CN102149906A - 改进的排气歧管到壳体的连接结构 - Google Patents
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Abstract
提供一种改进的用于将排气歧管配合到例如壳体等配合部件的装置和方法。排气歧管通过一系列的焊接接头被连接到壳体。该装置可包括用于将排气歧管连接到壳体的管构件和部分地位于壳体中的插入构件。在一个实施方式中,插入构件包括槽口,以允许插入构件的一部分位于壳体中而插入构件的外部部分位于壳体的外部。
Description
相关申请的引用
本申请要求2008年8月14日提交的申请号为61/188,917、发明名称为“排气歧管到壳体的连接结构”的美国临时专利申请以及2008年12月18日提交的申请号为61/203,088、发明名称为“排气歧管到壳体的连接结构”的美国临时专利申请的优先权,它们的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明总体上涉及排气歧管,尤其涉及用于将排气歧管固定(secure)到配合部件的装置和方法。
背景技术
如本领域众所周知的那样,通常使用内焊(internal weld)以在例如排气歧管、涡轮壳体等各种汽车部件之间产生密封连接。但是,在很多应用中,内焊由于例如焊渣(weld spatter)、翘曲、变形等各种原因而存在问题。另外,由于接触部件受到限制或者由于部件的尺寸和形状的限制,即使能够进行内焊,进行内焊也很困难。例如,当使歧管总成(manifold assembly)与涡轮壳体一体化时,由于典型的涡轮壳体、歧管总成或其它各种部件的尺寸、形状和配置,通常没有内焊用的入口。因此,本领域存在如下的需求:提供一种用于在排气歧管和配合部件之间提供合格的、耐用的并且有成本低廉的接头(joint)的改进的装置和方法。
将排气歧管安装到配合部件的其它方法涉及使用双法兰连接(double flange connection)。双法兰连接典型地包括至少两个法兰、垫圈和连接部件用的紧固件(fastener)。例如双法兰等多个部件的使用使得制造成本高并且装配费时。因此,本领域需要用于将排气歧管安装到配合部件的装置和方法,以减少所使用的部件数量并且降低制造成本。
发明内容
提供一种改进的用于将排气歧管配合到例如壳体等配合部件的装置和方法。排气歧管通过一系列外部焊接接头被连接到壳体。该装置可包括用于将排气歧管连接到壳体的管构件和部分地位于壳体中的插入构件。在一个实施方式中,插入构件包括槽口,以使插入构件的一部分定位在壳体中并且使插入构件的外部定位到壳体的外部。
附图说明
通过下面的结合附图的详细说明,将更好地理解本发明的目的、优点和操作,其中:
图1A示出了在本发明的实施方式中第一部件被固定到第二部件的的立体图。
图1B示出了图1A的局部剖切视图。
图1C示出了图1B的放大图。
图2A示出了在本发明的实施方式中第一部件利用第一接头和第二接头被固定到第二部件。
图2B示出了图2A的局部剖切视图。
图2C示出了图2B的近视图。
图3A示出了在本发明的实施方式中第一部件在两个位置处被固定到第二部件。
图3B示出了图3A的局部剖切视图。
图3C示出了图3B的近视图。
图4A示出了在本发明的实施方式中第一部件在三个位置处被固定到第二部件和第三部件。
图4B示出了图4A的局部剖切视图。
图4C示出了图4B的近视图。
图5A示出了在本发明的实施方式中第一部件在三个替代位置处被固定到第二部件和第三部件。
图5B示出了在本发明的实施方式中第一部件在两个位置处被固定到第二部件和第三部件。
图5C示出了在本发明的实施方式中第一部件在三个替代位置处被固定到第二部件和第三部件。
图5D示出了在本发明的实施方式中第一部件在三个替代位置处被固定到第二部件和第三部件。
具体实施方式
虽然这里参照几个实施方式说明了本发明,但是应该清楚,本发明不仅仅限于所公开或讨论的实施方式。这里的实施方式的描述是本发明的示例,并且不应该限制所述或所要求的本发明的范围。
本发明提供一种改进的用于将两个以上的部件连接在一起的装置和方法。例如,在排气歧管总成和配合部件(mating component)之间可以形成接头。可使用本发明以实现两个部件之间、例如排气歧管总成和配合部件之间的合格的、耐用的并且成本低廉的接头。配合部件可以是任意合适类型的部件,例如涡轮壳体。本发明也可以适用于多种其它部件,包括但不限于,管、法兰、铸件等。
如图1A至图1C所示,概略地示出了第一部件10和第二部件18。第一部件10和第二部件18可以是需要例如通过焊接来连接的任意部件。在一个实施方式中,第一部件10是歧管总成,第二部件18是涡轮壳体。仅仅出于说明的目的,第一部件10在下文中被称为歧管总成10,第二部件18在下文中被称为涡轮壳体18。但是,本领域的普通技术人员可以理解第一部件10和第二部件18可以是其它类型的部件。
歧管总成10例如可安装在内燃机和/或车辆中。涡轮壳体18例如可安装在涡轮增压器中。如本领域众所周知的那样,涡轮增压发动机可典型地在高温、高压、高负荷等条件下运转。这里描述的实施方式提供创新的、耐用且性能更好的连接。
参照图1A至图1C,如图1C中最佳示出的那样,可利用接头24a将歧管总成10接合并固定到涡轮壳体18。歧管总成10可包括:一个以上的插入构件7、歧管上部外壳14和歧管下部外壳16。歧管上部外壳14、歧管下部外壳16和/或插入构件7可形成流动腔12。插入构件7可由歧管上部外壳14的轮廓(contour)和歧管下部外壳16的轮廓形成,或者插入构件7可以是插入或连接到歧管总成10的单独的管。但是,可理解的是,插入构件7可以是任意的形状和尺寸,包括管状、卵状、半壳状,或者其它配置或构造。
接头24a可以是焊接接头或者可由用于将歧管总成10连接到涡轮壳体18的任意材料、物质或装置形成。如图1C所示,接头24a可以将一个以上的插入构件7固定到歧管下部外壳16和/或歧管上部外壳14。在一个实施方式中,插入构件7可在接头24a处焊接到歧管下部外壳16和/或歧管上部外壳14。在该实施方式中,歧管下部外壳16和歧管上部外壳14可沿着接头24a被焊接。涡轮壳体18可沿着接头24a被焊接到歧管总成10。例如,可以以绕歧管总成10和/或涡轮壳体18整周360度的方式围绕歧管总成形成接头24a。在一个实施例中,可以通过将插入构件7焊接到歧管总成10、然后将歧管下部外壳16焊接到歧管上部外壳14、最后将涡轮壳体18焊接到歧管总成10而形成接头24a。
可以在一个以上的插入构件7中和/或在歧管总成10的内部形成槽口20。槽口20可以是狭缝、切口(cutout)、间隙等。槽口20可允许插入构件7的一部分和/或歧管总成10的一部分延伸到涡轮壳体18的外部,从而可在涡轮壳体18的外侧形成接头24a。例如,插入构件7的第一部分可延伸至涡轮壳体18的内部,而插入构件7的靠近槽口20的第二部分可延伸至涡轮壳体18的外部。插入构件7的外部允许接头24a在单个连接点、例如单个焊点处连接涡轮壳体18、插入构件7和下部外壳16。
当使双涡形涡轮(twin scroll turbo)与双涡形歧管(twin scroll manifold)一体化时,由于各流动腔12可以突出到涡轮壳体18的内部,图1A至图1C中所示的接头24a可能特别有利。使流动腔12的突出到涡轮壳体18中的部分独立地定位可防止流动腔12之间的串扰(cross-talk)或流体连通,这可改进涡轮增压器的效率。
图2A至图2C示出了本发明的另一实施方式。如图2C中最佳示出的那样,槽口20可设置于至少一个插入构件7。槽口20可允许插入构件7的一部分定位到涡轮壳体18的外部。插入构件7可沿着接头24b被固定到涡轮壳体18。接头24b优选为焊接接头,但是也可以是用于将插入构件7固定到涡轮壳体18的任意物质或装置。插入构件7可沿着接头24a被焊接到和/或以其它方式固定到歧管下部外壳16。应理解的是,插入构件7可固定到歧管上部外壳14,而不是固定到歧管下部外壳16,或者同时焊接到歧管上部外壳14和歧管下部外壳16。在一个实施方式中,插入构件7可与歧管上部外壳14和歧管下部外壳16中的一方或二者一体地形成。歧管上部外壳14可沿着接头24a被焊接到和/或以其它方式固定到涡轮壳体18。
参照图3A至图3C,说明第三实施方式。在第三实施方式中,内部流动腔12可基本上位于或者甚至完全位于涡轮壳体18内。在该实施方式中,一个以上的插入构件7可至少部分地到位到或者完全定位到涡轮壳体18内。例如,插入构件7可插入涡轮壳体18中并且接触或抵接涡轮壳体18的肩部50。肩部50可允许插入构件7适当地定位于涡轮壳体18内,例如定位于涡轮壳体18内的预定距离处。
如图3C中最佳示出的那样,一个以上的插入构件7可沿着接头24b被固定到涡轮壳体18。插入构件7优选地沿着插入构件7的外表面被焊接到涡轮壳体18。歧管下部外壳16可定位于涡轮壳体18的外侧/外表面并且沿着接头24a被固定。歧管上部外壳14可沿着接头24a被固定到歧管下部外壳16和/或涡轮壳体18。本领域的普通技术人员可以理解,歧管上部外壳16可在歧管下部外壳14之前、之后或者甚至与歧管下部外壳14同时被固定到涡轮壳体18。
在图3A至图3C的实施方式中,例如,与图1和图2所示的实施方式相比,歧管上部外壳14和歧管下部外壳16可定位于从流动腔12向外较大距离处。在图2A至图2C和图3A至图3C的实施方式中,歧管上部外壳14和歧管下部外壳16可允许在组装歧管总成10之前接触(access)流动腔12。例如,图2A至图2C和图3A至图3C的实施方式可使用两件式歧管下部外壳16。本领域的普通技术人员可以理解,对于本发明的任何一个实施方式,歧管上部外壳14和歧管下部外壳16都可设计成多种构造。
在图3A至图3C中,用于将歧管总成10固定到涡轮壳体18的方法的示例可按下面的顺序进行:(1)将插入构件7沿着接头24b焊接到或者以其它方式固定到涡轮壳体18;(2)可以将歧管上部外壳14沿着接头24a或者邻近接头24a固定到或者焊接到歧管下部外壳16和/或涡轮壳体18;以及(3)可以将歧管下部外壳16沿着接头24a焊接到或者以其它方式固定到涡轮壳体18。本领域的普通技术人员可以理解,上面的步骤可以以不同的顺序进行、可包括其它步骤、和/或可减少一个以上的步骤地完成。作为非限制性实施例,例如,如果歧管上部外壳14和涡轮壳体18尚未固定或焊接在一起,歧管下部外壳16可仅部分地固定到涡轮壳体18。歧管上部外壳14的焊接可涉及歧管下部外壳16与涡轮壳体18的焊接或可完成歧管下部外壳16与涡轮壳体18的焊接。
参照图4A至图4C,说明第四实施方式。第四实施方式可使用可固定到歧管下部外壳16和/或涡轮壳体18的浮管(floating tube)22。浮管22可以是可允许将涡轮壳体18连接到歧管总成10而不影响或最小限度地影响歧管总成10和涡轮壳体18之间的流体流动的任何部件。在一个实施方式中,浮管22可以包围或大致包围流动腔12。如图4C最佳示出的那样,浮管22可以沿着接头24a、24c被焊接到或以其它方式被固定到歧管总成10和涡轮壳体18。在一个实施方式中,浮管22可定位于歧管下部外壳16和涡轮壳体18之间。
参照图5A至图5D,可改变浮管22的大小和形状,从而以不直接焊接到涡轮壳体18的任何内表面的方式将歧管下部外壳16固定到涡轮壳体18。具体地,如图5A最佳示出的那样,浮管22可在接头24c处被焊接到或以其它方式被固定到插入构件7,并且在接头24b处被焊接到或以其它方式被固定到涡轮壳体18。歧管下部外壳16可在接头24a处被焊接到或以其它方式被固定到浮管22。在图5B所示的实施方式中,浮管22和歧管下部外壳16可在单个接头、即接头24a处一起被焊接到或固定到涡轮壳体18。
浮管22可位于歧管下部外壳16的内部或外部。在图5C所示的实施方式中,浮管22可分别在接头24a和24b处被焊接到或固定到歧管下部外壳16的内部和插入构件7之间。歧管下部外壳16可在接头24c处被焊接到涡轮壳体18。可选地,如图5D所示,插入构件7可在接头24a处被焊接到或以其它方式被固定到涡轮壳体18。然后浮管22可在接头24b处被焊接到或固定到歧管下部外壳16的外部,并且在接头24c处被焊接到或固定到涡轮壳体18的外部。
插入构件7可至少部分地定位到涡轮壳体18内,并且可插入直到接触肩部50。插入构件7可沿着接头24b例如通过焊接被固定到涡轮壳体18。在一个实施方式中,接头24b是部分的焊接,以适当地相对于涡轮壳体18定位歧管总成。浮管22可插入歧管总成10(或涡轮壳体18)以允许接触接头24b。可牵拉或以其它方式定位浮管22,使得浮管22可被固定到涡轮壳体18和歧管下部外壳16。例如,可牵拉或以其它方式移动浮管22,以使其被部分地移出歧管下部外壳16。歧管上部外壳14和歧管下部外壳16可通过接头24a被固定或焊接在一起,并且浮管22也可通过接头24a被固定到歧管上部外壳14和歧管下部外壳16。
浮管22和涡轮壳体18然后可沿着接头24c被固定或焊接在一起。在该实施方式中,接头24a、24c可以如整周360度的方式围绕整个歧管总成连续。可以以多种步骤顺序完成图4A至图4C所示的实施方式。一个实施例包括:在将浮管22和歧管上部外壳14和歧管下部外壳16固定到涡轮壳体18之前,将插入构件7固定到涡轮壳体18。本领域的普通技术人员可以理解实现本发明的多种步骤顺序。
本发明可解决所设计的零部件的装配问题。例如,浮管22可允许接触歧管上部外壳14和歧管下部外壳16以进行焊接。该设计例如通过简化装配过程可增大设计弹性,甚至可以允许某些之前不能制造或者成本高昂的设计变为可制造的。另外,上述每个实施方式还可在其范围内包括小变型,例如可以设置流动、密封用的沉孔和倒角等。
上面已经说明了本发明的实施方式,显而易见地,其他人通过阅读和理解本说明书可进行修改和变型。所附权利要求书试图包括所有落在该权利要求书范围内的修改和变型或者其等同例。
Claims (20)
1.一种歧管到壳体的连接结构,其包括:
歧管;
管构件,其位于所述歧管和所述壳体之间;
第一接头,其将所述管构件连接到所述壳体的外表面;以及
第二接头,其将所述歧管连接到所述管构件的外表面。
2.根据权利要求1所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,还包括至少部分地位于所述壳体中的插入构件。
3.根据权利要求2所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,还包括将所述插入构件的外表面连接到所述壳体的第三接头。
4.根据权利要求2所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,还包括将所述管构件连接到所述插入构件的外表面的第三接头。
5.根据权利要求1所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,所述第一接头和所述第二接头为焊接接头。
6.根据权利要求5所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,所述第一接头和所述第二接头是绕所述管构件的圆周形成的焊接接头。
7.根据权利要求6所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,所述歧管是排气歧管。
8.根据权利要求7所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,所述排气歧管是双涡形歧管。
9.根据权利要求7所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,所述排气歧管包括上部和下部。
10.一种歧管到壳体的连接结构,其包括:
歧管;
第一接头,其将所述歧管连接到管构件;
第二接头,其将所述管构件连接到壳体;以及
插入构件,其至少部分地位于所述壳体中。
11.根据权利要求10所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,所述管构件定位在所述歧管和所述插入构件之间。
12.根据权利要求10所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,所述管构件位于所述歧管和所述壳体的外部。
13.根据权利要求10所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,所述第一接头和所述第二接头是一体的。
14.根据权利要求10所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,还包括将所述壳体连接到所述插入构件的外表面的第三接头。
15.根据权利要求10所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,还包括将所述管构件连接到所述插入构件的外表面的第三接头。
16.一种歧管到壳体的连接结构,其包括:
歧管;
插入构件,其具有槽口,其中,所述插入构件的内部部分位于所述壳体中,并且所述插入构件的外部部分位于所述壳体的外部;
第一接头,其将所述歧管连接到所述壳体;以及
第二接头,其将所述插入构件的所述外部部分连接到所述壳体。
17.根据权利要求16所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,所述第一接头和所述第二接头是一体的。
18.根据权利要求16所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,所述第一接头和所述第二接头为焊接接头。
19.根据权利要求18所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,所述歧管是排气歧管。
20.根据权利要求19所述的歧管到壳体的连接结构,其特征在于,所述排气歧管包括上部外壳和下部外壳。
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