DE60116977T2 - Verfahren zur Herstellung einer Protuberanz eines besonders geformten Rohres - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Protuberanz eines besonders geformten Rohres Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft ein Bearbeitungsverfahren zum Verringern einer Vorsprungsgröße bzw. -betrags von einer von zwei Protuberanzen bzw. Ausstülpungen (der Ausdruck „Verringern einer Vorsprungsgröße einer Protuberanz(en)", der hier verwendet wird, umfasst nicht nur ein Konzept eines Verkleinerns einer Vorsprungsgröße sondern auch ein Konzept eines Eliminierens der Protuberanz(en)) durch Drehen, wobei die Protuberanzen durch Drehen an Schnittteilen, bei einer kurzen Achse, zwischen einem abgeflachten Rohrschaftteil mit einer Querschnittskonfiguration, die eine kurze Achse und eine lange Achse aufweist, und einem durchmesserreduzierten Teil mit einer kreisförmigen Querschnittskonfiguration, die bei einem Endstück des Rohrschaftteils gebildet ist, gebildet sind.
  • Hierfür wurde weitläufig ein elliptisches Rohr (ein besonders geformtes Rohr) mit einer elliptischen Querschnittskonfiguration als Katalysatorwandler und Vorschalldämpfer von Kraftfahrzeugen verwendet. Die Gründe sind wie folgt. Vergleicht man das elliptische Rohr mit dem kreisförmigen Rohr, das eine kreisförmige Querschnittskonfiguration aufweist, falls deren Querschnittsflächen gleich sind, so ist die Länge des elliptischen Rohrs in einer Kurzachsrichtung kürzer als der Durchmesser des kreisförmigen bzw. runden Rohrs. Deshalb weist das elliptische Rohr für den Fall, wenn der Katalysatorwandler, etc., unter den Boden (d.h. ein Chassis) eines Fahrzeugs geladen werden, einen derartigen Vorteil auf, dass durch ein derar tiges Laden des Katalysatorwandlers, etc., dass die Kurzachsrichtung des elliptischen Rohrs in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung orientiert ist, der Abstand von einer Bodenfläche zu dem elliptischen Rohr erhöht werden kann.
  • Übrigens ist ein Auspuffrohr mit gegenüberliegenden Endstücken des Katalysatorwandlers und des Vorschalldämpfers verbunden. Das Auspuffrohr weist normalerweise eine runde Querschnittskonfiguration auf. So werden, wie in 8 gezeigt, Stücke 2 mit verringertem Durchmesser, die jeweils einen sich verjüngenden Abschnitt 2a und einen geraden Rohrabschnitt 2b aufweisen, an sich gegenüberliegenden Endstücken des elliptischen Rohrs 1 gebildet, welches den Katalysatorwandler und den Vorschalldämpfer bildet, und das Auspuffrohr ist mit dem geraden Rohrabschnitt 2b verbunden.
  • Allgemein wird das Stück 2 mit verringertem Durchmesser, wie in 9 gezeigt, durch Drehen gebildet. Ein Drehen gegen das Stück 2 mit reduziertem Durchmesser wird durch ein Anpressen einer Walze (eines Formwerkzeugs) R an das Endstück des elliptischen Rohrs ausgeführt, während sich die Walze R um eine Achse L des elliptischen Rohrs 1 dreht. Während sich die Walze R dreht, wird die Walze R von einer mittig gelegenen Seite des elliptischen Rohrs 1 derart zu der Endstückseite bewegt, dass der Umdrehungsradius der Walze R verringert wird. Dadurch wird der sich verjüngende Abschnitt 2a gebildet. Danach wird die Walze R, während der Umdrehungsradius der Walze R fixiert gehalten wird, zu einer Endfläche des Rohrschaftteils 3 bewegt, wodurch der gerade Rohrabschnitt 2b gebildet wird (vgl. offengelegte japanische Patentanmeldung H03-226327).
  • Bei dem elliptischen Rohr 1 ist der äußere Rand des Rohrschaftteils 3, der noch nicht gedreht ist, vorzugsweise, wie in 10 gezeigt, stufenlos übergehend mit dem äußeren Rand des sich verjüngenden Abschnitts 2a des Stücks 2 mit verringertem Durchmesser ausgebildet, das bereits gedreht ist. Falls das Stück 2 mit reduziertem Durchmesser jedoch gedreht wird, bilden sich Protuberanzen 4, wie in 8(A)8(C) gezeigt, an zwei Schnittstücken in der Kurzachsrichtung von allen Schnittstücken zwischen dem äußeren peripheren Stück des Rohrschaftteils 3 und dem äußeren peripheren Teil des Stücks 2 mit reduziertem Durchmesser. Der Grund dafür ist, dass das durch die Walze R ausgeführte Drehen an dem äußeren peripheren Stück des Rohrschaftteils 3 in der Langachsrichtung beginnt, und deshalb wird, wie durch Pfeile in 9 angezeigt, die Metallzusammensetzung eines Stücks, welches die Langachsseite des Rohrschaftteils 3 bildet, näher in Richtung der Kurzachsseite gebracht, wenn sich die Walze R dreht. Im Ergebnis wird die Protuberanz 4 gebildet. Die Ausbildung der Protuberanz 4 führt zu einem derartigen Problem, dass die Protuberanz 4 sich mit anderen Gliedern beim Anbringen des Katalysators oder des Vorschalldämpfers stört, bei welchen das elliptische Rohr an einem Fahrzeug verwendet wird. Im Falle des Wandlers stört sich die Protuberanz 4 z.B. mit einer Wärmeisolationsabdeckung. Deshalb ist es wünschenswert, ein Bearbeitungsverfahren sowohl zum Eliminieren der Protuberanz 4 als auch zum Verringern einer Vorsprungsgröße derselben zu entwickeln.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen, um das oben erwähnte Erfordernis zu befriedigen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Bearbeitungsverfahren bereitgestellt, um durch Drehen eine Vorsprungsgröße von einer von zwei Protuberanzen eines speziell geformten Rohrs zu verringern, welches ein abgeflachtes Rohrschaftteil mit einer guerschnittskonfiguration, die eine Kurzachse und eine Langachse aufweist, und ein durchmesserreduziertes Teil mit einer runden Querschnittskonfiguration umfasst, das bei einem Endstück des Rohrschaftteils durch Drehen ausgebildet ist, was durch Drehen eines Formwerkzeugs in Bezug auf das Rohrschaftteil ausgeführt wird, wobei die zwei Protuberanzen an zwei Schnittteilen zwischen einem äußeren Randstück in der Kurzachsrichtung des Rohrschaftteils und einem äußeren peripheren Stück des durchmesserreduzierten Teils gebildet sind und die sich in der Kurzachsrichtung nach außen erstrecken, wobei eine Umdrehungsmittellinie des Formwerkzeugs für die Drehung in Bezug auf das speziell geformte Rohr exzentrisch in Richtung der anderen der zwei Protuberanzen von einer Mitte zwischen den zwei Protuberanzen ausgebildet ist, und wobei das Formwerkzeug lediglich an die eine der zwei Protuberanzen angepresst wird, die sich auf der gegenüberliegenden Seite zu der exzentrischen Richtung befindet, um so lediglich die eine der beiden Protuberanzen zu rotieren.
  • Es ist bevorzugt, dass eine Exzentergröße von der Mitte zwischen den zwei Protuberanzen zu der Umdrehungsmittellinie des Formwerkzeugs derart eingestellt ist, dass, wenn ein Umdrehungsradius des Formwerkzeugs stufenweise von einem Zustand verringert wird, in dem das Formwerkzeug mit keinem Teil des elliptischen Rohrs in Kontakt steht, das Formwerkzeug die eine Protuberanz allgemein zuerst berührt.
  • Das Formwerkzeug wird vorzugsweise in einer Richtung der Umdrehungsmittellinie bewegt, und wird insbesondere vorzugsweise mehrere Male umgekehrt in Richtung der Umdrehungsmittellinie bewegt. Für den Fall, dass das Formwerkzeug mehrere Male umgekehrt bewegt wird, ist es bevorzugt, dass das Formwerkzeug lediglich um eine vorbestimmte Entfernung in Richtung der Umdrehungsmittellinieseite derart bewegt wird, dass der Umdrehungsradius zumindest bei einem Endstück in einer Richtung der reziproken Bewegungen reduziert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 stellt eine Ansicht dar, die eine allgemeine Konstruktion einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der die vorliegende Erfindung auf ein elliptisches Rohr, als erstes speziell geformtes Rohr, angewendet wird, wobei 1(A) eine Vorderansicht darstellt, die einen Zustand zeigt, in dem eine Walze beginnt, ein Rotieren in Bezug auf eine Protuberanz auszuführen, und wobei 1(B) eine Ansicht darstellt, wie man sie in einer Richtung sieht, wie sie durch einen Pfeil B der 1(A) angegeben ist.
  • 2 stellt eine Ansicht ähnlich 1 dar, wobei 2(A) eine Vorderansicht darstellt, die einen Zustand zeigt, in dem die Rotation, die in Bezug auf die Protuberanz ausgeführt wird, fast abgeschlossen ist, und wobei 2(B) eine Ansicht darstellt, wie man sie in einer Richtung sieht, wie sie durch einen Pfeil B der 2(A) angezeigt ist.
  • 3 stellt eine Ansicht dar, die einen Querschnitt eines zweiten speziell geformten Rohrs zeigt, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
  • 4 stellt eine Ansicht dar, die einen Querschnitt eines dritten speziell geformten Rohrs zeigt, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
  • 5 stellt eine Ansicht dar, die einen Querschnitt eines vierten speziell geformten Rohrs zeigt, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
  • 6 stellt eine Ansicht dar, die einen Querschnitt eines fünften speziell geformten Rohrs zeigt, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
  • 7 stellt eine Ansicht dar, die einen Querschnitt eines siebten speziell geformten Rohrs zeigt, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
  • 8 stellt eine Ansicht dar, die ein elliptisches Rohr mit einem durchmesserreduziertem Stück zeigt, welches an seinen beiden Endstücken durch Drehen gebildet wird, wobei 8(A) eine Vorderansicht davon darstellt, wobei 8(B) eine Draufsicht davon darstellt und wobei 8(C) eine Seitenansicht davon darstellt.
  • 9 stellt eine beispielhafte Ansicht zum Erläutern dar, warum die durchmesserreduzierten Stücke an dem elliptischen Rohr durch Drehen ausgebildet sind.
  • 10 stellt eine Vorderansicht dar, die ein ideales elliptisches Rohr zeigt, das ein durchmesserreduziertes Stück an jedem seiner Endstücke aufweist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird nun in Form einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 bis 7 beschrieben werden.
  • 1 und 2 stellen schematische Ansichten dar, die die Prinzipien eines Verarbeitungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei das Verfahren entweder zum Eliminieren einer Protuberanz 4 eines elliptischen Rohrs 1 oder zum Verkleinern der Vorsprungsgröße der Protuberanz 4 dient. 1 zeigt einen anfänglichen Zustand der Protuberanz 4 zur Zeit eines Bearbeitungsbeginns, und 2 zeigt einen Endzustand, in welchem eine Bearbeitung der Protuberanz 4 nahezu abgeschlossen ist.
  • Während der Ausführungszeit des Bearbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung ist ein elliptisches Rohr (speziell geformtes Rohr) als Werkstück fixiert, wie es bei einem normalen Drehen der Fall ist. Bei dieser Ausführungsform wird das elliptische Rohr durch sandwichartiges Halten eines Rohrschaftteils 3 an der Oberseite und am Boden zwischen einem Paar von Haltegliedern H1, H2 fixiert, die Haltevertiefungen Ha, Hb aufweisen, die allgemein einen gleichen Krümmungsradius wie das Rohrschaftteil 3 aufweisen. Das elliptische Rohr könnte durch andere Haltemittel, wie z.B. durch ein Fixierspannfutter, fixiert werden.
  • Danach wird die Protuberanz 4 entweder entfernt oder hinsichtlich ihrer Vorsprungsgröße durch Drehen der Protuberanz 4 unter Verwendung einer Walze (Formwerkzeug) R verringert. Es könnte nur eine einzige Walze R verwendet werden. Jedoch ist es bevorzugt, eine Vielzahl von Walzen R in Bezug auf eine Bearbeitungseffizienz zu verwenden. Während dem Drehen der Protuberanz 4 unter Verwendung der Walze R wird zuerst, wie in 1(B) gezeigt, eine Umdrehungsmittellinie C der Walze R exzentrisch zu einer Seite der zwei Protuberanzen 4, 4 in Bezug auf eine Achse L des elliptischen Rohrs 1 gemacht. Im Falle dieser Ausführungsform ist die Umdrehungsmittellinie C exzentrisch in Richtung der unteren Protuberanz 4 der Achse L. Dies bedeutet, die Umdrehungsmittellinie C ist entlang einer kurzen Achse exzentrisch nach unten in Bezug auf die Achse L des elliptischen Rohrs 1 verschoben. Eine Exzentrizitätsgröße ε zwischen der Achse L und der Umdrehungsmittellinie C wird vorzugsweise derart eingestellt, dass, wenn der Umdrehungsradius der Walze R schrittweise von einem Zustand, bei dem die Rolle R kein Teil des elliptischen Rohrs 1 berührt, reduziert wird, die Walze R die Protuberanz 4 berührt, die sich auf der gegenüberliegenden Seite (obere Seite in 1(B)) zu der exzentrischen Richtung vor irgend einem anderen Teil des exzentrischen Rohrs 1 befindet.
  • Wenn jedoch nur ein in Bezug auf ein Stück, z.B. ein Stück A oder B oder seine nächste Umgebung in der 1(B), in der umfänglichen Richtung weit von der Protuberanz 4 weg auszuführendes Drehen die Bearbeitung in Bezug auf die Protuberanz 4 nicht nachteilig beeinflusst, kann die Walze R das Stück A oder B oder seine nächste Umgebung gleichzeitig oder ein wenig früher berühren, als die Walze R die Protuberanz 4 berührt.
  • Wenn die Walze R mit der Protuberanz 4 in Kontakt kommt, wird die Walze R um die Umdrehungsmittellinie C gedreht und wechselnd („reciprocally") entlang (die Richtungen sind durch Pfeile X1, X2 der 1 angegeben) der Umdrehungsmittellinie C bewegt. Da die Vorsprungsgröße der Protuberanz 4 eigentlich bei jeweiligen elliptischen Rohren 1 verschieden ist, ist es bevorzugt, dass die Walze R gedreht wird und umgekehrt bewegt wird, bevor die Walze R die Protuberanz 4 berührt. Wenn die Walze R zu zumindest einem Endstück bei der umgekehrten Bewegung verbracht wird, wird die Walze R leicht in Richtung der Seite der Umdrehungsmittellinie C (die Richtung ist durch einen Pfeil Y der 1 angezeigt) bewegt. Dadurch wird der Umdrehungsradius der Walze R verringert. Natürlich könnte die Walze R in der Richtung bewegt werden, die durch den Pfeil Y angegeben ist, wann immer die Walze R zu jedem Endstück während der umgekehrten Bewegung verbracht wird. Das Bewegungsmaß der Walze R in der Richtung, die durch den Pfeil Y angegeben ist, wird vorzugsweise auf ungefähr 1/4 der Vorsprungsgröße der Protuberanz 4 eingestellt. Falls die Rolle R in der Richtung bewegt wird, die durch den Pfeil Y angegeben ist, um ihren Umdrehungsradius zu verringern, pressberührt die Walze R die Protuberanz 4, um die Vorsprungsgröße der Protuberanz 4 zu verringern (um den Vorsprung 4 zu drücken). Durch Wiederholen dieses Vorgangs wird die Vorsprungsgröße verringert oder der Vorsprung 4 wird entfernt, wie in 2 gezeigt. Anstatt dessen wird ein halbkreisförmiges zylindrisches Stück an dem Rohrschaftteil 3 und an dem konischen Abschnitt 2a in Nähe der Protuberanz 4 gebildet. Das halbkreisförmige zylindrische Stück 5 umfasst eine gekrümmte Oberfläche, deren Bogen um die Umdrehungsmittellinie C als Krümmungszentrum gezogen und in Umfangsrichtungen des elliptischen Rohrs 1 um die Fläche verlängert ist, wo die Pro tuberanz 4 gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform kann, obwohl das halbkreisförmige zylindrische Stück 5 derart gebildet ist, dass das Schnittteil zwischen der äußeren Randfläche des halbkreisförmigen zylindrischen Teilstücks 5 und der kurzen Achse des Rohrschaftteils 3 ein wenig näher zu der Seite der Umdrehungsmittellinie C angeordnet ist, als das Schnittteil zwischen der äußeren Randfläche des Rohrschaftteils 3 und der kurzen Achse des Rohrmaterials 3, es derart geformt sein, dass die zwei Schnittteile sich in einer gleichen Position in einer Kurzachsrichtung befinden.
  • Nachdem eine der zwei Protuberanzen 4, 4, die an einem Endstück des elliptischen Rohrs 1 gebildet sind, entweder entfernt oder hinsichtlich ihrer Vorsprungsgröße auf eine oben beschriebene Art und Weise verringert ist, wird die andere Protuberanz 4 entweder entfernt oder hinsichtlich ihrer Vorsprungsgröße verringert. Gleichzeitig wird der zwischen den Haltegliedern H1 und H2 sandwichartige Haltezustand des elliptischen Rohrs 1 gelöst und das elliptische Rohr 1 wird um die Achse L um 180 Grad gedreht. Anschließend wird das elliptische Rohr 1 wieder sandwichartig zwischen den Haltegliedern H1 und H2 fixiert. Eine interessante Alternative ist, wenn jede Walze R relativ zu dem elliptischen Rohr 1 derart nach oben bewegt wird, dass die Umdrehungsmittellinie C der Walze R in eine symmetrische Position in Bezug auf die Achse L des elliptischen Rohrs 1 bewegt wird. Anschließend wird die Vorsprungsgröße der anderen Protuberanz 4 (der unteren Protuberanz 4 der 1) entweder verringert oder die Protuberanz 4 wird entfernt. Natürlich können die zwei Protuberanzen 4, 4, die an dem anderen Endstück des elliptischen Rohrs 1 ausgebildet sind, auch entwe der hinsichtlich ihrer Vorsprungsgröße verringert oder auf die gleiche Weise, wie oben beschrieben, entfernt werden.
  • Es ist festzustellen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erwähnte Ausführungsform beschränkt ist, aber viele Modifikationen innerhalb des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche liegen können.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung auf ein elliptisches Rohr mit elliptischen Querschnittskonfigurationen angewendet wird, könnte sie z.B. bei der obigen Ausführungsform ähnlich auf viele andere speziell geformte, abgeflachte Rohre mit einer Querschnittskonfiguration mit einer kurzen Achse und einer langen Achse ähnlich angewendet werden. Spezielle Beispiele davon sind in den 3 bis 7 gezeigt. Bei den speziellen Beispielen der 3 bis 7 ist die Rauf-Runter-Richtung die Kurzachsrichtung, und die Rechts-Links-Richtung (horizontale Richtung) ist die Langachsrichtung. Ein speziell geformtes Rohr 1A der 3 weist eine rechtwinklige Querschnittskonfiguration auf. Ein speziell geformtes Rohr 1B der 4 weist eine diamantähnliche Querschnittskonfiguration auf. Ein speziell geformtes Rohr 1C der 5 weist eine abgeflachte, allgemein hexagonale Querschnittskonfiguration auf. Ein speziell geformtes Rohr 1D der 6 weist eine abgeflachte trapezförmige Querschnittskonfiguration auf, bei der seine Höhe, verglichen mit seiner Länge in der Rechts-Links-Richtung, eher niedrig ist. Ein speziell geformtes Rohr 1E der 7 weist eine dreieckförmige Querschnittskonfiguration auf, bei der seine Höhe, verglichen mit seiner Länge in der Rechts-Links-Richtung, eher niedrig ist.
  • Bei der obigen Ausführungsform kann, obwohl die Walze R mehrere Male reziprok bewegt wird, sie auch nur einmal umgekehrt bewegt werden. Auch für den Fall, dass eine Walze R mit einer großen Breite verwendet wird, kann die Vorsprungsgröße der Protuberanz 4 verringert werden oder die Protuberanz 4 kann in einem Zustand entfernt werden, bei dem die Walze R fest in den Richtungen X1 und X2 örtlich fixiert ist, ohne die Walze R reziprok zu bewegen. Dann reicht es aus, dass die Protuberanz 4 sich bei einem breiten Mittelteil der Walze R befindet und dass der Umdrehungsradius der Walze R sich schrittweise reduziert, während die Walze R gedreht wird.

Claims (5)

  1. Herstellungsdrehverfahren zum Verringern einer Größe eines Vorsprungs von einer Ausstülpung (4) von zwei Ausstülpungen (4, 4) eines speziell geformten Rohrs (1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E), welches ein abgeplattetes Rohrschaftteil (3) mit einer Querschnittskonfiguration, die eine kurze Achse und eine lange Achse aufweist, und ein durchmesserverringertes Teil (2) mit einer kreisförmigen Querschnittskonfiguration aufweist, der durch Drehen bei einem Endabschnitt des Rohrschaftteils (3) gebildet ist, was durch Drehen eines Formwerkzeugs (R) bezüglich des Rohrschaftteils (3) durchgeführt wird, wobei die zwei Ausstülpungen (4, 4) an zwei Schnittteilen zwischen einem äußeren Umfangsteil in der kurzen Achsrichtung des Rohrschaftteils (3) und einem äußeren Umfangsteil des durchmesserverringerten Teils (2) gebildet werden und die in der kurzen Achsrichtung nach außen ragen, wobei eine Drehbewegungsmittellinie (C) des Formwerkzeugs (R) zum Drehen hinsichtlich des speziell geformten Rohrs (1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E), die in Richtung der anderen (4) der zwei Ausstülpungen (4, 4) zu einer Mitte zwischen den zwei Ausstülpungen (4, 4) exzentrisch ist und wobei das Formwerkzeug (R) lediglich an eine (4) der zwei Ausstülpungen (4, 4) kontaktierend gedrückt wird, die sich auf der gegenüberliegenden Seite relativ zu der exzentrischen Richtung befindet, um lediglich eine (4) der zwei Ausstülpungen (4, 4) zu drehen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Exzentrizität, von der Mitte zwischen den zwei Ausstülpungen (4, 4) aus zu der Drehbewegungsmittellinie (C) des Formwerkzeugs (R), derart eingestellt wird, dass das Formwerkzeug (R), wenn ein Drehbewegungsradius des Formwerkzeugs (R) schrittweise von einem Zustand verringert wird, bei dem das Formwerkzeug (R) kein Teil des elliptischen Rohrs (1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E) berührt, die eine Ausstülpung (4) im Allgemeinen zuerst berührt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Formwerkzeug (R) in Richtung der Drehbewegungsmittellinie (C) bewegt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Formwerkzeug (R) mehrere Male umgekehrt in Richtung der Drehbewegungsmittellinie (C) bewegt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Formwerkzeug (R) lediglich um eine vorbestimmte Entfernung in Richtung einer Seite der Drehbewegungsmittellinie (C) derart bewegt wird, dass der Drehbewegungsradius zumindest bei einem Endteil in einer Richtung der umgekehrten Bewegung verringert wird.
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