CN103988006A - 管的焊接连接结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种管的焊接连接结构，其特征在于，所述管至少在一端侧具有双重管部，该双重管部形成为所述管的所述一端侧的管壁朝向内侧折回，同时该被折回的部分贴紧外侧的管壁，在所述双重管部，所述管与为连接对象的对象部件通过焊接而连接。

Description

管的焊接连接结构
相关申请的交叉引用
本国际申请要求2011年11月14日在日本专利局提交的日本发明专利申请第2011-248872号的优先权,所述日本发明专利申请的全部内容通过引用而并入本文。
技术领域
本发明涉及一种设置于内燃机的排气系统的排气管等的焊接连接结构。
背景技术
在内燃机的排气系统中设置有，例如,汇集来自内燃机的各排气口的排气并将其引导向下游侧的排气岐管，在排气岐管的下游侧设置有对来自内燃机的废气进行净化的净化装置或用于降低排气音的消音器等(例如,参见专利文献1)。
而且，在这种排气系统中，如专利文献1中所记载的，采用凸缘连接。例如,排气管和凸缘部件通过焊接而连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开第2011-169201号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在如上的以往的连接结构中,为了实现轻量化而使排气管的壁厚变薄时，排气管与凸缘部件的热容量差将变大，从而很难获得良好的焊接条件。因此，如果进行电弧焊接(特别是MIG焊接)，则有时会由于在排气管侧发生烧穿而在该排气管上穿孔。对于上述穿了孔的排气管，因为存在不能修复，或者即使进行修复还有耐久性等方面的问题，所以不得不进行废弃。
在管的焊接连接结构中，期望即使将管薄壁化也能抑制焊接时的烧穿。
解决问题的技术方案
本发明的第1方面为一种管的焊接连接结构，其特征在于，所述管至少在一端侧具有双重管部，该双重管部形成为所述管的所述一端侧的管壁朝向内侧折回，同时该被折回的部分贴紧外侧的管壁，在所述双重管部，所述管与为连接对象的对象部件通过焊接而连接。
本发明的第2方面的特征在于，所述管的所述双重管部的至少一部分构造成外径大于其他的部分，所述双重管部的所述至少一部分(以下称为大径部)与所述管中外径最小的部分(以下称为小径部)之间形成为锥形，所形成的该锥形的部分(以下称为锥形部)形成为锥形角度θ不超过25度。
并且，角度θ是指，将大径部外表面沿着纵向(轴向)延长的线与锥形部外表面所形成的锐角部分的角度(换言之，将大径部外表面延长的线和锥形部外表面的内角)。即，管与对象部件相连接时，以该管与对象部件同轴连接为前提，将对象部件外表面沿着轴向延长的线与锥形部外表面所形成的锐角部分的角度(换言之，将对象部件外表面延长的线和锥形部外表面的内角)。
本发明的第3方面的特征在于，所述大径部的内径与所述双重管部之外的部分即单壁部的内径大致相同。
本发明的第4方面的特征在于，所述锥形部的至少一部分构造成所述双重管部。
发明的效果
在本发明中，管在双重管部与对象部件焊接，双重管部之外的部分可以是单一结构，由此，能够使管整体的重量更小。进而能够使焊接连接结构整体的重量更小。此外，通过在双重管部进行焊接，能够抑制在管上因焊接而引起的烧穿。具体而言，双重管部的壁厚和与管相比壁厚较厚的对象部件的壁厚的差变小，双重管部和对象部件的热容量差变小。由此，难以发生双重管部(管)因过热而烧穿的现象。
此外，锥形部形成为锥形角度θ不超过25度，由此，能够减轻应力集中到锥形部。因此，即使管的壁厚变薄，也能够抑制在锥形部的破损。而且，双重管部中外径大的外径部的内径形成为与双重管部之外的部分(即，管壁不是双重结构而是单一结构的部分:单壁部)的内径大致相同，由此，能够抑制流道阻力变大。因此，不会导致流体(例如,废气)的排出性能恶化。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的管的焊接连接结构的截面图。
图2是图1的A部分的放大截面图。
图3是示出锥形角度θ与应力的关系的图。
图4是本发明的第2实施方式的焊接连接结构的截面图。
图5是图4的B部分的放大截面图。
附图标记的说明
1···管；1a···单壁部；1b···小径部；2···双重管部；3···锥形部；4,6～8···管壁；9···端部；11···凸缘部件；12···筒部
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的一个实施方式。
第1实施方式
作为图1所示的本发明的一个实施方式的焊接连接结构10是可适用于内燃机的排气系统的结构，并构造成管1和凸缘部件11通过焊接而连接。
在本第1实施方式中，管1是所谓的薄壁型管(圆柱形管)。例如,管1的壁厚t可以是0.8mm。
凸缘部件11，例如，由壁厚为3.2mm的板材冲压成形而制成。
管1的两端之中，在一端侧形成有双重管部2。双重管部2构造成管1的一端侧的管壁6朝向该管1的内侧折回，该被折回的部分(管壁6)贴紧外侧的管壁4。由此，双重管部2的管壁构造成双重结构。
在图1的第1实施方式中，管壁6的端部9没有到达锥形部3而终止。即，在锥形部3管壁构造成单一结构。
在管1中，双重管部2构造成与双重管部2之外的部分相比外径变大(双重管部2为被扩径的部分)。更详细而言，双重管部2的管壁的外径大于不是双重结构的而是单一结构的单壁部1a。此外，双重管部2的外径一般大于锥形部3，该锥形部3为以该双重管部2与单壁部1a之间的部分形成的锥形部。即，在管1中，外径自单壁部1a起经由锥形部3逐渐变大，双重管部2的部分的外径变为最大。另一方面，单壁部1a的部分的外径最小。
双重管部2与单壁部1a相比，例如,外径(直径)可以仅大出2t。
另一方面，双重管部2的内径与单壁部1a的内径大致相同。双重管部2构造成外径(直径)仅大出2t，另一方面，由于管壁构造成双重结构，所以内径变小，由此，如上所述，双重管部2的内径可变为与单壁部1a的内径大致相同。
此外，锥形部3形成为锥形角度θ(参见图2)不超过25度。
并且，参见图2可知，角度θ是指，沿着轴向(凸缘部件11的轴向，亦即，管1的轴向)将凸缘部件11外表面延长的线与锥形部3外表面所形成的锐角部分的角度(换言之，将凸缘部件11外表面延长的线和锥形部3外表面的内角)。
下面对管1和作为连接对象(对象部件)的凸缘部件11的连接结构进行说明。
首先，管1的双重管部2的至少一部分被插入到凸缘部件11的筒部12中。具体而言，以至少使得管壁4与管壁6的连接部分(折回部分)5进入筒部12的内部的方式将管1插入筒部12内。此时，双重管部2的至少一部分显露在筒部12的外侧。即，双重管部2并非完全进入筒部12内。
在这种状态下，对筒部12和双重管部2进行焊接(角焊)。在角焊部15不超出双重管部2的范围内实施焊接，并且以在筒部12与双重管部2相连接的部分的整周上形成该角焊部15的方式，对凸缘部件11和管1进行焊接。
但是，对于被焊接的两个部件，板厚等的尺寸差异大时，由于两者的热容量差变大，因此可能难以实施良好的焊接。
但是，在管1的双重管部2中，由于管壁为双重结构，所以壁厚也变为大约2倍。此时，筒部12的板厚与双重管部2的部分的板厚的差变小，筒部12的热容量与双重管部2的热容量的差也可变小。
因此，即使进行焊接(例如,MIG焊接)，也可以抑制发生双重管部2因过热而烧穿的现象。因此，比较易于在筒部12与双重管部2相连接的部分的整周上进行焊接。
在本第1实施方式中，特别是筒部12与双重管部2的热容量可为相同程度。由于热容量为相同程度，所以焊接的难易度得到显著改善。而且，双重管部2的壁厚变为大约2倍，因此，变厚的壁厚厚度能够抑制在双重管部2进行焊接时发生烧穿或穿孔的不良现象。此外，根据不同的情况，通过不仅熔化双重管部2的管壁4的部分，还熔化管壁6的一部分来焊接的方式可确保或提高焊接部的强度。
由此，根据本第1实施方式，在管1中，将被焊接的部分的管壁形成为双重结构的双重管部2，由此，双重管部2的壁厚构造成管1的壁厚(单壁部1a的壁厚)的大约2倍。由此，管1自身的壁厚可变薄。因此，能够抑制管1的重量以及结构整体的重量。另一方面，由于双重管部2为双重结构，所以双重管部2的热容量和凸缘部件11的筒部12的热容量的差变小，从而能够确保焊接的简易性。
此外，在本第1实施方式中，双重管部2的内径与单壁部1a的内径大致相同，由此，能够抑制流道阻力增加。
此外，在本第1实施方式中，锥形部3的锥形角度θ(参见图2)构造成不超过25度，由此，能够减轻应力集中到锥形部3。因此，即使管1的壁厚变薄，也能够抑制在锥形部3的破损。图3是示出在管1的轴向上施加推压力时的、锥形角度θ与焊接部应力σ1、锥形部大径侧应力σ2、以及锥形部小径侧应力σ3的关系的图。
随着锥形角度θ变小，锥形部大径侧应力σ2、锥形部小径侧应力σ3变小。通过以锥形角度θ不超过25度的方式形成锥形部3，能够抑制在锥形部3的应力增加。因此，即使管1的壁厚变薄，也能够抑制锥形部3的破损。同时，还能够降低焊接部应力σ1。当锥形角度θ为25度以上时，锥形部大径侧应力σ2、锥形部小径侧应力σ3变大，而且焊接部应力σ1也有变大的可能性。
第2实施方式
图4以及图5是示出第2实施方式的焊接连接结构20的图。
在焊接连接结构20中，与图1以及图2的焊接连接结构1相比，双重管部2在更广的范围内形成。
具体而言，包括锥形部3以及在图1中示为单壁部1a的部分的一部分形成为双重管部2。并且，将在图1中示为单壁部1a的部分在图4中表示为小径部1b。
如图4以及图5所示，端部9超过锥形部3到达小径部1b而终止。并且，管壁8贴紧小径部1b的管壁的一部分，管壁7贴紧锥形部3的管壁，管壁6贴紧管壁4。
由此，在本第2实施方式中，通过至少将锥形部3也构造成双重管部2，可以提高锥形部3的强度。由此，能够更切实地抑制锥形部3的破损等。
并且，在本第2实施方式中也期望锥形角度θ(参见图5)不超过25度。
至此,本发明并不限于上述实施方式,在不脱离本发明主旨的范围内可以以各种形式实施。
在上述实施方式中，管1的壁厚t为0.8mm，对于管1，壁厚t不限于0.8mm，也可以是1.0mm、1.2mm等其他的厚度。
此外，在上述第1实施方式中，双重管部2的内径与单壁部1a的内径大致相同，但是，两者也可以不同。
此外，在上述各实施方式中，作为形成凸缘部件11的板材采用了厚度为3.2mm的板材，但是，也可以使用其他厚度的板材。

Claims (4)

1.一种管的焊接连接结构，其特征在于，
所述管至少在一端侧具有双重管部，该双重管部形成为所述管的所述一端侧的管壁朝向内侧折回，同时该被折回的部分贴紧外侧的管壁，
在所述双重管部，所述管与为连接对象的对象部件通过焊接而连接。
2.根据权利要求1所述的管的焊接连接结构，其特征在于，
所述管的所述双重管部的至少一部分构造成外径大于其他的部分，所述双重管部的所述至少一部分(以下称为大径部)与所述管中外径最小的部分(以下称为小径部)之间形成为锥形，所形成的该锥形的部分(以下称为锥形部)形成为锥形角度θ不超过25度。
3.根据权利要求1或2所述的管的焊接连接结构，其特征在于，
所述大径部的内径与所述双重管部之外的部分即单壁部的内径大致相同。
4.根据权利要求2所述的管的焊接连接结构，其特征在于，
所述锥形部的至少一部分构造成所述双重管部。
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