管的焊接連接結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種管的焊接連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述管至少在一端側(cè)具有雙重管部，該雙重管部形成為所述管的所述一端側(cè)的管壁朝向內(nèi)側(cè)折回，同時(shí)該被折回的部分貼緊外側(cè)的管壁，在所述雙重管部，所述管與為連接對(duì)象的對(duì)象部件通過(guò)焊接而連接。
【專利說(shuō)明】管的焊接連接結(jié)構(gòu)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本國(guó)際申請(qǐng)要求2011年11月14日在日本專利局提交的日本發(fā)明專利申請(qǐng)第2011-248872號(hào)的優(yōu)先權(quán)，所述日本發(fā)明專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用而并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)的排氣管等的焊接連接結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0004]在內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中設(shè)置有，例如，匯集來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的各排氣口的排氣并將其引導(dǎo)向下游側(cè)的排氣岐管，在排氣岐管的下游側(cè)設(shè)置有對(duì)來(lái)自內(nèi)燃機(jī)的廢氣進(jìn)行凈化的凈化裝置或用于降低排氣音的消音器等(例如，參見(jiàn)專利文獻(xiàn)I)。
[0005]而且，在這種排氣系統(tǒng)中，如專利文獻(xiàn)I中所記載的，采用凸緣連接。例如，排氣管和凸緣部件通過(guò)焊接而連接。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)第2011-169201號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

_9] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0010]但是，在如上的以往的連接結(jié)構(gòu)中，為了實(shí)現(xiàn)輕量化而使排氣管的壁厚變薄時(shí)，排氣管與凸緣部件的熱容量差將變大，從而很難獲得良好的焊接條件。因此，如果進(jìn)行電弧焊接(特別是MIG焊接)，則有時(shí)會(huì)由于在排氣管側(cè)發(fā)生燒穿而在該排氣管上穿孔。對(duì)于上述穿了孔的排氣管，因?yàn)榇嬖诓荒苄迯?fù)，或者即使進(jìn)行修復(fù)還有耐久性等方面的問(wèn)題，所以不得不進(jìn)行廢棄。
[0011]在管的焊接連接結(jié)構(gòu)中，期望即使將管薄壁化也能抑制焊接時(shí)的燒穿。
_2] 解決問(wèn)題的技術(shù)方案
[0013]本發(fā)明的第I方面為一種管的焊接連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述管至少在一端側(cè)具有雙重管部，該雙重管部形成為所述管的所述一端側(cè)的管壁朝向內(nèi)側(cè)折回，同時(shí)該被折回的部分貼緊外側(cè)的管壁，在所述雙重管部，所述管與為連接對(duì)象的對(duì)象部件通過(guò)焊接而連接。
[0014]本發(fā)明的第2方面的特征在于，所述管的所述雙重管部的至少一部分構(gòu)造成外徑大于其他的部分，所述雙重管部的所述至少一部分(以下稱為大徑部)與所述管中外徑最小的部分(以下稱為小徑部)之間形成為錐形，所形成的該錐形的部分(以下稱為錐形部)形成為錐形角度Θ不超過(guò)25度。
[0015]并且，角度Θ是指，將大徑部外表面沿著縱向(軸向)延長(zhǎng)的線與錐形部外表面所形成的銳角部分的角度(換言之，將大徑部外表面延長(zhǎng)的線和錐形部外表面的內(nèi)角)。即，管與對(duì)象部件相連接時(shí)，以該管與對(duì)象部件同軸連接為前提，將對(duì)象部件外表面沿著軸向延長(zhǎng)的線與錐形部外表面所形成的銳角部分的角度(換言之，將對(duì)象部件外表面延長(zhǎng)的線和錐形部外表面的內(nèi)角)。
[0016]本發(fā)明的第3方面的特征在于，所述大徑部的內(nèi)徑與所述雙重管部之外的部分即單壁部的內(nèi)徑大致相同。
[0017]本發(fā)明的第4方面的特征在于，所述錐形部的至少一部分構(gòu)造成所述雙重管部。
[0018]發(fā)明的效果
[0019]在本發(fā)明中，管在雙重管部與對(duì)象部件焊接，雙重管部之外的部分可以是單一結(jié)構(gòu)，由此，能夠使管整體的重量更小。進(jìn)而能夠使焊接連接結(jié)構(gòu)整體的重量更小。此外，通過(guò)在雙重管部進(jìn)行焊接，能夠抑制在管上因焊接而引起的燒穿。具體而言，雙重管部的壁厚和與管相比壁厚較厚的對(duì)象部件的壁厚的差變小，雙重管部和對(duì)象部件的熱容量差變小。由此，難以發(fā)生雙重管部(管)因過(guò)熱而燒穿的現(xiàn)象。
[0020]此外，錐形部形成為錐形角度Θ不超過(guò)25度，由此，能夠減輕應(yīng)力集中到錐形部。因此，即使管的壁厚變薄，也能夠抑制在錐形部的破損。而且，雙重管部中外徑大的外徑部的內(nèi)徑形成為與雙重 管部之外的部分(即，管壁不是雙重結(jié)構(gòu)而是單一結(jié)構(gòu)的部分:單壁部)的內(nèi)徑大致相同，由 此，能夠抑制流道阻力變大。因此，不會(huì)導(dǎo)致流體(例如，廢氣)的排出性能惡化。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的管的焊接連接結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0022]圖2是圖1的A部分的放大截面圖。
[0023]圖3是示出錐形角度Θ與應(yīng)力的關(guān)系的圖。
[0024]圖4是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的焊接連接結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0025]圖5是圖4的B部分的放大截面圖。
[0026]附圖標(biāo)記的i兌明
[0027]i.--管；la...單壁部；lb...小徑部；2...雙重管部；3...錐形部；
4，6~8..?管壁；9..?端部；11..?凸緣部件；12..?筒部
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面參照【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。
[0029]第I實(shí)施方式
[0030]作為圖1所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的焊接連接結(jié)構(gòu)10是可適用于內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并構(gòu)造成管I和凸緣部件11通過(guò)焊接而連接。
[0031]在本第I實(shí)施方式中，管I是所謂的薄壁型管(圓柱形管)。例如，管I的壁厚t可以是0.8_。
[0032]凸緣部件11，例如，由壁厚為3.2mm的板材沖壓成形而制成。
[0033]管I的兩端之中，在一端側(cè)形成有雙重管部2。雙重管部2構(gòu)造成管I的一端側(cè)的管壁6朝向該管I的內(nèi)側(cè)折回，該被折回的部分(管壁6)貼緊外側(cè)的管壁4。由此，雙重管部2的管壁構(gòu)造成雙重結(jié)構(gòu)。[0034]在圖1的第I實(shí)施方式中，管壁6的端部9沒(méi)有到達(dá)錐形部3而終止。S卩，在錐形部3管壁構(gòu)造成單一結(jié)構(gòu)。
[0035]在管I中，雙重管部2構(gòu)造成與雙重管部2之外的部分相比外徑變大(雙重管部2為被擴(kuò)徑的部分)。更詳細(xì)而言，雙重管部2的管壁的外徑大于不是雙重結(jié)構(gòu)的而是單一結(jié)構(gòu)的單壁部la。此外，雙重管部2的外徑一般大于錐形部3，該錐形部3為以該雙重管部2與單壁部Ia之間的部分形成的錐形部。S卩，在管I中，外徑自單壁部Ia起經(jīng)由錐形部3逐漸變大，雙重管部2的部分的外徑變?yōu)樽畲蟆Ａ硪环矫?，單壁部Ia的部分的外徑最小。
[0036]雙重管部2與單壁部Ia相比，例如，外徑(直徑)可以僅大出2t。
[0037]另一方面，雙重管部2的內(nèi)徑與單壁部Ia的內(nèi)徑大致相同。雙重管部2構(gòu)造成外徑(直徑)僅大出2t，另一方面，由于管壁構(gòu)造成雙重結(jié)構(gòu)，所以內(nèi)徑變小，由此，如上所述，雙重管部2的內(nèi)徑可變?yōu)榕c單壁部Ia的內(nèi)徑大致相同。
[0038]此外，錐形部3形成為錐形角度Θ (參見(jiàn)圖2)不超過(guò)25度。
[0039]并且，參見(jiàn)圖2可知，角度Θ是指，沿著軸向(凸緣部件11的軸向，亦即，管I的軸向)將凸緣部件11外表面延長(zhǎng)的線與錐形部3外表面所形成的銳角部分的角度(換言之，將凸緣部件11外表面延長(zhǎng)的線和錐形部3外表面的內(nèi)角)。
[0040]下面對(duì)管I和作為連接對(duì)象(對(duì)象部件)的凸緣部件11的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0041]首先，管I的雙重管部2的至少一部分被插入到凸緣部件11的筒部12中。具體而言，以至少使得管壁4與管壁6的連接部分(折回部分)5進(jìn)入筒部12的內(nèi)部的方式將管I插入筒部12內(nèi)。此時(shí),雙重管部2的至少一部分顯露在筒部12的外側(cè)。S卩,雙重管部2并非完全進(jìn)入筒部12內(nèi)。
[0042]在這種狀態(tài)下，對(duì)筒部12和雙重管部2進(jìn)行焊接(角焊)。在角焊部15不超出雙重管部2的范圍內(nèi)實(shí)施焊接，并且以在筒部12與雙重管部2相連接的部分的整周上形成該角焊部15的方式，對(duì)凸緣部件11和管I進(jìn)行焊接。
[0043]但是，對(duì)于被焊接的兩個(gè)部件，板厚等的尺寸差異大時(shí)，由于兩者的熱容量差變大，因此可能難以實(shí)施良好的焊接。
[0044]但是，在管I的雙重管部2中，由于管壁為雙重結(jié)構(gòu)，所以壁厚也變?yōu)榇蠹s2倍。此時(shí)，筒部12的板厚與雙重管部2的部分的板厚的差變小，筒部12的熱容量與雙重管部2的熱容量的差也可變小。
[0045]因此，即使進(jìn)行焊接(例如，MIG焊接)，也可以抑制發(fā)生雙重管部2因過(guò)熱而燒穿的現(xiàn)象。因此，比較易于在筒部12與雙重管部2相連接的部分的整周上進(jìn)行焊接。
[0046]在本第I實(shí)施方式中，特別是筒部12與雙重管部2的熱容量可為相同程度。由于熱容量為相同程度，所以焊接的難易度得到顯著改善。而且，雙重管部2的壁厚變?yōu)榇蠹s2倍，因此，變厚的壁厚厚度能夠抑制在雙重管部2進(jìn)行焊接時(shí)發(fā)生燒穿或穿孔的不良現(xiàn)象。此外，根據(jù)不同的情況，通過(guò)不僅熔化雙重管部2的管壁4的部分，還熔化管壁6的一部分來(lái)焊接的方式可確保或提高焊接部的強(qiáng)度。
[0047]由此，根據(jù)本第I實(shí)施方式，在管I中，將被焊接的部分的管壁形成為雙重結(jié)構(gòu)的雙重管部2，由此，雙重管部2的壁厚構(gòu)造成管I的壁厚(單壁部Ia的壁厚)的大約2倍。由此，管I自身的壁厚可變薄。因此，能夠抑制管I的重量以及結(jié)構(gòu)整體的重量。另一方面，由于雙重管部2為雙重結(jié)構(gòu),所以雙重管部2的熱容量和凸緣部件11的筒部12的熱容量的差變小，從而能夠確保焊接的簡(jiǎn)易性。
[0048]此外，在本第I實(shí)施方式中，雙重管部2的內(nèi)徑與單壁部Ia的內(nèi)徑大致相同，由此，能夠抑制流道阻力增加。
[0049]此外，在本第I實(shí)施方式中，錐形部3的錐形角度Θ (參見(jiàn)圖2)構(gòu)造成不超過(guò)25度，由此，能夠減輕應(yīng)力集中到錐形部3。因此，即使管I的壁厚變薄，也能夠抑制在錐形部3的破損。圖3是示出在管I的軸向上施加推壓力時(shí)的、錐形角度Θ與焊接部應(yīng)力σ?、錐形部大徑側(cè)應(yīng)力0 2、以及錐形部小徑側(cè)應(yīng)力σ 3的關(guān)系的圖。
[0050]隨著錐形角度Θ變小，錐形部大徑側(cè)應(yīng)力σ 2、錐形部小徑側(cè)應(yīng)力σ 3變小。通過(guò)以錐形角度Θ不超過(guò)25度的方式形成錐形部3，能夠抑制在錐形部3的應(yīng)力增加。因此，即使管I的壁厚變薄，也能夠抑制錐形部3的破損。同時(shí)，還能夠降低焊接部應(yīng)力Cl。當(dāng)錐形角度Θ為25度以上時(shí)，錐形部大徑側(cè)應(yīng)力σ 2、錐形部小徑側(cè)應(yīng)力0 3變大，而且焊接部應(yīng)力σ I也有變大的可能性。
[0051]第2實(shí)施方式
[0052]圖4以及圖5是示出第2實(shí)施方式的焊接連接結(jié)構(gòu)20的圖。
[0053]在焊接連接結(jié)構(gòu)20中，與圖1以及圖2的焊接連接結(jié)構(gòu)I相比，雙重管部2在更廣的范圍內(nèi)形成。
[0054]具體而言，包括錐形部3以及在圖1中示為單壁部Ia的部分的一部分形成為雙重管部2。并且，將在圖1中示為單壁部Ia的部分在圖4中表示為小徑部lb。
[0055]如圖4以及圖5所示，端部9超過(guò)錐形部3到達(dá)小徑部Ib而終止。并且，管壁8貼緊小徑部Ib的管壁的一部分，管壁7貼緊錐形部3的管壁，管壁6貼緊管壁4。
[0056]由此，在本第2實(shí)施方式中，通過(guò)至少將錐形部3也構(gòu)造成雙重管部2，可以提高錐形部3的強(qiáng)度。由此，能夠更切實(shí)地抑制錐形部3的破損等。
[0057]并且，在本第2實(shí)施方式中也期望錐形角度Θ (參見(jiàn)圖5)不超過(guò)25度。
[0058]至此，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可以以各種形式實(shí)施。
[0059]在上述實(shí)施方式中，管I的壁厚t為0.8mm，對(duì)于管I，壁厚t不限于0.8mm，也可以是1.0mm> 1.2mm等其他的厚度。
[0060]此外，在上述第I實(shí)施方式中，雙重管部2的內(nèi)徑與單壁部Ia的內(nèi)徑大致相同，但是，兩者也可以不同。
[0061] 此外，在上述各實(shí)施方式中，作為形成凸緣部件11的板材采用了厚度為3.2_的板材，但是，也可以使用其他厚度的板材。
【權(quán)利要求】
1.一種管的焊接連接結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述管至少在一端側(cè)具有雙重管部，該雙重管部形成為所述管的所述一端側(cè)的管壁朝向內(nèi)側(cè)折回，同時(shí)該被折回的部分貼緊外側(cè)的管壁， 在所述雙重管部，所述管與為連接對(duì)象的對(duì)象部件通過(guò)焊接而連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管的焊接連接結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述管的所述雙重管部的至少一部分構(gòu)造成外徑大于其他的部分，所述雙重管部的所述至少一部分(以下稱為大徑部)與所述管中外徑最小的部分(以下稱為小徑部)之間形成為錐形，所形成的該錐形的部分(以下稱為錐形部)形成為錐形角度Θ不超過(guò)25度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的管的焊接連接結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述大徑部的內(nèi)徑與所述雙重管部之外的部分即單壁部的內(nèi)徑大致相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管的焊接連接結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述錐形部的至少一部分構(gòu)造成所述雙重管部。
【文檔編號(hào)】F16L13/02GK103988006SQ201280055653
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月14日
【發(fā)明者】田中芳樹(shù), 有澤直孝, 竹本直弘, 森井英行 申請(qǐng)人:雙葉產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社