CN108087077A - 具有加键垫圈的外扩排气压力管 - Google Patents

Abstract

本申请涉及具有加键垫圈的外扩排气压力管。公开了排气压力管组装件和用于制作该管的方法。组装件包括具有凹锥形开口的加键垫圈和具有用于附连到凸起部的开口端部的排气压力管。组装方法包括邻近压力管的排气歧管凸起部附连开口端部定位垫圈，使得垫圈的凹锥形开口面对开口端部。工具被抵靠垫圈侧定位，并且然后具有锥形外表面的心轴被插入开口端部中，使得开口端部抵靠垫圈的开口被外扩。垫圈的凹锥形开口的表面可以是光滑的或有刻痕的。如果表面是光滑的，则心轴被约束在其外扩位置中，并且进行钎焊或类似工艺以形成坚固且气密的密封。

Description

具有加键垫圈的外扩排气压力管

技术领域

所公开的发明构思涉及用于交通工具的排气系统。更具体地，所公开的发明构思涉及用于排气系统的压力管。该压力管包括加键垫圈(keyed washer)，该加键垫圈提供并保持排气压力管组装件相对于排气歧管的合适的取向。为了制备排气压力管组装件，加键垫圈首先被安装在压力管的端部附近，然后使该端部外扩(flared)。通过诸如加热或感应钎焊等钎焊工艺将加键垫圈优选地附连到外扩端部。

背景技术

现代的内燃发动机依赖相对复杂的排放控制系统来减少不期望的尾管气体的量。排放控制系统的一个重要目标是控制形成在发动机的燃烧室中的NO_X。NO_X是氧和氮的组合物在高温下燃烧的产物。

现代内燃发动机通常依赖排气再循环(EGR)来减少NO_X排放。EGR系统将部分排气再循环回到进气中用于再燃焼。EGR系统包括气体压力传感器和定位在排气歧管与排气压力传感器之间的排气压力管。在高热环境中工作(具有达到约900℃的温度)，排气压力管将排气压力传感器与排气歧管的热分隔。

根据已知技术，通过首先外扩管的开口端部然后将推力螺母定位在该管上来制造排气压力管。接下来，排气压力传感器管组装件的推力螺母旋进被形成在排气歧管上的凸起部(boss)中。排气压力管上的抵靠该凸起部定位的外扩部(flare)相对于排气歧管密封该管。

已知技术给排气压力管在发动机隔室中的安装带来了更多的挑战，其中发动机隔室由于合适的发动机操作和排放控制所需的不断增长的部件数量而愈发拥挤。非常期望提供一些方式以便在安装期间使排气压力管适当地取向并且在安装之后维持该取向。这是因为在成角度的排气压力管上没有管组装件内的位置旋转对准。管可以以任何旋转角度被安装，因此使其取决于安装者来在排气歧管凸起部和压力传感器之间适当地对准压力管。结果是，交通工具与交通工具之间存在潜在的不一致的组装。如果通过推力螺母在外扩部上施加足够的压力，则该旋转问题可以被解决。然而，该结果并不总是容易实现的，并且可能造成推力螺母的过度扭转以及对排气歧管附连凸起部的可能的损坏。

为此目的，并且作为本发明的一部分，一种用于相对于排气歧管对准排气压力管的加键垫圈(keyed washer)可以被包括在组装件中。但是，由于在外扩端部的外表面和垫圈的相邻的表面之间形成不理想的角度，将加键垫圈简单地添加到已经被外扩的管上被证明不是令人满意的。例如，发现外扩区域具有至少部分地朝向其预外扩状态回弹的趋势。最终结果是密封通常易于泄露。在排气压力管和排气歧管之间形成的适当密封的失效成为排放接合处，可能带来保修和用户不满。

因此，制作用于交通工具的排放控制系统的排气压力管的已知方法不总是产生令人满意的结果。具有提供紧密封和适当对准特征两者以便用于安装期间的排气压力管组装件将是有用的。正如在交通工具技术的很多领域中，总有涉及用于汽车交通工具的排气压力管组装件的改进空间。

发明内容

所公开的发明构思是在排气歧管凸起部和EGR系统之间使用的排气压力管组装件，以及制作该组装件的方法。排气压力管组装件包括具有凹锥形开口的加键垫圈和具有用于附连到排气歧管凸起部的开口端部的排气压力管。加键垫圈可以被硬化或者可以具有足够硬从而传递用于密封外扩部的夹紧力的材料。垫圈可以由包括例如铁镍铬合金的若干种材料中的任何材料制成。

所公开的发明构思的排气压力管组装件的组装方法包括邻近压力管的排气歧管凸起部附连开口端部定位加键垫圈，使得垫圈的凹锥形开口面对开口端。接下来，具有锥形外表面的心轴插入开口端部中，使得开口端部抵靠垫圈的凹锥形开口被外扩，从而抵靠垫圈的锥形开口完全就位管的外扩端部。

垫圈的凹锥形开口的表面可以是光滑的或有刻痕的(knurled)。如果表面是光滑的，则心轴被约束在其外扩位置，并且进行钎焊或类似工艺，通过该工艺焊料在两个部件之间流动以形成坚固和气密的密封。优选地但不排他地，该钎焊工艺是感应钎焊(inductionbrazing)。在另一方面，如果垫圈的凹锥形开口的表面是有刻痕的，则心轴被用于使外扩端部的外表面匹配(mate)垫圈的凹锥形表面。

通过以硬化垫圈开始(或者以对于特定目的足够坚硬的垫圈开始)，并且随后抵靠垫圈的凹锥形表面对管进行外扩，避免了根据常规组装技术将以其他方式造成的空隙。根据公开的发明构思的一个组装件实施例，通过用钎焊使排气压力管的外扩端部与垫圈匹配到一起来确保消除空隙。所公开的形成排气压力管组装件的方法确保当组装件被附连到排气歧管压力管凸起部时，将实现适当的密封。

另外，根据所公开的发明构思的垫圈上的键(key)的提供保证了，一旦就位，则排气压力管组装件将不从该原始位置旋转离开。这限制了排气压力管组装件被初步定位到任何旋转角度或随后被移动到任何旋转角度。

制作排气压力管组装件的方法可以被应用到其中需要相对低压(例如15psi)的液体连接或气体连接的任何技术中。例如，组装件和制作该组装件的方法可以被用于交通工具的其他领域中，诸如燃料管线和制动管线。此外，所公开的发明构思的方法可以被用于制作家用和商业应用中的气体管线和水管线两者的连接。

当结合附图时，根据优选实施例的以下详细说明，上述优势和其他优势及特征将变得显而易见。

附图说明

为了更完整地理解本发明，现在将参考在附图中被非常详细地示出并且在下文通过本发明的示例所描述的实施例。

图1是根据所公开的发明构思的第一实施例的排气压力管的剖视图，其中排气压力管具有加键垫圈，该加键垫圈被初步地靠近管的一个端部定位，该加键垫圈具有锥形内壁，该锥形内壁具有光滑表面；

图2是具有加键垫圈的图1的排气压力管的剖视图，该剖视图示出被定位用于外扩管的开口端部的锥形心轴；

图3是具有加键垫圈的图1的排气压力管的剖视图，其中管的外扩端部已经被固定地附连到加键垫圈的锥形内壁；

图4是根据所公开的发明构思的第二实施例的排气压力管的剖视图，其中排气压力管具有加键垫圈，该加键垫圈被初步地靠近管的一个端部定位，加键垫圈具有锥形内壁，该锥形内壁具有刻痕的表面；

图5是具有加键垫圈的图4的排气压力管的剖视图，该剖视图示出被定位以外扩管的开口端部的锥形心轴；

图6是具有加键垫圈的图4的排气压力管的剖视图，其中管的外扩端部已经被固定地附连到加键垫圈的锥形内壁；以及

图7是根据所公开的发明构思的具有加键垫圈的外扩排气压力管与相邻的组合螺母(pack nut)的透视图。

具体实施方式

在以下附图中，相同的附图标记将被用于指代相同的部件。在以下描述中，针对不同的构造实施例描述各种操作参数和部件。这些具体参数和部件作为示例被包括，并且不意味着限制。

附图和相关联的描述示出加键排气压力管，其在制造过程中采用加键垫圈以根据所公开的发明构思来产生外扩密封。所公开的发明构思的两个实施例被示出。在图1-图3示出一个实施例中，加键垫圈的内凹锥形壁是光滑的，并且通过诸如加热或感应钎焊等钎焊工艺来将压力管的外扩端部附连到加键垫圈。在图4-图6中示出的另一实施例中，加键垫圈的内凹锥形壁是有刻痕的。应理解的是，图中示出的加键排气压力管的实施例的形状仅是说明性的，因为其他形状可以是可能的而不偏离所公开的发明构思的精神和范围。

参考图1-图3，根据所公开的发明构思的一个实施例加键排气压力管的组装方法以连续的剖视图示出。在图1中，在外扩之前的根据所公开的发明构思的排气压力管组装件10被示出。排气压力管组装件10包括由符合目的的材料所组成的长型排气压力管12。长型排气压力管12包括两个端部，其中一个端部即开口端部14被示出。

垫圈16邻近开口端14被定位在长型排气压力管12上。对准键18被形成在垫圈16的至少一侧上。对准键18被提供用于防止排气压力管组装件10从其安装位置旋转。加键垫圈16可以是被硬化或者可以具有足够坚硬从而传递用于密封的夹紧力的材料。

垫圈16包括具有光滑表面的凸锥形开口20。光滑表面是图1-图3中示出的所公开的发明构思的特征。

垫圈16可以由各种材料优选地由金属组成。一种非限制性优选的但不是排他性的材料是铁镍铬合金，诸如A-286(的产品名称)。该合金具有极佳的抗高温氧化性，并且即使在提高的温度中也能维持其高强度。一旦被时效硬化，则该材料对于高达约700℃的高温展现高水平强度。因此，该材料特别适合用于发动机、歧管、排气和涡轮应用。

在长型排气压力管12的外表面和垫圈16的内壁之间限定空隙22.斜切端部24被形成在与凸锥形开口20相反的端部处。

为了确保在垫圈16和排气压力管12之间形成适当的紧密封，在垫圈16就位之后形成管12的外扩端部。一旦垫圈16被适当地定位，则工具26就移动到垫圈16的一个侧部上为外扩步骤做准备。

在工具26已经移动到如图1所示的垫圈16上的位置之后，通过如图2所示将锥形心轴27插入开口端部14中来形成长型排气压力管12的外扩端部。锥形心轴27包括凸锥形表面28。工具26抵靠垫圈16施加力，同时锥形心轴27被插入开口端部14中，同时开口端部14在锥形心轴27的插入之后优选地通过在适当的位置旋转被外扩。

当锥形心轴27如图2所示被保持在插入位置时，垫圈16通过诸如钎焊的方法或通过另一工艺被接合到开口端部14，其中在该钎焊或另一工艺下，诸如焊料的接合金属在两个部件之间流动以形成坚固的并且气密的密封。优选地，钎焊工艺是同时加热或感应钎焊。虽然可以在垫圈16被安装到压力管12之后涂敷钎焊材料，但是优选地在组装之前用钎焊材料对垫圈16进行预涂覆。

图3示出完成的排气压力管组装件10。如图所示，接合界面，诸如感应钎焊的交界面29，被显示在凸锥形开口20的光滑表面和长型排气压力管12的外扩开口端14的外表面之间。

参考图4-图6，根据所公开的发明构思的另一实施例加键排气压力管的组装方法以连续的剖视图示出。参考图4，示出在外扩之前的根据所公开的发明构思的可替代实施例的排气压力管组装件30。排气压力管组装件30包括长型排气压力管32。

长型排气压力管32包括两个端部。两个端部中的一个即开口端部34被示出。垫圈36邻近开口端部34被定位在长型排气压力管32上。对准键38形成在垫圈36的至少一个侧部上。对准键38被提供以防止排气压力管组装件30从其安装位置旋转。凸锥形开口40被提供在垫圈36上。凸锥形开口40具有刻痕的表面。与上文参考图1-图3所描述的垫圈16一样，垫圈36可以由各种材料形成。并且，也与垫圈16一样，加键垫圈36可以被硬化或者可以具有足够坚硬以便传递用于密封的夹紧力的材料。但是，优选的材料是铁镍铬合金，诸如上文提及的A-286。

在长型排气压力管32的外表面和垫圈36的内壁之间限定空隙42。斜切端部44被形成在与凸锥形开口40相反的端部处。

为了确保在垫圈36和排气压力管32之间形成适当的紧密封，在垫圈36就位之后形成管32的外扩端部。一旦垫圈36被适当地定位，则工具46就移动到垫圈36的一个侧部上为外扩步骤做准备。

以与形成上文描述的排气压力管组装件10的外扩端部相同的方式，并且在工具46已经移动到如图4所示的垫圈36上的位置之后，通过如图5所示将锥形心轴47插入开口端部34中来形成长型排气压力管32的外扩端部。锥形心轴47包括凸锥形表面48。工具46抵靠垫圈36施加力，同时开口端部34在锥形心轴47的插入之后优选地通过在适当的位置旋转被外扩。

图6示出完成的排气压力管组装件30。如图所示，长型排气压力管32的外扩开口端部34的外表面与凸锥形开口40的有刻痕的表面匹配。该布置放弃了不需要的钎焊，同时仍提供气密密封。

不考虑所选择的组装方法，所公开的发明构思的完成的排气压力管组装件产生外扩的排气压力管，该外扩的排气压力管紧密地匹配到加键垫圈而没有空隙或任何其他开口。在图7的透视图中示出所公开的发明构思的完成排气压力管组装件的示例，其中示出排气压力管组装件50。排气压力管组装件50包括长型压力管52，该长型压力管52具有与垫圈56匹配的外扩端部54。垫圈56具有形成在该垫圈上的方向固定键58。

在压力管52的外扩端部54的外表面和垫圈56的凸锥形表面之间形成交界面60。通过如上文参考图1-图3描述的钎焊，或通过如上文参考图4-图6描述的使垫圈56的凸锥形表面形成刻痕的方法来实现交界面60。

具有紧固螺纹64的推力螺母62被可滑动并且可旋转地定位在长型压力管52上。推力螺母62被螺纹地附连到通常形成在排气歧管上的附连凸起部。由于在压力管52的外扩端部54的外表面和垫圈56的凸锥形表面之间形成的气密密封，推力螺母62相对于歧管凸起部的夹紧载荷在排气压力管组装件50和排气歧管凸起部之间产生适当的且完全的密封接合。

因此，如上文所述的公开的发明克服已知技术所面对的挑战，以有效地形成排气压力管组装件并且将管组装件附连到排气歧管凸起部，同时在附连之时保持气密密封和管的真实取向两者。排气压力管组装件的制造是相对低成本的，并且因此有助于保持制造开销最小化。此外，适当取向的排气压力管组装件是易于附连和断开的，因此最小化维修交通工具所需的时间。无论如何，所属领域技术人员将从这些讨论、和从附图和从权利要求中容易意识到，可以对其做出各种改变、修改和变体，而不偏离以下权利要求所限定的发明的真实精神和合理范围。

Claims (20)

1.一种排气压力管组装件，其包含：

具有外扩端部的排气压力管，该端部具有外表面；

具有凹锥形开口的加键垫圈，所述开口具有表面，所述外扩端部的所述外表面与所述开口的所述表面匹配。

2.根据权利要求1所述的排气压力管组装件，其中所述加键垫圈由硬化的金属制成。

3.根据权利要求1所述的排气压力管组装件，其中所述外扩端部的所述外表面被钎焊到所述开口的所述表面。

4.根据权利要求1所述的排气压力管组装件，其中所述开口的所述表面是光滑的。

5.根据权利要求1所述的排气压力管组装件，其中所述开口的所述表面是有刻痕的。

6.根据权利要求1所述的排气压力管组装件，其中所述组装件包括带螺纹的组合螺母。

7.根据权利要求1所述的排气压力管组装件，其中所述外扩端部具有内表面，所述内表面与所述开口的所述表面平行。

8.根据权利要求1所述的排气压力管组装件，其中所述垫圈由铁镍铬合金制成。

9.一种排气压力管组装件，其包含：

具有凹锥形侧部的加键垫圈；

具有端部的排气压力管，所述端部抵靠所述垫圈的所述凹锥形侧部被外扩，以与所述凹锥形侧部嵌套和匹配。

10.根据权利要求9所述的排气压力管组装件，其中所述排气压力管被钎焊到所述垫圈。

11.根据权利要求9所述的排气压力管组装件，其中所述凹锥形侧部是光滑的。

12.根据权利要求9所述的排气压力管组装件，其中所述凹锥形侧部是有刻痕的。

13.根据权利要求9所述的排气压力管组装件，其中所述组装件包括带螺纹的组合螺母。

14.根据权利要求9所述的排气压力管组装件，其中所述垫圈由铁镍铬合金制成。

15.一种制作排气压力管组装件的方法，其包含：

形成具有凹锥形开口的垫圈；

形成具有开口端部的排气压力管；

邻近所述端部定位所述垫圈；

在所述端部中定位心轴；

通过所述心轴抵靠所述垫圈开口外扩所述管的所述端部；以及

在所述心轴在所述端部中就位时，将所述垫圈钎焊到所述管。

16.根据权利要求15所述的制作排气压力管组装件的方法，其中所述垫圈是硬化的加键垫圈。

17.根据权利要求15所述的制作排气压力管组装件的方法，其中所述钎焊步骤是感应钎焊。

18.根据权利要求15所述的制作排气压力管组装件的方法，其包括将有螺纹的组合螺母定位在所述压力管上。

19.根据权利要求15所述的制作排气压力管组装件的方法，其中所述垫圈由铁镍铬合金制成。

20.根据权利要求15所述的制作排气压力管组装件的方法，其包括在将所述垫圈定位在所述管上之前对所述垫圈进行涂覆。