CN101490376A

CN101490376A - 排气岐管

Info

Publication number: CN101490376A
Application number: CNA2007800261086A
Authority: CN
Inventors: 加藤清儿; 伴邦和; 川村斋
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2009-07-22

Abstract

本发明提供一种排气岐管，其包括：各支管(2～5)；设置在这些各支管的排气下游侧端部(2a～5a)上的、具有环部(10)和加强部(11)的接头构件(9)。上述接头构件(9)和插入到接头构件(9)中的各支管(2～5)的排气下游侧端部2a～5a通过沿各支管(2～5)的排气下游侧端部的外周形成的圆形的焊缝(X1)和沿各支管(2～5)的相邻的壁部(2b～5b)形成的焊缝(X2)来固定。

Description

排气岐管

技术领域

本发明涉及一种构成用于排出车辆发动机排气的排气系统的一部分的排气岐管(exhaust manifold)。

背景技术

现有的排气岐管由与发动机的缸盖法兰(head flange)相连接的多根支管(branch pipe)和集合这些各支管的下游侧端部且与催化转换器相连接的集合部构成。

另外，如图11所示，在上述排气岐管中，在各支管02～05的下游侧端部02a～05a相互之间设有大致十字形的加强构件09，通过形成焊缝X01来固定这两者(参照专利文献1～3)。

专利文献1：日本特开2003-83062号公报

专利文献2：日本特开2005-307920号公报

专利文献3：日本特开2003-83062号公报

但是，现有的发明存在这样的问题：在焊接加强构件与各支管时，需要用于以准确定位的状态将这两者暂时固定的工具，该工具的装卸、焊接需要很多时间和劳力。还存在这样的问题：在进行该焊接时，因焊接的热量而产生的热应力集中在某个部位。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而做成的，其目的在于提供一种能够在准确定位的状态下容易地焊接各支管而将各支管固定、同时能够分散该焊接时的热应力的排气岐管。

本发明第1技术方案的排气岐管具有与缸盖法兰相连接的多根支管，上述各支管的排气下游侧端部通过接头构件与集合部相连接，其特征在于，上述接头构件由环状的环部和向该环部的中心一体地形成为柱状且从该环部的排气上游侧端面一直卸除到排气下游侧端面的加强部构成，在将上述各支管的排气下游侧端部插入到形成于接头构件的环部和加强部之间的插入孔中，且使各支管的排气下游侧端部与该接头构件的排气下游侧端面处于同一平面的状态下，通过该端面上的沿各支管的排气下游侧端部的外周形成的圆形的焊缝和沿各支管的相邻的壁部形成的焊缝来固定上述接头构件和各支管的排气下游侧端部。

本发明第2技术方案的排气岐管具有与缸盖法兰相连接的4根支管，上述各支管的排气下游侧端部通过接头构件与集合部相连接，其特征在于，上述接头构件由环状的环部和向该环部的中心一体地形成为大致十字形的柱状且从该环部的排气上游侧端面一直形成到排气下游侧端面的加强部构成，在将上述各支管的排气下游侧端部插入到形成于接头构件的环部和加强部之间的大致1/4圆形的插入孔中，且使各支管的排气下游侧端部与该接头构件的排气下游侧端面处于同一平面的状态下，通过该端面上的沿各支管的排气下游侧端部的外周形成的圆形的焊缝和沿各支管的相邻的壁部形成的大致十字形的焊缝来固定上述接头构件和各支管的排气下游侧端部。

第1技术方案的排气岐管具有与缸盖法兰相连接的多根支管，上述各支管的排气下游侧端部通过接头构件与集合部相连接，上述接头构件由环状的环部和向该环部的中心一体地形成为柱状且从该环部的排气上游侧端面一直形成到排气下游侧端面的加强部构成，在将上述各支管的排气下游侧端部插入到形成于接头构件的环部和加强部之间的插入孔中，且使上述各支管的排气下游侧端部与该接头构件的排气下游侧端面处于同一平面的状态下，通过该端面上的沿各支管的排气下游侧端部的外周形成的圆形的焊缝和沿各支管的相邻的壁部形成的焊缝来固定上述接头构件和各支管的排气下游侧端部，因此，能在准确定位的状态下容易地焊接固定各支管，同时能将该焊接时的热应力分散到整个环部。

第2技术方案的排气岐管具有与缸盖法兰相连接的4根支管，上述各支管的排气下游侧端部通过接头构件与集合部相连接，上述接头构件由环状的环部和向该环部的中心一体地形成为大致十字形的柱状且从该环部的排气上游侧端面一直形成到排气下游侧端面的加强部构成，在将上述各支管的排气下游侧端部插入到形成于接头构件的环部和加强部之间的大致1/4圆形的插入孔中，且使上述各支管的排气下游侧端部与该接头构件的排气下游侧端面处于同一平面的状态下，通过该端面上的沿各支管的排气下游侧端部的外周形成的圆形的焊缝和沿各支管的相邻的壁部形成的大致十字形的焊缝来固定上述接头构件和各支管的排气下游侧端部，因此，能在准确定位的状态下容易地焊接固定以往用工具准确定位特别困难的4根支管，同时还能将焊接时的热应力从环部的4个方向均衡地分散到整个环部。

附图说明

图1是表示本发明实施例1的排气岐管的整体俯视图。

图2是图1的S2-S2线的剖视图。

图3是本实施例1的各支管的排气下游侧端部和接头构件(adapter member)的立体图。

图4是用于说明本实施例1的各支管和接头构件的定位的图。

图5是用于说明本实施例1的各支管和接头构件的焊接固定的图(省略图示焊缝X1，X2)。

图6是图5的S6-S6线的剖视图。

图7是用于说明本实施例1的各支管、接头构件、集合部的固定的图。

图8是表示将本发明实施例2的各支管插入到接头构件上之前的状态的立体图。

图9是图8的S9-S9线的剖视图。

图10是用于说明本实施例2的接头构件的制造方法的图，图10的(a)是表示接头构件的坯料的图，图10的(b)是表示在成型过程中形成了纵壁部分和底部分的状态的图，图10的(c)是表示完成最终形成的状态的图。

图11是用于说明现有的排气岐管上的各支管和加强构件的固定(省略画出集合部)的图。

附图标记说明

S、氧传感器；X1、X2、X3、焊缝(weld line)；1、缸盖法兰；2、3、4、5、支管；2a、3a、4a、5a、(支管的)排气下游侧端部；2b、3b、4b、5b、(支管的)相邻壁部2b～5b；6、集合部；6a、(集合部的)排气上游侧端部；7、催化剂载体；8、催化转换器；9、接头构件；9a、(接头构件的)排气下游侧端面；9b、(接头构件的)外周；10、环部；10a、(环部的)排气上游侧端面；10b、(环部的)排气下游侧端面；11、加强部；12a、12b、12c、12d、插入孔；20、接头构件；21、金属制薄板坯料；22、预成型品

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施例进行说明。

实施例1

以下，对实施例1进行说明。

图1是表示本发明的实施例1的排气岐管的整体俯视图，图2是图1的S2-S2线的剖视图，图3是本实施例1的各支管的排气下游侧端部和接头构件的立体图，图4是用于说明本实施例1的各支管和接头构件的定位的图。

图5是用于说明本实施例1的排气岐管的各支管和接头构件的焊接固定的图(简化图示焊缝X1、X2)，图6是图5的S6-S6线的剖视图，图7是用于说明本实施例1的各支管、接头构件、集合部的固定的图。

首先，对实施例1的排气岐管的整体结构进行说明。

如图1所示，本实施例的排气岐管的主要结构为：固定在图外的发动机上的缸盖法兰1、通过该缸盖法兰1与发动机的各气缸相连接的4根支管2～5、圆筒状的集合部6、与集合部6相连接且在内部收容了催化剂载体7的催化转换器8。

另外，如图2所示，各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a通过后述的接头构件9以收容在集合部6中的状态与集合部6相连接。

具体地说，如图3所示，各支管2～5除了排气下游侧端部2a～5a分别加工成大致1/4圆形截面状之外，各支管2～5沿轴线方向形成为平坦状。

另一方面，接头构件9由环状的环部10和向该环部10的中心一体地形成为大致十字形的柱状且从该环部10的排气上游侧端面10a一直形成到排气下游侧端面10b的加强部11构成。而且，可以适当地设定接头构件9的各部位的尺寸。

另外，本实施例1的接头构件9通过这样形成：在长圆柱状的金属制坯料上切削加工出形成于想要制造的接头构件9的环部10和加强部11之间的大致1/4圆形的插入孔12a～12d(参照图3)，然后以想要制造的接头构件9的厚度沿与轴垂直方向切断成多个。

另外，也可以取代切削，用锻造或挤压等加工方法制造后进行切断。

因此，能够以简便的作业大量地制造接头构件9。

除此之外，在集合部6上安装有氧传感器S，该氧传感器S用于检测通过集合部6的排气中所包含的氧浓度，从而反馈控制发动机的空燃比(参照图1)。

另外，上述所有的各结构构件全部为金属制。另外，催化转换器8的催化剂载体7并不仅限于此，也有采用陶瓷催化剂载体的情况。

以下，对实施例1的排气岐管的作用进行说明。

在固定这样构成的各支管2～5、接头构件9、集合部6时，首先如图3、4所示完成如下状态，即以接近压入的状态将各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a插入到各自对应的插入孔12a～12d中，且使各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a与该接头构件9的排气下游侧端面9a处于同一平面。

此时，由于使各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a和接头构件9的排气下游侧端面9a处于同一平面，因此除了能准确地对两者进行定位之外，还能省略用于防止错位的工具。

接着，如图5、6所示，在接头构件9的排气下游侧端面9a上，沿各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a的外周以稍小于宽度W1的宽度进行焊接，从而形成圆形的焊缝X1(图中用虚线表示)，并且沿各支管2～5的相邻的壁部2b～5b以稍小于宽度W2的宽度进行焊接，从而形成大致十字形的焊缝X2(图中用双点划线表示)，由此将该接头构件9和各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a固定起来(参照图6)。另外，也可以在形成焊缝X2的后工序中形成焊缝X1。

此时，如上所述，由于使各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a和接头构件9的排气下游侧端面9a处于同一平面，因此，焊缝X1、X2的焊接性较好，能提高产品的可靠性。

另外，不需要将焊接的焊炬插入到环部10的内侧，焊接时的操作性较好。

另外，在形成焊缝X1时，加强部11的十字形交叉的部位温度特别高，热应力向径向外侧作用，其结果是，与环部10连接的根部容易产生裂纹、破损，但如上所述，由于加强部11从环部10的排气上游侧端面10a一直形成到排气下游侧端面10b，因此能确保必要的刚性，并且能将上述热应力从4个方向向整个环部10均衡地分散。

接着，如图7所示，在将接头构件9插入到集合部6的排气上游侧端部6a中的状态下，沿该集合部6的排气上游侧端部6a和接头构件9的外周9b的整周进行焊接而形成焊缝X3，由此将这两者固定起来。

此时，通过焊接集合部6的排气上游侧端部6a和接头构件9的外周9b，能吸收支管2～5的长度差异，因此能使包含集合部6在内的整体尺寸准确。

接着，对发明的效果进行说明。

如以上说明的那样，在实施例1的排气岐管中具有多根与缸盖法兰1相连接的支管2～5，这些各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a通过接头构件9与集合部6相连接，接头构件9由环状的环部10和向该环部10的中心一体地形成为柱状且从该环部10的排气上游侧端面10a一直形成到排气下游侧端面10b的加强部11构成，将各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a插入到形成于接头构件9的环部10和加强部11之间的插入孔12a～12d中，且在使各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a与该接头构件9的排气下游侧端面9a处于同一平面的状态下，通过该端面9a上的沿各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a的外周形成的圆形的焊缝X1和沿各支管2～5的相邻的壁部2b～5b形成的焊缝X2将上述接头构件9和各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a固定起来，因此，除了能在准确定位的状态下容易地焊接固定各支管2～5之外，还能将该焊接时的热应力分散到整个环部10，并且也能分散将排气歧管安装在发动机上之后的因排气热量而产生的热应力。

另外，在焊接接头构件9的内周面与支管2～5时，由于具有台阶部而容易引起热应力集中，但在本实施例1中，由于接头构件9的排气下游侧端面9a与支管2～5的排气下游侧端部2a～5a处于同一平面，因此消除了应力集中。

另外，由于在将接头构件9插入到集合部6的排气上游侧端部6a中的状态下，通过沿该集合部6的排气上游侧端部6a和接头构件9的外周9b整周形成的焊缝X3来固定这两者，因此能吸收支管2～5的长度差异，能使包含集合部6在内的整体尺寸准确。

另外，在具有与缸盖法兰1相连接的4根支管2～5且这些各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a通过接头构件9与集合部6相连接的排气岐管中，接头构件9由环状的环部10和向该环部10的中心一体地形成大致十字形的柱状且从该环部10的排气上游侧端面10a一直形成到排气下游侧端面10b的加强部11构成，将各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a插入到形成于接头构件9的环部10和加强部11之间的大致1/4圆形的插入孔12a～12d中，且在使各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a与该接头构件9的排气下游侧端面9a处于同一平面的状态下，通过该端面9a上的沿各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a的外周形成的圆形的焊缝X1和沿各支管2～5的相邻的壁部2b～5b形成的大致十字形的焊缝X2固定该接头构件9和各支管2～5的排气下游侧端部2a～5a，因此，能在准确定位的状态下容易地焊接固定以往用工具准确定位特别困难的4根支管2～5，同时能将形成焊缝X1时的热应力从环部10的4个方向均衡地分散到整个环部10。

实施例2

以下，对本发明的实施例2进行说明。

另外，在本实施例2中，对与实施例1相同的结构构件标注相同的附图标记而省略其说明，仅对不同点进行详述。

图8是本发明实施例2的排气岐管的各支管和接头构件的立体图，图9是图8的S9-S9线的剖视图，图10是用于说明本实施例2的接头构件的制造的图。

本实施例2的排气岐管与实施例1的不同点在于：如图8、9所示，代替实施例1的接头构件9而采用冲压加工一体成型品的接头构件20，该接头构件20由结合要制造的接头构件的各部位地将金属制薄板材料沿轴向折回的折回结构构成。

在制造这样的接头构件20时，准备图10的(a)所示那样的平坦的金属制薄板材料21，如图10的(b)所示，经过多个冲压工序将金属制薄板材料21形成由纵壁部分和底部分构成的预成型品22，再经过多个冲压加工(一部分工序是冲裁加工)冲掉底部分而得到图10的(c)所示的期望的接头构件20。

因此，与实施例1的接头构件9相比，在能更加高速地制造的基础上，还能提高各部位的尺寸精度，能提高包含接头构件与各支管2～5之间的焊缝X1、X2在内的组装精度。

再有，通过减少作为坯料的材料而实现了降低成本，而且如图8所示，在加强部11的十字形交叉的部位和加强部11与环部10连接的根部形成间隙O1～O5，其结果是能够由此减轻重量。

另外，接头构件20将各部的折回的端部侧(上述空间O1～O5侧)作为支管2～5侧地被安装在集合部6上(参照图8)。

因此，与将接头构件20的各部的折回的顶部侧作为支管2～5侧的情况相比，能确保接头构件20与各支管2～5之间的焊缝X1、X2的良好的焊接性。

如以上说明的那样，在本实施例2的排气岐管中，由于接头构件20为由将作为坯料的金属制薄板材料21结合接头构件20的各部位地沿轴向折回的折回结构构成的冲压加工一体成型品，因此，能实现减少材料成本、轻量化、改善产品成品率、提高生产效率、提高各部位尺寸精度。

以上，对本实施例进行了说明，但本发明并不限于上述实施例，在不脱离本发明的主旨范围内的设计变更等也包含于本发明中。

例如，可以根据发动机的气缸数，适当设定支管的数量。

Claims

1.一种排气岐管，其具有与缸盖法兰相连接的多根支管，上述各支管的排气下游侧端部通过接头构件与集合部连接，其特征在于，

上述接头构件由环状的环部和向该环部的中心一体地形成为柱状且从该环部的排气上游侧端面一直形成到排气下游侧端面的加强部构成，

在将上述各支管的排气下游侧端部插入到形成于接头构件的环部和加强部之间的插入孔中，且使上述各支管的排气下游侧端部与该接头构件的排气下游侧端面处于同一平面的状态下，通过该端面上的沿各支管的排气下游侧端部的外周形成的圆形的焊缝和沿各支管的相邻的壁部形成的焊缝来固定上述接头构件和各支管的排气下游侧端部。

2.根据权利要求1所述的排气岐管，其特征在于，

在将上述接头构件插入到集合部的排气上游侧端部中的状态下，通过沿该集合部的排气上游侧端部和接头构件的外周整周形成的焊缝来固定这两者。

3.一种排气岐管，其具有与缸盖法兰相连接的4根支管，上述各支管的排气下游侧端部通过接头构件与集合部相连接，其特征在于，

上述接头构件由环状的环部和向该环部的中心一体地形成为大致十字形的柱状且从该环部的排气上游侧端面一直形成到排气下游侧端面的加强部构成，

在将上述各支管的排气下游侧端部插入到形成于接头构件的环部和加强部之间的大致1/4圆形的插入孔中，且使上述各支管的排气下游侧端部与该接头构件的排气下游侧端面处于同一平面的状态下，通过该端面上的沿各支管的排气下游侧端部的外周形成的圆形的焊缝和沿各支管的相邻的壁部形成的大致十字形的焊缝来固定上述接头构件和各支管的排气下游侧端部。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的排气岐管，其特征在于，

上述接头构件为由结合想要制造的接头构件的各部位地将金属制薄板材料沿轴向折回的折回结构构成的冲压加工一体成型品。