２６とは、ステンレス鋼板からなる。内プレート３１，３２，３３は、排気消音器１０の構成部材よりもクロム含有量の多いステンレス製である。
【解決手段】排気消音器１０の溶接部位４１では、内プレート３１と仕切り板２６の取付片２６ａと内側ケース２２と外側ケース２１とがスポット溶接によって接合される。排気消音器１０の溶接部位４２では、内プレート３２と仕切り板２５の取付片２５ａと内側ケース２２と外側ケース２１とがスポット溶接によって接合される。排気消音器１０の溶接部位４３では、内プレート３３と内側ケース２２と外側ケース２１とがスポット溶接によって接合される。排気消音器１０の構成部材である外側ケース２１と内側ケース２２と仕切り板２５，２６とは、ステンレス鋼板からなる。内プレート３１，３２，３３は、排気消音器１０の構成部材よりもクロム含有量の多いステンレス製である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系の排気系構成部材のスポット溶接構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気系に設けられる排気系構成部品の排気系構成部材を複数重ね合わせてスポット溶接を行うにあたっては、各種の要請を満足できるようなスポット溶接構造とすることが好ましい。具体的には、スポット溶接を行う排気系構成部材が、例えば、排気消音器の構成部材である場合、スポット溶接が行われる溶接部位の防錆性能や、排気系構成部材の重量やコスト等に対して各種の要請がある。また、スポット溶接を行う排気系構成部材が、例えば、排気浄化装置の上流側に接続される排気管の構成部材である場合、スポット溶接が行われる溶接部位の強度や、排気管の断熱性能、重量やコスト等に対して各種の要請がある。
【０００３】
しかし、各種の要請を全て満たすようなスポット溶接構造とすることは実際には困難であった。一例を挙げれば、従来の排気系のスポット溶接構造では、排気系構成部材にステンレス鋼板が用いられる場合、スポット溶接時の加工熱により溶融部分のステンレス鋼板のクロム成分が減少するため、溶接部位における防錆性能がその周辺部位に比べて低下していた。従来では、溶接部位の防錆性能を確保するために、排気系構成部材の板厚を厚くしたりしていたが、これにともなって、排気系構成部材の重量の増加や、コストの増加を招いていた。したがって、従来では、スポット溶接が行われる溶接部位の防錆性能の確保と、排気系構成部材の重量、コストの増加の防止との両立を図ることは困難であった。このように、従来の排気系のスポット溶接構造では、溶接部位の防錆性能に対する要請と、排気系構成部材の重量やコストに対する要請とは互いに相反する要請となっていた。
【０００４】
特許文献１には、アルミメッキ鋼板またはステンレス鋼板で構成された排気消音器が公開されている。また、特許文献２には、アルミメッキ鋼板で構成された排気消音器が公開されている。
【特許文献１】特開平１０−２４３８１号公報
【特許文献２】特開昭６３−２２７９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、そのような問題点を鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気系の排気系構成部材を複数重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、従来では互いに相反していた複数の要請の両立を図ることができるような排気系のスポット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】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、内燃機関の排気系の排気系構成部材のスポット溶接構造であって、ステンレス鋼板からなる排気系構成部材を複数重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、スポット溶接が行われる溶接部位には、排気系構成部材よりもクロム含有量の多いステンレス製のプレート部材が、前記複数重ね合わせた排気系構成部材の両表面のうち、少なくとも一方の表面に重ね合わせて配設されることを特徴としている。ここで、排気系の排気系構成部材は、例えば、排気管の構成部材、排気消音器の構成部材、排気浄化装置の構成部材等のような排気系構成部品の構成部材のことである。
【０００７】
上記構成によれば、スポット溶接が行われる溶接部位に高クロム含有のステンレス製のプレート部材が低クロム含有のステンレス鋼板からなる排気系構成部材に重ね合わせられている。このため、スポット溶接時の加工熱により溶融部分のステンレスのクロム成分が減少したとしても、溶接部位の表面付近に残存するクロム成分は、プレート部材が設けられていない場合に比べて多くなる。これにより、溶接部位における防錆性能を確保することができる。一方、溶接部位の防錆性能を確保するために、排気系構成部材の板厚を厚くしたり、クロム含有量を多くしたりする必要がなくなり、これにより、排気系構成部材の重量の増加やコストの増加を防止することができる。したがって、スポット溶接が行われる溶接部位の防錆性能の確保と、排気系構成部材の重量、コストの増加の防止との両立を図ることができる。
【０００８】
また、本発明は、内燃機関の排気系の排気系構成部材のスポット溶接構造であって、メッキ鋼板からなる排気系構成部材を複数重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、スポット溶接が行われる溶接部位には、ステンレス製のプレート部材が、前記複数重ね合わせた排気系構成部材の両表面のうち、少なくとも一方の表面に重ね合わせて配設されることを特徴としている。ここで、メッキ鋼板としては、例えば、アルミメッキ鋼板、亜鉛メッキ鋼板等が挙げられる。
【０００９】
上記構成によれば、スポット溶接が行われる溶接部位にステンレス製のプレート部材がメッキ鋼板からなる排気系構成部材に重ね合わせられている。このため、スポット溶接時の加工熱により溶融部分の表面部にクロム成分を含有した金属層（ステンレス層）が形成される。これにより、溶接部位における防錆性能を確保することができる。一方、溶接部位の防錆性能を確保するために、排気系構成部材の板厚を厚くしたり、ステンレス製の板材を使用したりする必要がなくなり、これにより、排気系構成部材の重量の増加やコストの増加を防止することができる。したがって、スポット溶接が行われる溶接部位の防錆性能の確保と、排気系構成部材の重量、コストの増加の防止との両立を図ることができる。
【００１０】
また、本発明は、内燃機関の排気系の排気浄化装置の上流側に接続され、外管および内管からなる排気管のスポット溶接構造であって、金属製の外管および内管を重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、スポット溶接が行われる溶接部位には、金属製のプレート部材が、前記重ね合わせた外管および内管の両表面のうち、少なくとも内管の表面に重ね合わせて配設されることを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、スポット溶接が行われる溶接部位にプレート部材が内管に重ね合わせられている。このため、スポット溶接時、溶接チップの打痕によって溶接部位における板厚が減少したとしても、内管の板厚は、プレート部材が設けられていない場合に比べて大きくなる。これにより、溶接部位における内管の強度の低下を防止することができる。一方、溶接部位における内管の強度を確保するために、内管そのものの板厚を厚くする必要がなくなり、これにより、内管の熱容量が大きくなることがなくなり、排気管の断熱性能を確保することができる。その結果、排気管を経て排気浄化装置に送られる排気ガス温度の低下を抑制することができ、排気浄化装置による排気ガスの浄化性能が損なわれることを抑制することができる。また、排気管の重量およびコストの増加の防止することができる。したがって、スポット溶接が行われる溶接部位における内管の強度の低下の防止と、排気管の断熱性能の確保および排気管の重量、コストの増加の防止との両立を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、内燃機関の排気系の排気系構成部材を複数重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、従来では互いに相反していた複数の要請の両立を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
まず、本発明のスポット溶接構造の第１実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。スポット溶接構造の第１実施形態では、スポット溶接が行われる溶接部位に排気系構成部材よりもクロム含有量の多いステンレス製のプレート部材が排気系構成部材の少なくとも一方の表面に重ね合わせて配設されている。以下では、そのようなスポット溶接構造を排気消音器に適用した例について説明する。
【００１５】
図１は、スポット溶接構造の第１実施形態に係る排気消音器を概略的に示す断面図である。排気消音器１０は、内燃機関から排出される排気ガスの排気音を減衰するもので、内燃機関の排気系に設けられる。この排気消音器１０には、排気系の上流側から延びる上流側排気管１１と排気系の下流側へ延びる下流側排気管１２とが接続されている。
【００１６】
排気消音器１０は、断面がだ円形の筒状の外側ケース２１と、この外側ケース２１の内側に支持される断面がだ円形の筒状の内側ケース２２とが内外に重ね合わせられた２重構造になっている。内側ケース２２は、スポット溶接によって外側ケース２１に固定されている。外側ケース２１の前後両端部には、端板２３，２４がそれぞれ設けられており、排気消音器１０内の空間が排気管１１，１２に連通する場合を除いて閉塞されるようになっている。
【００１７】
排気消音器１０内（内側ケース２２内）には、上流側排気管１１の下流側部分と下流側排気管１２の上流側部分とが挿入されている。内側ケース２２内は、ガス排出方向に直交する方向に沿って互いに平行に設けられた２つの仕切り板２５，２６によって、３つの空間Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に仕切られている。上流側排気管１１は、空間Ｃ１に連通している。空間Ｃ１，Ｃ２は、連通管２７を介して互いに連通している。空間Ｃ２，Ｃ３は、連通管２８を介して互いに連通している。空間Ｃ３は、下流側排気管１２に連通している。仕切り板２５は、空間Ｃ１，Ｃ２を仕切るとともに、上流側排気管１１、連通管２７、下流側排気管１２を支持している。仕切り板２６は、空間Ｃ２，Ｃ３を仕切るとともに、上流側排気管１１、連通管２８、下流側排気管１２を支持している。仕切り板２５，２６には、内側ケース２２の内周に沿うように折り曲げられた取付片２５ａ，２６ａが形成されている。仕切り板２５，２６の取付片２５ａ，２６ａがスポット溶接によって内側ケース２２に接合されることで仕切り板２５，２６が内側ケース２２に固定されている。そして、排気系の上流側から流れてきた排気ガスは、排気消音器１０内で、上流側排気管１１→空間Ｃ１→連通管２７→空間Ｃ２→連通管２８→空間Ｃ３→下流側排気管１２、という経路を通って排気系の下流側へ排出される。
【００１８】
次に、上述のような構成の排気消音器１０に適用されるスポット溶接構造について説明する。
【００１９】
スポット溶接が行われる排気消音器１０の構成部材、ここでは、排気消音器１０の外側ケース２１と内側ケース２２と仕切り板２５，２６とは、防錆性能を有するステンレス鋼板からなる。スポット溶接が行われる溶接部位４１，４２，４３には、上述の排気消音器１０の構成部材よりもクロム含有量の多いステンレス製の内プレート３１，３２，３３が配設されている。このように、排気消音器１０の構成部材には低クロム含有のステンレス鋼板が用いられているのに対し、内プレート３１，３２，３３には高クロム含有のステンレス製の板材が用いられている。
【００２０】
内プレート３１，３２，３３は、図２に示すように、だ円形に形成されている。図２には、内プレート３１のみを代表して示している。内プレート３１，３２は、仕切り板２５，２６の内周面に沿う形状になっている。内プレート３３は、内側ケース２２の内周面に沿う形状になっている。内プレート３１，３２は、溶接部位４１，４２に仕切り板２５，２６が介在される分だけ、内プレート３３よりも若干小さく形成されている。内プレート３１，３２，３３として、例えば、適宜長さの帯状部材をだ円形に丸めたものを用いることができる。
【００２１】
排気消音器１０の溶接部位４１において、図３に示すように、内プレート３１と仕切り板２６の取付片２６ａと内側ケース２２と外側ケース２１とがスポット溶接によって接合される。溶接部位４１におけるスポット溶接は、図３（ａ）に示すように、仕切り板２６の取付片２６ａと内側ケース２２と外側ケース２１とを内外に重ね合わせ、さらに、仕切り板２６の取付片２６ａの内側表面に内プレート３１を重ね合わせた状態で行われる。そして、スポット溶接により、図３（ｂ）に示すように、重ね合わせられた各部材３１，２６，２２，２１が溶融して互いに接合される。このようなスポット溶接が複数箇所（例えば、８箇所）において行われ、溶接部位４１が内プレート３１の内周に沿って複数箇所に形成される。この例では、内プレート３１は、全ての溶接部位４１に共通した部材となっている。
【００２２】
排気消音器１０の溶接部位４２において、内プレート３２と仕切り板２５の取付片２５ａと内側ケース２２と外側ケース２１とがスポット溶接によって接合される。溶接部位４２におけるスポット溶接は、上述した溶接部位４１におけるスポット溶接の場合と同様にして行われる（図３参照）。内プレート３２は、全ての溶接部位４２に共通した部材となっている。
【００２３】
また、排気消音器１０の溶接部位４３において、図４に示すように、内プレート３３と内側ケース２２と外側ケース２１とがスポット溶接によって接合される。溶接部位４３におけるスポット溶接は、図４（ａ）に示すように、内側ケース２２と外側ケース２１とを内外に重ね合わせ、さらに、内側ケース２２の内側表面に内プレート３３を重ね合わせた状態で行われる。そして、スポット溶接により、図４（ｂ）に示すように、重ね合わせられた各部材３３，２２，２１が溶融して互いに接合される。このようなスポット溶接が複数箇所（例えば、８箇所）において行われ、溶接部位４３が内プレート３３の内周に沿って複数箇所に形成される。この例では、内プレート３３は、全ての溶接部位４３に共通した部材となっている。
【００２４】
上述した排気消音器１０におけるスポット溶接構造によれば、次のような作用効果が得られる。
【００２５】
ここで、従来のスポット溶接構造では、排気消音器に内プレート３１，３２，３３が設けられていなかったため、次のような問題が発生していた。排気消音器の構成部材に防錆性能を有するステンレス鋼板が用いられる場合、スポット溶接時の加工熱により溶融部分のステンレス鋼板のクロム成分の一部が酸化クロムに変化することで、その分、溶接部位のクロム成分がその周辺部位に比べて減少する。このため、排気ガスより生成される凝縮水に対する溶接部位における防錆性能がその周辺部位に比べて低下していた。従来では、凝縮水に対する溶接部位の防錆性能を確保するために、排気消音器の構成部材の板厚を厚くしたり、クロム含有量を多くしたりしていたが、これにともなって、排気消音器の構成部材さらには排気消音器自体の重量の増加や、コストの増加を招いていた。したがって、従来では、凝縮水に対する溶接部位の防錆性能の確保と、排気消音器の重量、コストの増加の防止との両立を図ることは困難であった。
【００２６】
この例では、排気消音器１０の溶接部位４１，４２，４３に高クロム含有のステンレス製の内プレート３１，３２，３３が低クロム含有のステンレス鋼板からなる排気消音器１０の構成部材に重ね合わせられている。このため、スポット溶接時の加工熱により溶融部分のステンレスのクロム成分が減少したとしても、溶接部位４１，４２，４３の表面付近に残存するクロム成分は、内プレート３１，３２，３３が設けられていない場合に比べて多くなる。つまり、内プレート３１，３２，３３のクロム含有量が排気消音器１０の構成部材に比べて多い分、溶接部位４１，４２，４３の内側表面付近に残存するクロム成分が多くなる。これにより、排気ガスより生成される凝縮水４４に対する溶接部位４１，４２，４３における防錆性能を確保することができる。そして、溶接部位４１，４２，４３における強度の向上も図れる。
【００２７】
一方、凝縮水４４に対する溶接部位４１，４２，４３の防錆性能を確保するために、排気消音器１０の構成部材の板厚を厚くしたり、クロム含有量を多くしたりする必要がなくなり、これにより、排気消音器１０の構成部材さらには排気消音器１０自体の重量の増加やコストの増加を防止することができる。そして、内プレート３１，３２，３３は、スポット溶接を行う溶接部位４１，４２，４３を含む一方で、スポット溶接を行わない部位はできるだけ含まない構成となっている。このように、高クロム含有の内プレート３１，３２，３３が排気消音器１０の全域にわたってではなく、溶接部位４１，４２，４３を含む一部の領域だけに設けられているため、排気消音器１０の重量およびコストの増加の防止することができる。
【００２８】
以上より、排気消音器１０における凝縮水４４に対する溶接部位４１，４２，４３の防錆性能の確保と、排気消音器１０の重量、コストの増加の防止との両立を図ることができる。
【００２９】
次に、上述した第１実施形態の変形例について説明する。
【００３０】
図５、図６、図７に示すように、排気消音器１０’の外側ケース２１の外側に、内プレート３１，３２，３３と同様の排気消音器１０’の構成部材よりもクロム含有量の多いステンレス製の外プレート３４，３５，３６を配設する構成としてもよい。図５、図６、図７は、排気消音器１０’の内外両側にプレート部材を設けた例を示しており、排気消音器１０’の溶接部位４１’，４２’，４３’において、低クロム含有のステンレス鋼板からなる排気消音器１０’の構成部材の内側に高クロム含有のステンレス製の内プレート３１，３２，３３、その外側に高クロム含有のステンレス製の外プレート３４，３５，３６がそれぞれ重ね合わせられている。
【００３１】
そして、この場合、次のような作用効果も得られる。排気系の排気消音器１０’等は、路面に剥き出しの状態で車両の床下に取り付けられる。このため、路面から跳ね上げられた水による排気消音器１０’の溶接部位４１’，４２’，４３’の防錆性能の低下が懸念される。また、寒冷地等では、路面に散布される凍結防止剤等による塩害によって排気消音器１０’の溶接部位４１’，４２’，４３’の防錆性能の低下が懸念される。この例では、排気消音器１０’の外側ケース２１の外側にクロム含有量の多いステンレス製の外プレート３４，３５，３６が重ね合わせられているので、スポット溶接時の加工熱により溶融部分のステンレスのクロム成分が減少したとしても、溶接部位４１’，４２’，４３’の外側表面付近に残存するクロム成分は、外プレート３４，３５，３６が設けられていない場合に比べて多くなる。これにより、溶接部位４１’，４２’，４３’の防錆性能の低下を抑制することができる。
【００３２】
排気消音器の構成は、上述した例とは異なっていてもよい。例えば、図８に示すような排気消音器５０としてもよい。図８に示す排気消音器５０では、２重構造ではない１重のマフラーシェル５１に上流側排気管５２と下流側排気管５３とが挿入されている。そして、上述した例と同様のスポット溶接構造によって、マフラーシェル５１とインナープレート５４，５５とが接合されている。具体的には、マフラーシェル５１とインナープレート５４とが、内プレート５６と外プレート５８とで挟まれたスポット溶接構造になっている。マフラーシェル５１とインナープレート５５とが、内プレート５７と外プレート５９とで挟まれたスポット溶接構造になっている。
【００３３】
スポット溶接が行われる溶接部位に配設されるプレート部材のクロム含有量は、特に限定されず、排気消音器の構成部材に比べて多ければよい。なお、クロム含有量が多いほど、コストが多くかかるが、その分、防錆性能を向上させることができる。
【００３４】
スポット溶接が行われる溶接部位に配設されるプレート部材の形状は、図２に示す形状に限定されず、溶接部位に配設可能な形状であればよい。一例として、図９（ａ）に示すように、スポット溶接が行われる溶接部位とその周辺部分だけを含むような円形のプレート部材３７とすることができる。また、図９（ｂ）に示すように、図９（ａ）に示すプレート部材３７を複数（図９（ｂ）では３つ）つないだ形状のプレート部材３８とすることができる。
【００３５】
また、排気消音器６０に、図１０に示すようなカバー６１を取り付ける場合にも、上述した例と同様のスポット溶接構造を適用することができる。この場合、排気消音器６０を覆うカバー６１の取付片６１ａ同士が上下２つのプレート部材６２で挟まれたスポット溶接構造になっている。上下のプレート部材６２には、図９（ａ）に示すプレート部材３７と同様のものが用いられている。
【００３６】
排気消音器７０に、図１１に示すようなヒートインシュレータ７３を取り付ける場合にも、上述した例と同様のスポット溶接構造を適用することができる。この場合、排気消音器７０のケース７１の端部に設けられた端板７２にヒートインシュレータ７３が取り付けられている。そして、排気消音器７０の端板７２とヒートインシュレータ７３とが内外２つのプレート部材７４で挟まれたスポット溶接構造になっている。内外のプレート部材７４には、図９（ａ）に示すプレート部材３７と同様のものが用いられている。
【００３７】
スポット溶接が行われる排気系構成部材は、ステンレス鋼板からなるものであれば、排気消音器以外の排気系構成部材にも、上述した例と同様のスポット溶接構造を適用することができる。つまり、スポット溶接構造の適用箇所は、上述したような排気消音器だけに限定されない。
【００３８】
一例を挙げれば、図１２に示す排気管８０にヒートインシュレータ８１を取り付ける場合にも、上述した例と同様のスポット溶接構造を適用することができる。この場合、排気管８０が２つのヒートインシュレータ８１によって覆われており、そのヒートインシュレータ８１同士が上下２つのプレート部材８２で挟まれたスポット溶接構造になっている。上下のプレート部材８２には、図９（ａ）に示すプレート部材３７と同様のものが用いられている。また、排気管の場合、第３実施形態で述べる２重管構造の排気管の外管と内管とのスポット溶接構造にも適用することが可能である。
【００３９】
図１３に示す車両のボディーシェル９０に排気系構成部品を支持するステー９１を取り付ける場合にも、上述した例と同様のスポット溶接構造を適用することができる。この場合、ボディーシェル９０とステー９１とが上下２つのプレート部材９２で挟まれたスポット溶接構造になっている。上下のプレート部材９２には、図９（ａ）に示すプレート部材３７と同様のものが用いられている。
【００４０】
図１４に示す車両のフロアパン１００にフロアメンバ１０１を取り付ける場合にも、上述した例と同様のスポット溶接構造を適用することができる。この場合、フロアパン１００とフロアメンバ１０１が上下２つのプレート部材１０２で挟まれたスポット溶接構造になっている。上下のプレート部材１０２には、図９（ａ）に示すプレート部材３７と同様のものが用いられている。
【００４１】
［第２実施形態］
次に、本発明のスポット溶接構造の第２実施形態について、図１５〜図１８を用いて説明する。スポット溶接構造の第２実施形態では、スポット溶接が行われる溶接部位にステンレス製のプレート部材が排気系構成部材の少なくとも一方の表面に重ね合わせて配設されている。第２実施形態では、排気系構成部材がステンレス鋼板ではなくメッキ鋼板である点で上記第１実施形態とは異なる。以下では、そのようなスポット溶接構造を排気消音器に適用した例について説明する。
【００４２】
図１５は、スポット溶接構造の第２実施形態に係る排気消音器を概略的に示す断面図である。排気消音器１１０は、内燃機関から排出される排気ガスの排気音を減衰するもので、内燃機関の排気系に設けられる。この排気消音器１１０には、排気系の上流側から延びる上流側排気管１１１と排気系の下流側へ延びる下流側排気管１１２とが接続されている。
【００４３】
排気消音器１１０は、断面がだ円形の筒状の外側ケース１２１と、この外側ケース１２１の内側に支持される断面がだ円形の筒状の内側ケース１２２とが内外に重ね合わせられた２重構造になっている。内側ケース１２２は、スポット溶接によって外側ケース１２１に固定されている。外側ケース１２１の前後両端部には、端板１２３，１２４がそれぞれ設けられており、排気消音器１１０内の空間が排気管１１１，１１２に連通する場合を除いて閉塞されるようになっている。
【００４４】
排気消音器１１０内（内側ケース１２２内）には、上流側排気管１１１の下流側部分と下流側排気管１１２の上流側部分とが挿入されている。内側ケース１２２内は、ガス排出方向に直交する方向に沿って互いに平行に設けられた２つの仕切り板１２５，１２６によって、３つの空間Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３に仕切られている。上流側排気管１１１は、空間Ｃ１１に連通している。空間Ｃ１１，Ｃ１２は、連通管１２７を介して互いに連通している。空間Ｃ１２，Ｃ１３は、連通管１２８を介して互いに連通している。空間Ｃ１３は、下流側排気管１１２に連通している。仕切り板１２５は、空間Ｃ１１，Ｃ１２を仕切るとともに、上流側排気管１１１、連通管１２７、下流側排気管１１２を支持している。仕切り板１２６は、空間Ｃ１２，Ｃ１３を仕切るとともに、上流側排気管１１１、連通管１２８、下流側排気管１１２を支持している。仕切り板１２５，１２６には、内側ケース１２２の内周に沿うように折り曲げられた取付片１２５ａ，１２６ａが形成されている。仕切り板１２５，１２６の取付片１２５ａ，１２６ａがスポット溶接によって内側ケース１２２に接合されることで仕切り板１２５，１２６が内側ケース１２２に固定されている。そして、排気系の上流側から流れてきた排気ガスは、排気消音器１１０内で、上流側排気管１１１→空間Ｃ１１→連通管１２７→空間Ｃ１２→連通管１２８→空間Ｃ１３→下流側排気管１１２、という経路を通って排気系の下流側へ排出される。
【００４５】
次に、上述のような構成の排気消音器１１０に適用されるスポット溶接構造について説明する。
【００４６】
スポット溶接が行われる排気消音器１１０の構成部材、ここでは、排気消音器１１０の外側ケース１２１と内側ケース１２２と仕切り板１２５，１２６とは、防錆性能を有するアルミメッキ鋼板からなる。スポット溶接が行われる溶接部位１４１，１４２，１４３には、ステンレス製の内プレート１３１，１３２，１３３が配設されている。
【００４７】
内プレート１３１，１３２，１３３は、図１６に示すように、だ円形に形成されている。図１６には、内プレート１３１のみを代表して示している。内プレート１３１，１３２は、仕切り板１２５，１２６の内周面に沿う形状になっている。内プレート１３３は、内側ケース１２２の内周面に沿う形状になっている。内プレート１３１，１３２は、溶接部位１４１，１４２に仕切り板１２５，１２６が介在される分だけ、内プレート１３３よりも若干小さく形成されている。内プレート１３１，１３２，１３３として、例えば、適宜長さの帯状部材をだ円形に丸めたものを用いることができる。
【００４８】
排気消音器１１０の溶接部位１４１において、図１７に示すように、内プレート１３１と仕切り板１２６の取付片１２６ａと内側ケース１２２と外側ケース１２１とがスポット溶接によって接合される。溶接部位１４１におけるスポット溶接は、図１７（ａ）に示すように、仕切り板１２６の取付片１２６ａと内側ケース１２２と外側ケース１２１とを内外に重ね合わせ、さらに、仕切り板１２６の取付片１２６ａの内側表面に内プレート１３１を重ね合わせた状態で行われる。そして、スポット溶接により、図１７（ｂ）に示すように、重ね合わせられた各部材１３１，１２６，１２２，１２１が溶融して互いに接合される。このようなスポット溶接が複数箇所（例えば、８箇所）において行われ、溶接部位１４１が内プレート１３１の内周に沿って複数箇所に形成される。この例では、内プレート１３１は、全ての溶接部位１４１に共通した部材となっている。
【００４９】
排気消音器１１０の溶接部位１４２において、内プレート１３２と仕切り板１２５の取付片１２５ａと内側ケース１２２と外側ケース１２１とがスポット溶接によって接合される。溶接部位１４２におけるスポット溶接は、上述した溶接部位１４１におけるスポット溶接の場合と同様にして行われる（図１７参照）。内プレート１３２は、全ての溶接部位１４２に共通した部材となっている。
【００５０】
また、排気消音器１１０の溶接部位１４３において、図１８に示すように、内プレート１３３と内側ケース１２２と外側ケース１２１とがスポット溶接によって接合される。溶接部位１４３におけるスポット溶接は、図１８（ａ）に示すように、内側ケース１２２と外側ケース１２１とを内外に重ね合わせ、さらに、内側ケース１２２の内側表面に内プレート１３３を重ね合わせた状態で行われる。そして、スポット溶接により、図１８（ｂ）に示すように、重ね合わせられた各部材１３３，１２２，１２１が溶融して互いに接合される。このようなスポット溶接が複数箇所（例えば、８箇所）において行われ、溶接部位１４３が内プレート１３３の内周に沿って複数箇所に形成される。この例では、内プレート１３３は、全ての溶接部位１４３に共通した部材となっている。
【００５１】
上述した排気消音器１１０におけるスポット溶接構造によれば、次のような作用効果が得られる。
【００５２】
ここで、従来のスポット溶接構造では、排気消音器に内プレート１３１，１３２，１３３が設けられていなかったため、次のような問題が発生していた。排気消音器の構成部材に防錆性能を有するアルミメッキ鋼板が用いられる場合、スポット溶接時の加工熱により排気消音器の構成部材のアルミメッキ表面が消失することによって、排気ガスより生成される凝縮水に対する溶接部位における防錆性能がその周辺部位に比べて低下していた。従来では、凝縮水に対する溶接部位の防錆性能を確保するために、排気消音器の構成部材の板厚を厚くしたり、ステンレス製の板材を使用したりしていたが、これにともなって、排気消音器の構成部材さらには排気消音器自体の重量の増加や、コストの増加を招いていた。したがって、従来では、凝縮水に対する溶接部位の防錆性能の確保と、排気消音器の重量、コストの増加の防止との両立を図ることは困難であった。
【００５３】
この例では、排気消音器１１０の溶接部位１４１，１４２，１４３にステンレス製の内プレート１３１，１３２，１３３がアルミメッキ鋼板からなる排気消音器１１０の構成部材に重ね合わせられている。このため、スポット溶接時の加工熱により溶融部分の表面部にクロム成分を含有した金属層（ステンレス層）１４５が形成される。これにより、排気ガスより生成される凝縮水１４４に対する溶接部位１４１，１４２，１４３における防錆性能を確保することができる。そして、溶接部位１４１，１４２，１４３における強度の向上も図れる。なお、内プレート１３１，１３２，１３３のクロム含有量は、特に限定されず、クロム含有量が多いほど、コストが多くかかるが、その分、防錆性能を向上させることができる。また、スポット溶接時の加工熱により溶融部分の内プレート１３１，１３２，１３３のクロム成分の一部が酸化クロムに変化することで、その分、溶接部位１４１，１４２，１４３のクロム成分が減少するが、溶接部位１４１，１４２，１４３にクロム成分が残存していれば、ステンレス層１４５が形成される。したがって、溶接部位１４１，１４２，１４３にクロム成分が残存するだけのクロム含有量の内プレート１３１，１３２，１３３を用いることが好ましい。
【００５４】
一方、凝縮水１４４に対する溶接部位１４１，１４２，１４３の防錆性能を確保するために、排気消音器１１０の構成部材の板厚を厚くしたり、ステンレス製の板材を使用したりする必要がなくなり、これにより、排気消音器１１０の構成部材さらには排気消音器１１０自体の重量の増加やコストの増加を防止することができる。そして、内プレート１３１，１３２，１３３は、スポット溶接を行う溶接部位１４１，１４２，１４３を含む一方で、スポット溶接を行わない部位はできるだけ含まない構成となっている。このように、ステンレス製の内プレート１３１，１３２，１３３が排気消音器１１０の全域にわたってではなく、溶接部位１４１，１４２，１４３を含む一部の領域だけに設けられているため、排気消音器１１０の重量およびコストの増加の防止することができる。
【００５５】
以上より、排気消音器１１０における凝縮水１４４に対する溶接部位１４１，１４２，１４３の防錆性能の確保と、排気消音器１１０の重量、コストの増加の防止との両立を図ることができる。
【００５６】
上述した第２実施形態の変形例としては、上記第１実施形態の変形例と同様のものが挙げられる。排気消音器の内外両側にプレート部材を設けた場合（図５〜図７参照）や、排気消音器の構成（図８参照）、プレート部材の形状（図９参照）、排気消音器に、カバーややヒートインシュレータを取り付けた場合（図１０、図１１参照）、スポット溶接構造の適用箇所（図１２〜図１４参照）について変形例が挙げられるが、ここでは、詳細な説明は省略する。
【００５７】
［第３実施形態］
次に、本発明のスポット溶接構造の第３実施形態について、図１９〜図２１を用いて説明する。スポット溶接構造の第３実施形態では、スポット溶接が行われる溶接部位にプレート部材が排気系構成部材の少なくとも一方の表面に重ね合わせて配設されている。第３実施形態では、排気系構成部材がステンレス鋼板およびメッキ鋼板に限定されない点、および、プレート部材がステンレス製に限定されない点で上記第１，第２実施形態とは異なる。以下では、そのようなスポット溶接構造を排気浄化装置の上流側に接続される排気管に適用した例について説明する。
【００５８】
図１９は、スポット溶接構造の第３実施形態に係る排気浄化装置の上流側に接続される排気管を概略的に示す断面図である。排気浄化装置２１０内には、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒２１１が配置されている。この排気浄化装置２１０には、排気系の上流側から延びる上流側排気管２２０と排気系の下流側へ延びる下流側排気管（図示略）とが接続されている。
【００５９】
上流側排気管２２０は、断面が円形の筒状の外管２２１と、この外管２２１の内側に支持される断面が円形の筒状の内管２２２とが内外に重ね合わせられた２重管構造になっている。内管２２２の上流側の端部には、外管２２１の内周に沿うように折り曲げられた取付片２２２ａが形成されている。内管２２２の取付片２２２ａがスポット溶接によって外管２２１に接合されることで、内管２２２がその上流側の端部でスポット溶接によって外管２２１に固定されている。上流側排気管２２０は、フランジ２２３，２２４を介して排気マニホールド側から延びる排気管（図示略）と、排気浄化装置２１０とに接続されている。
【００６０】
次に、上述のような構成の上流側排気管２２０に適用されるスポット溶接構造について説明する。
【００６１】
スポット溶接が行われる上流側排気管２２０の構成部材、ここでは、上流側排気管２２０の外管２２１と内管２２２とは、例えば、ステンレス鋼板等の金属製の板材からなる。スポット溶接が行われる溶接部位２４１には、金属製の内プレート２３１が配設されている。内プレート２３１には、上流側排気管２２０の構成部材と同じ材料の金属製の板材、例えば、ステンレス製の板材等を用いることができる。内プレート２３１は、図２０に示すように、円形に形成されており、内管２２２の内周面に沿う形状になっている。内プレート２３１として、例えば、適宜長さの帯状部材を円形に丸めたものを用いることができる。
【００６２】
上流側排気管２２０の溶接部位２４１において、図２１に示すように、内プレート２３１と内管２２２の取付片２２２ａと外管２２１とがスポット溶接によって接合される。溶接部位２４１におけるスポット溶接は、内管２２２の取付片２２２ａと外管２２１とを内外に重ね合わせ、さらに、内管２２２の取付片２２２ａの内側表面に内プレート２３１を重ね合わせた状態で行われる。そして、スポット溶接により、図２１（ｂ）に示すように、重ね合わせられた各部材２３１，２２２，２２１が溶融して互いに接合される。このようなスポット溶接が複数箇所（例えば、４箇所）において行われ、溶接部位２４１が内プレート２３１の内周に沿って複数箇所に形成される。この例では、内プレート２３１は、全ての溶接部位２４１に共通した部材となっている。
【００６３】
上述した上流側排気管２２０におけるスポット溶接構造によれば、次のような作用効果が得られる。
【００６４】
ここで、従来のスポット溶接構造では、図２２に示すように、上流側排気管に内プレート２３１が設けられていなかったため、次のような問題が発生していた。排気浄化装置の上流側に配設される排気管には、排気浄化装置による排気ガスの浄化性能を向上させるために断熱性能が要求される。このため、排気管を外管２２１’と内管２２２’との２重管構造としたり、さらに内管２２２’を薄肉に形成してその熱容量を小さくしたりすることによって、排気管の断熱性能を確保するようにしていた。そして、外管２２１’と内管２２２’とをスポット溶接により接合する場合、スポット溶接時、図２２（ａ）に示すように、溶接チップ（電極）Ｃによる加圧力が溶融部分に加わると、溶接チップＣの打痕が生じ、内管２２２’が窪む。その結果、溶接部位２４１’における内管２２２’の板厚Ｔ１’がその周辺部位の板厚Ｔ２’に比べて減少し、溶接部位２４１’における内管２２２’の強度が低下ていた。従来では、溶接部位２４１’における内管２２２’の強度を確保するために、内管２２２’の板厚を大きくしていたが、これにともなって、内管２２２’の熱容量が大きくなり、排気管の断熱性能の低下を招いていた。その結果、排気管を経て排気浄化装置に送られる排気ガス温度が低下して、排気浄化装置による排気ガスの浄化性能（特に、低温始動時の浄化性能）が損なわれることになっていた。また、排気管の重量の増加や、コストの増加を招いていた。したがって、従来では、溶接部位２４１’における内管２２２’の強度の低下の防止と、排気管の断熱性能の確保および排気管の重量、コストの増加の防止との両立を図ることは困難であった。
【００６５】
この例では、上流側排気管２２０の溶接部位２４１に内プレートが上流側排気管２２０の構成部材に重ね合わせられている。このため、スポット溶接時、図２１（ａ）に示すように、溶接チップＣの打痕によって溶接部位２４１における板厚が減少したとしても、内管２２２の板厚Ｔ１は、内プレート２３１が設けられていない場合に比べて大きくなる。つまり、内プレート２３１が設けられている分、内管２２２の板厚Ｔ１の減少が抑制される。これにより、溶接部位２４１における内管２２２の強度の低下を防止することができる。
【００６６】
一方、溶接部位２４１における内管２２２の強度を確保するために、内管２２２そのものの板厚を厚くする必要がなくなり、これにより、内管２２２の熱容量が大きくなることがなくなり、上流側排気管２２０の断熱性能を確保することができる。その結果、上流側排気管２２０を経て排気浄化装置２１０に送られる排気ガス温度の低下を抑制することができ、排気浄化装置２１０による排気ガスの浄化性能が損なわれることを抑制することができる。そして、内プレート２３１は、スポット溶接を行う溶接部位２４１を含む一方で、スポット溶接を行わない部位はできるだけ含まない構成となっている。このように、内プレート２３１が上流側排気管２２０の全域にわたってではなく、溶接部位２４１を含む一部の領域だけに設けられているため、上流側排気管２２０の重量およびコストの増加の防止することができる。
【００６７】
以上より、上流側排気管２２０の溶接部位２４１における内管２２２の強度の低下の防止と、上流側排気管２２０の断熱性能の確保および上流側排気管２２０の重量、コストの増加の防止との両立を図ることができる。
【００６８】
上述した第３実施形態の変形例として、内管２２２の内側表面だけではなく、外管２２１の外側表面にも、内プレート２３１と同様のプレート部材を配置する構成としてもよい。また、図２３に示すように、内管２２２の取付片２２２ａの端部を折り曲げて形成された折曲片２２２ｂを、上述したような内プレート２３１の代わりに用いてもよい。つまり、内プレート２３１を別途設ける代わりに、内プレートと同様に機能する折曲片２２２ｂを設ける構成とすることができる。
【００６９】
プレート部材は、金属製であれば、ステンレス製以外であってもよい。また、スポット溶接構造の適用箇所は、排気浄化装置の上流側に接続される排気管以外であってもよい。このような変形例としては、上記第１実施形態の変形例と同様のものが挙げられる（図５〜図１４参照）。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】スポット溶接構造の第１実施形態に係る排気消音器を概略的に示す断面図である。
【図２】内プレートを示す斜視図である。
【図３】内プレートと仕切り板と内側ケースと外側ケースとのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図４】内プレートと内側ケースと外側ケースとのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図５】排気消音器の外側にもプレート部材を設けた場合のスポット溶接構造の変形例を概略的に示す断面図である。
【図６】内プレートと仕切り板と内側ケースと外側ケースと外プレートとのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図７】内プレートと内側ケースと外側ケースと外プレートとのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図８】内部構造の異なる排気消音器の場合のスポット溶接構造の変形例を概略的に示す断面図である。
【図９】プレート部材の変形例を示す斜視図である。
【図１０】排気消音器にカバーを取り付けた場合のスポット溶接構造の変形例を概略的に示す斜視図である。
【図１１】排気消音器にヒートインシュレータを取り付けた場合のスポット溶接構造の変形例を概略的に示す断面図である。
【図１２】排気管にヒートインシュレータを取り付けた場合のスポット溶接構造の変形例を概略的に示す斜視図である。
【図１３】ボディーシェルにステーを取り付けた場合のスポット溶接構造の変形例を概略的に示す斜視図である。
【図１４】フロアパンにフロアメンバを取り付けた場合のスポット溶接構造の変形例を概略的に示す斜視図である。
【図１５】スポット溶接構造の第２実施形態に係る排気消音器を概略的に示す断面図である。
【図１６】内プレートを示す斜視図である。
【図１７】内プレートと仕切り板と内側ケースと外側ケースとのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図１８】内プレートと内側ケースと外側ケースとのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図１９】スポット溶接構造の第３実施形態に係る排気管を概略的に示す断面図である。
【図２０】内プレートを示す斜視図である。
【図２１】内プレートと内管と外管とのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図２２】従来の内管と外管とのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図２３】内管を折り曲げて内プレートの代わりに利用した変形例を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０ 排気消音器
２１ 外側ケース
２２ 内側ケース
２５，２６ 仕切り板
３１，３２，３３ 内プレート
４１，４２，４３ 溶接部位
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系の排気系構成部材のスポット溶接構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気系に設けられる排気系構成部品の排気系構成部材を複数重ね合わせてスポット溶接を行うにあたっては、各種の要請を満足できるようなスポット溶接構造とすることが好ましい。具体的には、スポット溶接を行う排気系構成部材が、例えば、排気消音器の構成部材である場合、スポット溶接が行われる溶接部位の防錆性能や、排気系構成部材の重量やコスト等に対して各種の要請がある。また、スポット溶接を行う排気系構成部材が、例えば、排気浄化装置の上流側に接続される排気管の構成部材である場合、スポット溶接が行われる溶接部位の強度や、排気管の断熱性能、重量やコスト等に対して各種の要請がある。
【０００３】
しかし、各種の要請を全て満たすようなスポット溶接構造とすることは実際には困難であった。一例を挙げれば、従来の排気系のスポット溶接構造では、排気系構成部材にステンレス鋼板が用いられる場合、スポット溶接時の加工熱により溶融部分のステンレス鋼板のクロム成分が減少するため、溶接部位における防錆性能がその周辺部位に比べて低下していた。従来では、溶接部位の防錆性能を確保するために、排気系構成部材の板厚を厚くしたりしていたが、これにともなって、排気系構成部材の重量の増加や、コストの増加を招いていた。したがって、従来では、スポット溶接が行われる溶接部位の防錆性能の確保と、排気系構成部材の重量、コストの増加の防止との両立を図ることは困難であった。このように、従来の排気系のスポット溶接構造では、溶接部位の防錆性能に対する要請と、排気系構成部材の重量やコストに対する要請とは互いに相反する要請となっていた。
【０００４】
特許文献１には、アルミメッキ鋼板またはステンレス鋼板で構成された排気消音器が公開されている。また、特許文献２には、アルミメッキ鋼板で構成された排気消音器が公開されている。
【特許文献１】特開平１０−２４３８１号公報
【特許文献２】特開昭６３−２２７９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、そのような問題点を鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気系の排気系構成部材を複数重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、従来では互いに相反していた複数の要請の両立を図ることができるような排気系のスポット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】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、内燃機関の排気系の排気系構成部材のスポット溶接構造であって、ステンレス鋼板からなる排気系構成部材を複数重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、スポット溶接が行われる溶接部位には、排気系構成部材よりもクロム含有量の多いステンレス製のプレート部材が、前記複数重ね合わせた排気系構成部材の両表面のうち、少なくとも一方の表面に重ね合わせて配設されることを特徴としている。ここで、排気系の排気系構成部材は、例えば、排気管の構成部材、排気消音器の構成部材、排気浄化装置の構成部材等のような排気系構成部品の構成部材のことである。
【０００７】
上記構成によれば、スポット溶接が行われる溶接部位に高クロム含有のステンレス製のプレート部材が低クロム含有のステンレス鋼板からなる排気系構成部材に重ね合わせられている。このため、スポット溶接時の加工熱により溶融部分のステンレスのクロム成分が減少したとしても、溶接部位の表面付近に残存するクロム成分は、プレート部材が設けられていない場合に比べて多くなる。これにより、溶接部位における防錆性能を確保することができる。一方、溶接部位の防錆性能を確保するために、排気系構成部材の板厚を厚くしたり、クロム含有量を多くしたりする必要がなくなり、これにより、排気系構成部材の重量の増加やコストの増加を防止することができる。したがって、スポット溶接が行われる溶接部位の防錆性能の確保と、排気系構成部材の重量、コストの増加の防止との両立を図ることができる。
【０００８】
また、本発明は、内燃機関の排気系の排気系構成部材のスポット溶接構造であって、メッキ鋼板からなる排気系構成部材を複数重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、スポット溶接が行われる溶接部位には、ステンレス製のプレート部材が、前記複数重ね合わせた排気系構成部材の両表面のうち、少なくとも一方の表面に重ね合わせて配設されることを特徴としている。ここで、メッキ鋼板としては、例えば、アルミメッキ鋼板、亜鉛メッキ鋼板等が挙げられる。
【０００９】
上記構成によれば、スポット溶接が行われる溶接部位にステンレス製のプレート部材がメッキ鋼板からなる排気系構成部材に重ね合わせられている。このため、スポット溶接時の加工熱により溶融部分の表面部にクロム成分を含有した金属層（ステンレス層）が形成される。これにより、溶接部位における防錆性能を確保することができる。一方、溶接部位の防錆性能を確保するために、排気系構成部材の板厚を厚くしたり、ステンレス製の板材を使用したりする必要がなくなり、これにより、排気系構成部材の重量の増加やコストの増加を防止することができる。したがって、スポット溶接が行われる溶接部位の防錆性能の確保と、排気系構成部材の重量、コストの増加の防止との両立を図ることができる。
【００１０】
また、本発明は、内燃機関の排気系の排気浄化装置の上流側に接続され、外管および内管からなる排気管のスポット溶接構造であって、金属製の外管および内管を重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、スポット溶接が行われる溶接部位には、金属製のプレート部材が、前記重ね合わせた外管および内管の両表面のうち、少なくとも内管の表面に重ね合わせて配設されることを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、スポット溶接が行われる溶接部位にプレート部材が内管に重ね合わせられている。このため、スポット溶接時、溶接チップの打痕によって溶接部位における板厚が減少したとしても、内管の板厚は、プレート部材が設けられていない場合に比べて大きくなる。これにより、溶接部位における内管の強度の低下を防止することができる。一方、溶接部位における内管の強度を確保するために、内管そのものの板厚を厚くする必要がなくなり、これにより、内管の熱容量が大きくなることがなくなり、排気管の断熱性能を確保することができる。その結果、排気管を経て排気浄化装置に送られる排気ガス温度の低下を抑制することができ、排気浄化装置による排気ガスの浄化性能が損なわれることを抑制することができる。また、排気管の重量およびコストの増加の防止することができる。したがって、スポット溶接が行われる溶接部位における内管の強度の低下の防止と、排気管の断熱性能の確保および排気管の重量、コストの増加の防止との両立を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、内燃機関の排気系の排気系構成部材を複数重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、従来では互いに相反していた複数の要請の両立を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
まず、本発明のスポット溶接構造の第１実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。スポット溶接構造の第１実施形態では、スポット溶接が行われる溶接部位に排気系構成部材よりもクロム含有量の多いステンレス製のプレート部材が排気系構成部材の少なくとも一方の表面に重ね合わせて配設されている。以下では、そのようなスポット溶接構造を排気消音器に適用した例について説明する。
【００１５】
図１は、スポット溶接構造の第１実施形態に係る排気消音器を概略的に示す断面図である。排気消音器１０は、内燃機関から排出される排気ガスの排気音を減衰するもので、内燃機関の排気系に設けられる。この排気消音器１０には、排気系の上流側から延びる上流側排気管１１と排気系の下流側へ延びる下流側排気管１２とが接続されている。
【００１６】
排気消音器１０は、断面がだ円形の筒状の外側ケース２１と、この外側ケース２１の内側に支持される断面がだ円形の筒状の内側ケース２２とが内外に重ね合わせられた２重構造になっている。内側ケース２２は、スポット溶接によって外側ケース２１に固定されている。外側ケース２１の前後両端部には、端板２３，２４がそれぞれ設けられており、排気消音器１０内の空間が排気管１１，１２に連通する場合を除いて閉塞されるようになっている。
【００１７】
排気消音器１０内（内側ケース２２内）には、上流側排気管１１の下流側部分と下流側排気管１２の上流側部分とが挿入されている。内側ケース２２内は、ガス排出方向に直交する方向に沿って互いに平行に設けられた２つの仕切り板２５，２６によって、３つの空間Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に仕切られている。上流側排気管１１は、空間Ｃ１に連通している。空間Ｃ１，Ｃ２は、連通管２７を介して互いに連通している。空間Ｃ２，Ｃ３は、連通管２８を介して互いに連通している。空間Ｃ３は、下流側排気管１２に連通している。仕切り板２５は、空間Ｃ１，Ｃ２を仕切るとともに、上流側排気管１１、連通管２７、下流側排気管１２を支持している。仕切り板２６は、空間Ｃ２，Ｃ３を仕切るとともに、上流側排気管１１、連通管２８、下流側排気管１２を支持している。仕切り板２５，２６には、内側ケース２２の内周に沿うように折り曲げられた取付片２５ａ，２６ａが形成されている。仕切り板２５，２６の取付片２５ａ，２６ａがスポット溶接によって内側ケース２２に接合されることで仕切り板２５，２６が内側ケース２２に固定されている。そして、排気系の上流側から流れてきた排気ガスは、排気消音器１０内で、上流側排気管１１→空間Ｃ１→連通管２７→空間Ｃ２→連通管２８→空間Ｃ３→下流側排気管１２、という経路を通って排気系の下流側へ排出される。
【００１８】
次に、上述のような構成の排気消音器１０に適用されるスポット溶接構造について説明する。
【００１９】
スポット溶接が行われる排気消音器１０の構成部材、ここでは、排気消音器１０の外側ケース２１と内側ケース２２と仕切り板２５，２６とは、防錆性能を有するステンレス鋼板からなる。スポット溶接が行われる溶接部位４１，４２，４３には、上述の排気消音器１０の構成部材よりもクロム含有量の多いステンレス製の内プレート３１，３２，３３が配設されている。このように、排気消音器１０の構成部材には低クロム含有のステンレス鋼板が用いられているのに対し、内プレート３１，３２，３３には高クロム含有のステンレス製の板材が用いられている。
【００２０】
内プレート３１，３２，３３は、図２に示すように、だ円形に形成されている。図２には、内プレート３１のみを代表して示している。内プレート３１，３２は、仕切り板２５，２６の内周面に沿う形状になっている。内プレート３３は、内側ケース２２の内周面に沿う形状になっている。内プレート３１，３２は、溶接部位４１，４２に仕切り板２５，２６が介在される分だけ、内プレート３３よりも若干小さく形成されている。内プレート３１，３２，３３として、例えば、適宜長さの帯状部材をだ円形に丸めたものを用いることができる。
【００２１】
排気消音器１０の溶接部位４１において、図３に示すように、内プレート３１と仕切り板２６の取付片２６ａと内側ケース２２と外側ケース２１とがスポット溶接によって接合される。溶接部位４１におけるスポット溶接は、図３（ａ）に示すように、仕切り板２６の取付片２６ａと内側ケース２２と外側ケース２１とを内外に重ね合わせ、さらに、仕切り板２６の取付片２６ａの内側表面に内プレート３１を重ね合わせた状態で行われる。そして、スポット溶接により、図３（ｂ）に示すように、重ね合わせられた各部材３１，２６，２２，２１が溶融して互いに接合される。このようなスポット溶接が複数箇所（例えば、８箇所）において行われ、溶接部位４１が内プレート３１の内周に沿って複数箇所に形成される。この例では、内プレート３１は、全ての溶接部位４１に共通した部材となっている。
【００２２】
排気消音器１０の溶接部位４２において、内プレート３２と仕切り板２５の取付片２５ａと内側ケース２２と外側ケース２１とがスポット溶接によって接合される。溶接部位４２におけるスポット溶接は、上述した溶接部位４１におけるスポット溶接の場合と同様にして行われる（図３参照）。内プレート３２は、全ての溶接部位４２に共通した部材となっている。
【００２３】
また、排気消音器１０の溶接部位４３において、図４に示すように、内プレート３３と内側ケース２２と外側ケース２１とがスポット溶接によって接合される。溶接部位４３におけるスポット溶接は、図４（ａ）に示すように、内側ケース２２と外側ケース２１とを内外に重ね合わせ、さらに、内側ケース２２の内側表面に内プレート３３を重ね合わせた状態で行われる。そして、スポット溶接により、図４（ｂ）に示すように、重ね合わせられた各部材３３，２２，２１が溶融して互いに接合される。このようなスポット溶接が複数箇所（例えば、８箇所）において行われ、溶接部位４３が内プレート３３の内周に沿って複数箇所に形成される。この例では、内プレート３３は、全ての溶接部位４３に共通した部材となっている。
【００２４】
上述した排気消音器１０におけるスポット溶接構造によれば、次のような作用効果が得られる。
【００２５】
ここで、従来のスポット溶接構造では、排気消音器に内プレート３１，３２，３３が設けられていなかったため、次のような問題が発生していた。排気消音器の構成部材に防錆性能を有するステンレス鋼板が用いられる場合、スポット溶接時の加工熱により溶融部分のステンレス鋼板のクロム成分の一部が酸化クロムに変化することで、その分、溶接部位のクロム成分がその周辺部位に比べて減少する。このため、排気ガスより生成される凝縮水に対する溶接部位における防錆性能がその周辺部位に比べて低下していた。従来では、凝縮水に対する溶接部位の防錆性能を確保するために、排気消音器の構成部材の板厚を厚くしたり、クロム含有量を多くしたりしていたが、これにともなって、排気消音器の構成部材さらには排気消音器自体の重量の増加や、コストの増加を招いていた。したがって、従来では、凝縮水に対する溶接部位の防錆性能の確保と、排気消音器の重量、コストの増加の防止との両立を図ることは困難であった。
【００２６】
この例では、排気消音器１０の溶接部位４１，４２，４３に高クロム含有のステンレス製の内プレート３１，３２，３３が低クロム含有のステンレス鋼板からなる排気消音器１０の構成部材に重ね合わせられている。このため、スポット溶接時の加工熱により溶融部分のステンレスのクロム成分が減少したとしても、溶接部位４１，４２，４３の表面付近に残存するクロム成分は、内プレート３１，３２，３３が設けられていない場合に比べて多くなる。つまり、内プレート３１，３２，３３のクロム含有量が排気消音器１０の構成部材に比べて多い分、溶接部位４１，４２，４３の内側表面付近に残存するクロム成分が多くなる。これにより、排気ガスより生成される凝縮水４４に対する溶接部位４１，４２，４３における防錆性能を確保することができる。そして、溶接部位４１，４２，４３における強度の向上も図れる。
【００２７】
一方、凝縮水４４に対する溶接部位４１，４２，４３の防錆性能を確保するために、排気消音器１０の構成部材の板厚を厚くしたり、クロム含有量を多くしたりする必要がなくなり、これにより、排気消音器１０の構成部材さらには排気消音器１０自体の重量の増加やコストの増加を防止することができる。そして、内プレート３１，３２，３３は、スポット溶接を行う溶接部位４１，４２，４３を含む一方で、スポット溶接を行わない部位はできるだけ含まない構成となっている。このように、高クロム含有の内プレート３１，３２，３３が排気消音器１０の全域にわたってではなく、溶接部位４１，４２，４３を含む一部の領域だけに設けられているため、排気消音器１０の重量およびコストの増加の防止することができる。
【００２８】
以上より、排気消音器１０における凝縮水４４に対する溶接部位４１，４２，４３の防錆性能の確保と、排気消音器１０の重量、コストの増加の防止との両立を図ることができる。
【００２９】
次に、上述した第１実施形態の変形例について説明する。
【００３０】
図５、図６、図７に示すように、排気消音器１０’の外側ケース２１の外側に、内プレート３１，３２，３３と同様の排気消音器１０’の構成部材よりもクロム含有量の多いステンレス製の外プレート３４，３５，３６を配設する構成としてもよい。図５、図６、図７は、排気消音器１０’の内外両側にプレート部材を設けた例を示しており、排気消音器１０’の溶接部位４１’，４２’，４３’において、低クロム含有のステンレス鋼板からなる排気消音器１０’の構成部材の内側に高クロム含有のステンレス製の内プレート３１，３２，３３、その外側に高クロム含有のステンレス製の外プレート３４，３５，３６がそれぞれ重ね合わせられている。
【００３１】
そして、この場合、次のような作用効果も得られる。排気系の排気消音器１０’等は、路面に剥き出しの状態で車両の床下に取り付けられる。このため、路面から跳ね上げられた水による排気消音器１０’の溶接部位４１’，４２’，４３’の防錆性能の低下が懸念される。また、寒冷地等では、路面に散布される凍結防止剤等による塩害によって排気消音器１０’の溶接部位４１’，４２’，４３’の防錆性能の低下が懸念される。この例では、排気消音器１０’の外側ケース２１の外側にクロム含有量の多いステンレス製の外プレート３４，３５，３６が重ね合わせられているので、スポット溶接時の加工熱により溶融部分のステンレスのクロム成分が減少したとしても、溶接部位４１’，４２’，４３’の外側表面付近に残存するクロム成分は、外プレート３４，３５，３６が設けられていない場合に比べて多くなる。これにより、溶接部位４１’，４２’，４３’の防錆性能の低下を抑制することができる。
【００３２】
排気消音器の構成は、上述した例とは異なっていてもよい。例えば、図８に示すような排気消音器５０としてもよい。図８に示す排気消音器５０では、２重構造ではない１重のマフラーシェル５１に上流側排気管５２と下流側排気管５３とが挿入されている。そして、上述した例と同様のスポット溶接構造によって、マフラーシェル５１とインナープレート５４，５５とが接合されている。具体的には、マフラーシェル５１とインナープレート５４とが、内プレート５６と外プレート５８とで挟まれたスポット溶接構造になっている。マフラーシェル５１とインナープレート５５とが、内プレート５７と外プレート５９とで挟まれたスポット溶接構造になっている。
【００３３】
スポット溶接が行われる溶接部位に配設されるプレート部材のクロム含有量は、特に限定されず、排気消音器の構成部材に比べて多ければよい。なお、クロム含有量が多いほど、コストが多くかかるが、その分、防錆性能を向上させることができる。
【００３４】
スポット溶接が行われる溶接部位に配設されるプレート部材の形状は、図２に示す形状に限定されず、溶接部位に配設可能な形状であればよい。一例として、図９（ａ）に示すように、スポット溶接が行われる溶接部位とその周辺部分だけを含むような円形のプレート部材３７とすることができる。また、図９（ｂ）に示すように、図９（ａ）に示すプレート部材３７を複数（図９（ｂ）では３つ）つないだ形状のプレート部材３８とすることができる。
【００３５】
また、排気消音器６０に、図１０に示すようなカバー６１を取り付ける場合にも、上述した例と同様のスポット溶接構造を適用することができる。この場合、排気消音器６０を覆うカバー６１の取付片６１ａ同士が上下２つのプレート部材６２で挟まれたスポット溶接構造になっている。上下のプレート部材６２には、図９（ａ）に示すプレート部材３７と同様のものが用いられている。
【００３６】
排気消音器７０に、図１１に示すようなヒートインシュレータ７３を取り付ける場合にも、上述した例と同様のスポット溶接構造を適用することができる。この場合、排気消音器７０のケース７１の端部に設けられた端板７２にヒートインシュレータ７３が取り付けられている。そして、排気消音器７０の端板７２とヒートインシュレータ７３とが内外２つのプレート部材７４で挟まれたスポット溶接構造になっている。内外のプレート部材７４には、図９（ａ）に示すプレート部材３７と同様のものが用いられている。
【００３７】
スポット溶接が行われる排気系構成部材は、ステンレス鋼板からなるものであれば、排気消音器以外の排気系構成部材にも、上述した例と同様のスポット溶接構造を適用することができる。つまり、スポット溶接構造の適用箇所は、上述したような排気消音器だけに限定されない。
【００３８】
一例を挙げれば、図１２に示す排気管８０にヒートインシュレータ８１を取り付ける場合にも、上述した例と同様のスポット溶接構造を適用することができる。この場合、排気管８０が２つのヒートインシュレータ８１によって覆われており、そのヒートインシュレータ８１同士が上下２つのプレート部材８２で挟まれたスポット溶接構造になっている。上下のプレート部材８２には、図９（ａ）に示すプレート部材３７と同様のものが用いられている。また、排気管の場合、第３実施形態で述べる２重管構造の排気管の外管と内管とのスポット溶接構造にも適用することが可能である。
【００３９】
図１３に示す車両のボディーシェル９０に排気系構成部品を支持するステー９１を取り付ける場合にも、上述した例と同様のスポット溶接構造を適用することができる。この場合、ボディーシェル９０とステー９１とが上下２つのプレート部材９２で挟まれたスポット溶接構造になっている。上下のプレート部材９２には、図９（ａ）に示すプレート部材３７と同様のものが用いられている。
【００４０】
図１４に示す車両のフロアパン１００にフロアメンバ１０１を取り付ける場合にも、上述した例と同様のスポット溶接構造を適用することができる。この場合、フロアパン１００とフロアメンバ１０１が上下２つのプレート部材１０２で挟まれたスポット溶接構造になっている。上下のプレート部材１０２には、図９（ａ）に示すプレート部材３７と同様のものが用いられている。
【００４１】
［第２実施形態］
次に、本発明のスポット溶接構造の第２実施形態について、図１５〜図１８を用いて説明する。スポット溶接構造の第２実施形態では、スポット溶接が行われる溶接部位にステンレス製のプレート部材が排気系構成部材の少なくとも一方の表面に重ね合わせて配設されている。第２実施形態では、排気系構成部材がステンレス鋼板ではなくメッキ鋼板である点で上記第１実施形態とは異なる。以下では、そのようなスポット溶接構造を排気消音器に適用した例について説明する。
【００４２】
図１５は、スポット溶接構造の第２実施形態に係る排気消音器を概略的に示す断面図である。排気消音器１１０は、内燃機関から排出される排気ガスの排気音を減衰するもので、内燃機関の排気系に設けられる。この排気消音器１１０には、排気系の上流側から延びる上流側排気管１１１と排気系の下流側へ延びる下流側排気管１１２とが接続されている。
【００４３】
排気消音器１１０は、断面がだ円形の筒状の外側ケース１２１と、この外側ケース１２１の内側に支持される断面がだ円形の筒状の内側ケース１２２とが内外に重ね合わせられた２重構造になっている。内側ケース１２２は、スポット溶接によって外側ケース１２１に固定されている。外側ケース１２１の前後両端部には、端板１２３，１２４がそれぞれ設けられており、排気消音器１１０内の空間が排気管１１１，１１２に連通する場合を除いて閉塞されるようになっている。
【００４４】
排気消音器１１０内（内側ケース１２２内）には、上流側排気管１１１の下流側部分と下流側排気管１１２の上流側部分とが挿入されている。内側ケース１２２内は、ガス排出方向に直交する方向に沿って互いに平行に設けられた２つの仕切り板１２５，１２６によって、３つの空間Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ１３に仕切られている。上流側排気管１１１は、空間Ｃ１１に連通している。空間Ｃ１１，Ｃ１２は、連通管１２７を介して互いに連通している。空間Ｃ１２，Ｃ１３は、連通管１２８を介して互いに連通している。空間Ｃ１３は、下流側排気管１１２に連通している。仕切り板１２５は、空間Ｃ１１，Ｃ１２を仕切るとともに、上流側排気管１１１、連通管１２７、下流側排気管１１２を支持している。仕切り板１２６は、空間Ｃ１２，Ｃ１３を仕切るとともに、上流側排気管１１１、連通管１２８、下流側排気管１１２を支持している。仕切り板１２５，１２６には、内側ケース１２２の内周に沿うように折り曲げられた取付片１２５ａ，１２６ａが形成されている。仕切り板１２５，１２６の取付片１２５ａ，１２６ａがスポット溶接によって内側ケース１２２に接合されることで仕切り板１２５，１２６が内側ケース１２２に固定されている。そして、排気系の上流側から流れてきた排気ガスは、排気消音器１１０内で、上流側排気管１１１→空間Ｃ１１→連通管１２７→空間Ｃ１２→連通管１２８→空間Ｃ１３→下流側排気管１１２、という経路を通って排気系の下流側へ排出される。
【００４５】
次に、上述のような構成の排気消音器１１０に適用されるスポット溶接構造について説明する。
【００４６】
スポット溶接が行われる排気消音器１１０の構成部材、ここでは、排気消音器１１０の外側ケース１２１と内側ケース１２２と仕切り板１２５，１２６とは、防錆性能を有するアルミメッキ鋼板からなる。スポット溶接が行われる溶接部位１４１，１４２，１４３には、ステンレス製の内プレート１３１，１３２，１３３が配設されている。
【００４７】
内プレート１３１，１３２，１３３は、図１６に示すように、だ円形に形成されている。図１６には、内プレート１３１のみを代表して示している。内プレート１３１，１３２は、仕切り板１２５，１２６の内周面に沿う形状になっている。内プレート１３３は、内側ケース１２２の内周面に沿う形状になっている。内プレート１３１，１３２は、溶接部位１４１，１４２に仕切り板１２５，１２６が介在される分だけ、内プレート１３３よりも若干小さく形成されている。内プレート１３１，１３２，１３３として、例えば、適宜長さの帯状部材をだ円形に丸めたものを用いることができる。
【００４８】
排気消音器１１０の溶接部位１４１において、図１７に示すように、内プレート１３１と仕切り板１２６の取付片１２６ａと内側ケース１２２と外側ケース１２１とがスポット溶接によって接合される。溶接部位１４１におけるスポット溶接は、図１７（ａ）に示すように、仕切り板１２６の取付片１２６ａと内側ケース１２２と外側ケース１２１とを内外に重ね合わせ、さらに、仕切り板１２６の取付片１２６ａの内側表面に内プレート１３１を重ね合わせた状態で行われる。そして、スポット溶接により、図１７（ｂ）に示すように、重ね合わせられた各部材１３１，１２６，１２２，１２１が溶融して互いに接合される。このようなスポット溶接が複数箇所（例えば、８箇所）において行われ、溶接部位１４１が内プレート１３１の内周に沿って複数箇所に形成される。この例では、内プレート１３１は、全ての溶接部位１４１に共通した部材となっている。
【００４９】
排気消音器１１０の溶接部位１４２において、内プレート１３２と仕切り板１２５の取付片１２５ａと内側ケース１２２と外側ケース１２１とがスポット溶接によって接合される。溶接部位１４２におけるスポット溶接は、上述した溶接部位１４１におけるスポット溶接の場合と同様にして行われる（図１７参照）。内プレート１３２は、全ての溶接部位１４２に共通した部材となっている。
【００５０】
また、排気消音器１１０の溶接部位１４３において、図１８に示すように、内プレート１３３と内側ケース１２２と外側ケース１２１とがスポット溶接によって接合される。溶接部位１４３におけるスポット溶接は、図１８（ａ）に示すように、内側ケース１２２と外側ケース１２１とを内外に重ね合わせ、さらに、内側ケース１２２の内側表面に内プレート１３３を重ね合わせた状態で行われる。そして、スポット溶接により、図１８（ｂ）に示すように、重ね合わせられた各部材１３３，１２２，１２１が溶融して互いに接合される。このようなスポット溶接が複数箇所（例えば、８箇所）において行われ、溶接部位１４３が内プレート１３３の内周に沿って複数箇所に形成される。この例では、内プレート１３３は、全ての溶接部位１４３に共通した部材となっている。
【００５１】
上述した排気消音器１１０におけるスポット溶接構造によれば、次のような作用効果が得られる。
【００５２】
ここで、従来のスポット溶接構造では、排気消音器に内プレート１３１，１３２，１３３が設けられていなかったため、次のような問題が発生していた。排気消音器の構成部材に防錆性能を有するアルミメッキ鋼板が用いられる場合、スポット溶接時の加工熱により排気消音器の構成部材のアルミメッキ表面が消失することによって、排気ガスより生成される凝縮水に対する溶接部位における防錆性能がその周辺部位に比べて低下していた。従来では、凝縮水に対する溶接部位の防錆性能を確保するために、排気消音器の構成部材の板厚を厚くしたり、ステンレス製の板材を使用したりしていたが、これにともなって、排気消音器の構成部材さらには排気消音器自体の重量の増加や、コストの増加を招いていた。したがって、従来では、凝縮水に対する溶接部位の防錆性能の確保と、排気消音器の重量、コストの増加の防止との両立を図ることは困難であった。
【００５３】
この例では、排気消音器１１０の溶接部位１４１，１４２，１４３にステンレス製の内プレート１３１，１３２，１３３がアルミメッキ鋼板からなる排気消音器１１０の構成部材に重ね合わせられている。このため、スポット溶接時の加工熱により溶融部分の表面部にクロム成分を含有した金属層（ステンレス層）１４５が形成される。これにより、排気ガスより生成される凝縮水１４４に対する溶接部位１４１，１４２，１４３における防錆性能を確保することができる。そして、溶接部位１４１，１４２，１４３における強度の向上も図れる。なお、内プレート１３１，１３２，１３３のクロム含有量は、特に限定されず、クロム含有量が多いほど、コストが多くかかるが、その分、防錆性能を向上させることができる。また、スポット溶接時の加工熱により溶融部分の内プレート１３１，１３２，１３３のクロム成分の一部が酸化クロムに変化することで、その分、溶接部位１４１，１４２，１４３のクロム成分が減少するが、溶接部位１４１，１４２，１４３にクロム成分が残存していれば、ステンレス層１４５が形成される。したがって、溶接部位１４１，１４２，１４３にクロム成分が残存するだけのクロム含有量の内プレート１３１，１３２，１３３を用いることが好ましい。
【００５４】
一方、凝縮水１４４に対する溶接部位１４１，１４２，１４３の防錆性能を確保するために、排気消音器１１０の構成部材の板厚を厚くしたり、ステンレス製の板材を使用したりする必要がなくなり、これにより、排気消音器１１０の構成部材さらには排気消音器１１０自体の重量の増加やコストの増加を防止することができる。そして、内プレート１３１，１３２，１３３は、スポット溶接を行う溶接部位１４１，１４２，１４３を含む一方で、スポット溶接を行わない部位はできるだけ含まない構成となっている。このように、ステンレス製の内プレート１３１，１３２，１３３が排気消音器１１０の全域にわたってではなく、溶接部位１４１，１４２，１４３を含む一部の領域だけに設けられているため、排気消音器１１０の重量およびコストの増加の防止することができる。
【００５５】
以上より、排気消音器１１０における凝縮水１４４に対する溶接部位１４１，１４２，１４３の防錆性能の確保と、排気消音器１１０の重量、コストの増加の防止との両立を図ることができる。
【００５６】
上述した第２実施形態の変形例としては、上記第１実施形態の変形例と同様のものが挙げられる。排気消音器の内外両側にプレート部材を設けた場合（図５〜図７参照）や、排気消音器の構成（図８参照）、プレート部材の形状（図９参照）、排気消音器に、カバーややヒートインシュレータを取り付けた場合（図１０、図１１参照）、スポット溶接構造の適用箇所（図１２〜図１４参照）について変形例が挙げられるが、ここでは、詳細な説明は省略する。
【００５７】
［第３実施形態］
次に、本発明のスポット溶接構造の第３実施形態について、図１９〜図２１を用いて説明する。スポット溶接構造の第３実施形態では、スポット溶接が行われる溶接部位にプレート部材が排気系構成部材の少なくとも一方の表面に重ね合わせて配設されている。第３実施形態では、排気系構成部材がステンレス鋼板およびメッキ鋼板に限定されない点、および、プレート部材がステンレス製に限定されない点で上記第１，第２実施形態とは異なる。以下では、そのようなスポット溶接構造を排気浄化装置の上流側に接続される排気管に適用した例について説明する。
【００５８】
図１９は、スポット溶接構造の第３実施形態に係る排気浄化装置の上流側に接続される排気管を概略的に示す断面図である。排気浄化装置２１０内には、内燃機関から排出される排気ガスを浄化する触媒２１１が配置されている。この排気浄化装置２１０には、排気系の上流側から延びる上流側排気管２２０と排気系の下流側へ延びる下流側排気管（図示略）とが接続されている。
【００５９】
上流側排気管２２０は、断面が円形の筒状の外管２２１と、この外管２２１の内側に支持される断面が円形の筒状の内管２２２とが内外に重ね合わせられた２重管構造になっている。内管２２２の上流側の端部には、外管２２１の内周に沿うように折り曲げられた取付片２２２ａが形成されている。内管２２２の取付片２２２ａがスポット溶接によって外管２２１に接合されることで、内管２２２がその上流側の端部でスポット溶接によって外管２２１に固定されている。上流側排気管２２０は、フランジ２２３，２２４を介して排気マニホールド側から延びる排気管（図示略）と、排気浄化装置２１０とに接続されている。
【００６０】
次に、上述のような構成の上流側排気管２２０に適用されるスポット溶接構造について説明する。
【００６１】
スポット溶接が行われる上流側排気管２２０の構成部材、ここでは、上流側排気管２２０の外管２２１と内管２２２とは、例えば、ステンレス鋼板等の金属製の板材からなる。スポット溶接が行われる溶接部位２４１には、金属製の内プレート２３１が配設されている。内プレート２３１には、上流側排気管２２０の構成部材と同じ材料の金属製の板材、例えば、ステンレス製の板材等を用いることができる。内プレート２３１は、図２０に示すように、円形に形成されており、内管２２２の内周面に沿う形状になっている。内プレート２３１として、例えば、適宜長さの帯状部材を円形に丸めたものを用いることができる。
【００６２】
上流側排気管２２０の溶接部位２４１において、図２１に示すように、内プレート２３１と内管２２２の取付片２２２ａと外管２２１とがスポット溶接によって接合される。溶接部位２４１におけるスポット溶接は、内管２２２の取付片２２２ａと外管２２１とを内外に重ね合わせ、さらに、内管２２２の取付片２２２ａの内側表面に内プレート２３１を重ね合わせた状態で行われる。そして、スポット溶接により、図２１（ｂ）に示すように、重ね合わせられた各部材２３１，２２２，２２１が溶融して互いに接合される。このようなスポット溶接が複数箇所（例えば、４箇所）において行われ、溶接部位２４１が内プレート２３１の内周に沿って複数箇所に形成される。この例では、内プレート２３１は、全ての溶接部位２４１に共通した部材となっている。
【００６３】
上述した上流側排気管２２０におけるスポット溶接構造によれば、次のような作用効果が得られる。
【００６４】
ここで、従来のスポット溶接構造では、図２２に示すように、上流側排気管に内プレート２３１が設けられていなかったため、次のような問題が発生していた。排気浄化装置の上流側に配設される排気管には、排気浄化装置による排気ガスの浄化性能を向上させるために断熱性能が要求される。このため、排気管を外管２２１’と内管２２２’との２重管構造としたり、さらに内管２２２’を薄肉に形成してその熱容量を小さくしたりすることによって、排気管の断熱性能を確保するようにしていた。そして、外管２２１’と内管２２２’とをスポット溶接により接合する場合、スポット溶接時、図２２（ａ）に示すように、溶接チップ（電極）Ｃによる加圧力が溶融部分に加わると、溶接チップＣの打痕が生じ、内管２２２’が窪む。その結果、溶接部位２４１’における内管２２２’の板厚Ｔ１’がその周辺部位の板厚Ｔ２’に比べて減少し、溶接部位２４１’における内管２２２’の強度が低下ていた。従来では、溶接部位２４１’における内管２２２’の強度を確保するために、内管２２２’の板厚を大きくしていたが、これにともなって、内管２２２’の熱容量が大きくなり、排気管の断熱性能の低下を招いていた。その結果、排気管を経て排気浄化装置に送られる排気ガス温度が低下して、排気浄化装置による排気ガスの浄化性能（特に、低温始動時の浄化性能）が損なわれることになっていた。また、排気管の重量の増加や、コストの増加を招いていた。したがって、従来では、溶接部位２４１’における内管２２２’の強度の低下の防止と、排気管の断熱性能の確保および排気管の重量、コストの増加の防止との両立を図ることは困難であった。
【００６５】
この例では、上流側排気管２２０の溶接部位２４１に内プレートが上流側排気管２２０の構成部材に重ね合わせられている。このため、スポット溶接時、図２１（ａ）に示すように、溶接チップＣの打痕によって溶接部位２４１における板厚が減少したとしても、内管２２２の板厚Ｔ１は、内プレート２３１が設けられていない場合に比べて大きくなる。つまり、内プレート２３１が設けられている分、内管２２２の板厚Ｔ１の減少が抑制される。これにより、溶接部位２４１における内管２２２の強度の低下を防止することができる。
【００６６】
一方、溶接部位２４１における内管２２２の強度を確保するために、内管２２２そのものの板厚を厚くする必要がなくなり、これにより、内管２２２の熱容量が大きくなることがなくなり、上流側排気管２２０の断熱性能を確保することができる。その結果、上流側排気管２２０を経て排気浄化装置２１０に送られる排気ガス温度の低下を抑制することができ、排気浄化装置２１０による排気ガスの浄化性能が損なわれることを抑制することができる。そして、内プレート２３１は、スポット溶接を行う溶接部位２４１を含む一方で、スポット溶接を行わない部位はできるだけ含まない構成となっている。このように、内プレート２３１が上流側排気管２２０の全域にわたってではなく、溶接部位２４１を含む一部の領域だけに設けられているため、上流側排気管２２０の重量およびコストの増加の防止することができる。
【００６７】
以上より、上流側排気管２２０の溶接部位２４１における内管２２２の強度の低下の防止と、上流側排気管２２０の断熱性能の確保および上流側排気管２２０の重量、コストの増加の防止との両立を図ることができる。
【００６８】
上述した第３実施形態の変形例として、内管２２２の内側表面だけではなく、外管２２１の外側表面にも、内プレート２３１と同様のプレート部材を配置する構成としてもよい。また、図２３に示すように、内管２２２の取付片２２２ａの端部を折り曲げて形成された折曲片２２２ｂを、上述したような内プレート２３１の代わりに用いてもよい。つまり、内プレート２３１を別途設ける代わりに、内プレートと同様に機能する折曲片２２２ｂを設ける構成とすることができる。
【００６９】
プレート部材は、金属製であれば、ステンレス製以外であってもよい。また、スポット溶接構造の適用箇所は、排気浄化装置の上流側に接続される排気管以外であってもよい。このような変形例としては、上記第１実施形態の変形例と同様のものが挙げられる（図５〜図１４参照）。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】スポット溶接構造の第１実施形態に係る排気消音器を概略的に示す断面図である。
【図２】内プレートを示す斜視図である。
【図３】内プレートと仕切り板と内側ケースと外側ケースとのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図４】内プレートと内側ケースと外側ケースとのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図５】排気消音器の外側にもプレート部材を設けた場合のスポット溶接構造の変形例を概略的に示す断面図である。
【図６】内プレートと仕切り板と内側ケースと外側ケースと外プレートとのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図７】内プレートと内側ケースと外側ケースと外プレートとのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図８】内部構造の異なる排気消音器の場合のスポット溶接構造の変形例を概略的に示す断面図である。
【図９】プレート部材の変形例を示す斜視図である。
【図１０】排気消音器にカバーを取り付けた場合のスポット溶接構造の変形例を概略的に示す斜視図である。
【図１１】排気消音器にヒートインシュレータを取り付けた場合のスポット溶接構造の変形例を概略的に示す断面図である。
【図１２】排気管にヒートインシュレータを取り付けた場合のスポット溶接構造の変形例を概略的に示す斜視図である。
【図１３】ボディーシェルにステーを取り付けた場合のスポット溶接構造の変形例を概略的に示す斜視図である。
【図１４】フロアパンにフロアメンバを取り付けた場合のスポット溶接構造の変形例を概略的に示す斜視図である。
【図１５】スポット溶接構造の第２実施形態に係る排気消音器を概略的に示す断面図である。
【図１６】内プレートを示す斜視図である。
【図１７】内プレートと仕切り板と内側ケースと外側ケースとのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図１８】内プレートと内側ケースと外側ケースとのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図１９】スポット溶接構造の第３実施形態に係る排気管を概略的に示す断面図である。
【図２０】内プレートを示す斜視図である。
【図２１】内プレートと内管と外管とのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図２２】従来の内管と外管とのスポット溶接構造を示す断面図である。
【図２３】内管を折り曲げて内プレートの代わりに利用した変形例を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０ 排気消音器
２１ 外側ケース
２２ 内側ケース
２５，２６ 仕切り板
３１，３２，３３ 内プレート
４１，４２，４３ 溶接部位
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系の排気系構成部材のスポット溶接構造であって、
ステンレス鋼板からなる排気系構成部材を複数重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、
スポット溶接が行われる溶接部位には、排気系構成部材よりもクロム含有量の多いステンレス製のプレート部材が、前記複数重ね合わせた排気系構成部材の両表面のうち、少なくとも一方の表面に重ね合わせて配設されることを特徴とする排気系のスポット溶接構造。
【請求項２】
内燃機関の排気系の排気系構成部材のスポット溶接構造であって、
メッキ鋼板からなる排気系構成部材を複数重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、
スポット溶接が行われる溶接部位には、ステンレス製のプレート部材が、前記複数重ね合わせた排気系構成部材の両表面のうち、少なくとも一方の表面に重ね合わせて配設されることを特徴とする排気系のスポット溶接構造。
【請求項３】
内燃機関の排気系の排気浄化装置の上流側に接続され、外管および内管からなる排気管のスポット溶接構造であって、
金属製の外管および内管を重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、
スポット溶接が行われる溶接部位には、金属製のプレート部材が、前記重ね合わせた外管および内管の両表面のうち、少なくとも内管の表面に重ね合わせて配設されることを特徴とする排気系のスポット溶接構造。
【請求項１】
内燃機関の排気系の排気系構成部材のスポット溶接構造であって、
ステンレス鋼板からなる排気系構成部材を複数重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、
スポット溶接が行われる溶接部位には、排気系構成部材よりもクロム含有量の多いステンレス製のプレート部材が、前記複数重ね合わせた排気系構成部材の両表面のうち、少なくとも一方の表面に重ね合わせて配設されることを特徴とする排気系のスポット溶接構造。
【請求項２】
内燃機関の排気系の排気系構成部材のスポット溶接構造であって、
メッキ鋼板からなる排気系構成部材を複数重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、
スポット溶接が行われる溶接部位には、ステンレス製のプレート部材が、前記複数重ね合わせた排気系構成部材の両表面のうち、少なくとも一方の表面に重ね合わせて配設されることを特徴とする排気系のスポット溶接構造。
【請求項３】
内燃機関の排気系の排気浄化装置の上流側に接続され、外管および内管からなる排気管のスポット溶接構造であって、
金属製の外管および内管を重ね合わせてスポット溶接を行うにあたり、
スポット溶接が行われる溶接部位には、金属製のプレート部材が、前記重ね合わせた外管および内管の両表面のうち、少なくとも内管の表面に重ね合わせて配設されることを特徴とする排気系のスポット溶接構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００８−３６６６９（Ｐ２００８−３６６６９Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１３２９３（Ｐ２００６−２１３２９３）
【出願日】平成１８年８月４日（２００６．８．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月４日（２００６．８．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
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