ITTO990782A1 - Procedimento per la fabricazione di un tubo di scarico di un motoreed apparecchiatura per la sua fabbricazione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Procèdimento per la fabbricazione di un tubo di scarico di un motore ed apparecchiatura per la sua fabbricazione "

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la fabbricazione di un tubo di scarico di un motore e ad una apparecchiatura per la fabbricazione di tale tubo-Quale procedimento per il fissaggio di un anello all'estremità del tubo, vi sono ad esempio 1 un procedimento di brasatura secondo "a process for fabricating engine exhaust pipe" (procedimento per la fabbricazione di un tubo di scarico di un motore) descritto nella pubblicazione di Brevetto giapponese non esaminata n. Hei 6-159.051, e 2 un procedimento di saldatura che utilizza un procedimento di saldatura MIG oppure un procedimento di saldatura TIG.

In accordo con le figure da 7 a 9 del Brevetto precedentemente menzionato, il procedimento di brasatura 1 è un procedimento per la fabbricazione di un tubo di scarico di un motore, comprendente l'inserimento di un anello di montaggio sulla testata 41 su un tubo rettilineo 38a che costituisce una-parte intermedia per formare un tubo di monte 38'(il numero di riferimento è tratto dal Brevetto giapponese precedente) del tubo di scarico, l'applicazione di un materiale di brasatura 48 intorno all'anello 41, e la brasatura in un forno di riscaldamento 50.

Il procedimento di saldatura 2 sarà spiegato con riferimento ai disegni seguenti.

Le figure da 8A ad 8C mostrano un procedimento tradizionale per la fabbricazione di un tubo di scarico di un motore, ed illustrano la configurazione dell'estremità anteriore di un tubo di scarico 100 collegato alla testata di un motore non rappresentata, ed una procedura per il fissaggio di un anello di montaggio sulla testata 101 al tubo di scarico 100.

Nella figura 8A, l'anello di montaggio sulla testata 101 è inserito sull'estremità anteriore 100a del tubo di scarico 100.

Nella figura 8B, la superficie interna dell'anello di montaggio sulla testata 101 è saldata all'estremità anteriore 100a del tubo di scarico 100 mediante il procedimento di saldatura MIG oppure il procedimento di saldatura TIG.

Nella figura 8C, la parte in eccesso di un cordone di saldatura B è rimossa mediante appiattimento per taglio.

In accordo con il procedimento di brasatura 1 suddetto, tuttavia, poiché l'anello di montaggio sulla testata 41 è fissato al tubo di monte 38 del tubo di scarico per brasatura, è necessario eseguire questa operazione all'interno di un forno di brasatura .

In altre parole, è necessario un forno di riscaldamento 50, con la conseguenza di un aumento del costo di installazione.

In accordo con il procedimento di saldatura 2 precedentemente menzionato, poiché si adotta il procedimento di saldatura MIG oppure TIG, metallo di saldatura in eccesso è formato in corrispondenza del cordone di saldatura B quando l'anello di montaggio sulla testata 101 è saldato sul tubo di scarico 100. Diventa perciò necessario finire questa area del cordone di saldatura rimuovendo il metallo di saldatura in eccesso dopo la saldatura. Ad esempio, il cordone di saldatura B deve essere livellato mediante asportazione per taglio del metallo di saldatura in eccesso, altrimenti il metallo di saldatura in eccesso interferirebbe con il flusso dei gas di scarico, con la conseguenza di una riduzione della potenza sviluppata dal motore.

Nel procedimento di saldatura MIG oppure TIG, se esiste una differenza sostanziale nello spessore della lamiera tra i materiali da saldare, la saldatura diventa difficile da eseguire; in questo caso non è utilizzabile un tubo di scarico a parete sottile, e di conseguenza non è possibile una riduzione del peso del tubo di scarico.

Costituisce perciò uno scopo della presente invenzione realizzare un procedimento ed un processo per la fabbricazione di un tubo di scarico di un motore che siano in grado di migliorare la produttività.

Per raggiungere lo scopo precedentemente menzionato, la rivendicazione 1 secondo la presente invenzione è diretta alla realizzazione di un procedimento per la fabbricazione di un tubo dì scarico di un motore che è caratterizzato dal fatto che, in un tubo di scarico provvisto di un anello all'estremità del tubo, l'anello è fissato al tubo di scarico mediante il procedimento di saldatura continua.

In altre parole, l'anello è fissato rigidamente al tubo di scarico mediante il procedimento di saldatura continua. Ad esempio, quando si adotta il procedimento di saldatura TIG oppure il procedimento di saldatura MIG per saldare l'anello al tubo di scarico, è necessaria la lavorazione successiva per il livellamento per taglio del metallo di saldatura in eccesso del cordone di saldatura. Nella saldatura continua, invece, non vi è metallo di saldatura in eccesso in corrispondenza del cordone di saldatura e perciò non è necessaria la lavorazione successiva.

In accordo con un procedimento di saldatura come il procedimento di saldatura MIG ed il procedimento di saldatura TIG, non è facilmente possibile fissare un anello spesso ad un tubo di scarico realizzato in un materiale sottile di titanio; in questo caso, perciò, si adotta il procedimento di saldatura-continua per fissare l'anello spesso.

L'apparecchiatura per la fabbricazione del tubo di scarico di un motore mediante saldatura continua dell'anello all'estremità del tubo di scarico secondo la rivendicazione 2 della presente invenzione è caratterizzata dalla predisposizione di un elettrodo a rullo periferico esterno e di un elettrodo a rullo periferico interno per la saldatura continua dell'anello all'estremità del tubo di scarico, e da una variazione del diametro del rullo dell'elettrodo a rullo periferico esterno in rapporto al diametro del rullo periferico interno.

In generale, la distanza tra i centri dell'elettrodo periferico esterno e dell'elettrodo periferico interno è costante. Il diametro del rullo periferico esterno, perciò, è destinato ad essere variabile in rapporto al diametro del rullo periferico interno, permettendo così la saldatura continua di un tubo di scarico di piccolo diametro. In altre parole, l'uso di un'unica apparecchiatura per la fabbricazione del tubo di scarico del motore permette la saldatura continua di un tubo di scarico avente diametri di tubo differenti variabili da diametri grandi a diametri piccoli.

Alcune forme di attuazione preferite della presente invenzione saranno spiegate nel seguito con riferimento ai disegni annessi, nei quali:

la figura 1 rappresenta una vista laterale di una motocicletta su cui è montato il tubo di scarico secondo la presente invenzione;

la figura 2 rappresenta una vista in prospettiva del tubo di scarico secondo la presente invenzione;

la figura 3 rappresenta una vista, parzialmente in sezione, del tubo di scarico secondo la presente invenzione;

la figura 4 rappresenta una vista che mostra il principio dell'apparecchiatura di saldatura utilizzata nella fabbricazione del tubo di scarico secondo la presente invenzione;

la figura 5 rappresenta un diagramma di flusso che mostra il primo procedimento di saldatura per la saldatura continua del tubo di scarico secondo la presente invenzione;

la figura 6 rappresenta una vista esplicativa che mostra il secondo procedimento di saldatura per la saldatura continua del tubo di scarico secondo la presente invenzione;

la figura 7 rappresenta una vista esplicativa che mostra l'effetto termico nella saldatura continua del tubo di scarico secondo la presente invenzione;

la figura 8 rappresenta una vista esplicativa che mostra un procedimento tradizionale per la fabbricazione di un tubo di scarico di un motore.

In una motocicletta 1, una forcella anteriore 13 è fissata alla parte anteriore di un telaio 11 del veicolo attraverso un tubo di sterzo 12. All'estremità anteriore della forcella anteriore 13, è montata una ruota anteriore 14. Un motore 15 è montato in un punto centrale del telaio 11 del veicolo. Dal motore 15, si estende un tubo di scarico 50. Un braccio oscillante 17 è fissato attraverso un perno 16, e si estende dalla parte posteriore del telaio 11 del veicolo. Sull'estremità anteriore di questo braccio oscillante 17, è montata una ruota posteriore 18.

Nel disegno, il numero di riferimento 21 indica un proiettore anteriore; 22 indica un tachimetro; 23 indica un manubrio; 24, 24 indicano specchietti; 25 indica un asse anteriore; 26 indica una pinza; 27 indica un disco del freno; 28 indica un radiatore; 31 indica un serbatoio di combustibile; 32 indica un rivestimento laterale; 33 indica una sella; 34 indica.una carenatura della sella; 35 indica un parafango posteriore; 36 indica un fanalino posteriore; 37 indica una sospensione; 38 indica un asse posteriore; 41 indica un disco del freno; 42 indica una catena di trasmissione; 43 indica un cavalletto centrale; 44 indica un pedale del freno posteriore; e 45 indica una marmitta.

La figura 2 rappresenta una vista in prospettiva del tubo di scarico secondo la presente invenzione, staccato insieme con la marmitta 45 dal motore 15..

Il tubo di scarico 50 è costituito da una molteplicità di diramazioni 51 del tubo di scarico e da un condotto collettore 52 del tubo di scarico collegato alle diramazioni 51 del tubo di scarico.

Le diramazioni 51 del tubo di scarico sono collegate in corrispondenza della prima porzione di estremità 53 al motore 15 ed in corrispondenza dell'altra estremità 54 al condotto collettore 52 del tubo di scarico.

Il condotto collettore 52 del tubo di scarico ha una porzione di giunzione 55 per il collegamento dell'altra estremità 54 della diramazione 51 del tubo di scarico, una porzione di sostegno 56 per il fissaggio del condotto collettore 52 ad un telaio 11 del veicolo, ed una porzione di collegamento 57 per il collegamento della marmitta 45.

In altre parole, il tubo di scarico 50 è fissato come segue: le diramazioni 51 del tubo di scarico sono collegate alla porzione di giunzione 55 del condotto collettore 52 del tubo di scarico, sono fissate in corrispondenza della prima estremità al lato del motore 15, e sono fissate in corrispondenza della porzione di sostegno 56 al lato del telaio 11 del veicolo mediante una vite di fissaggio 63 attraverso un collare 61 ed una rondella 62. Il numero di riferimento 65 indica una porzione di sostegno della marmitta; 66 indica un collare destinato all'inserimento nella porzione di sostegno 65; 67 indica una rondella; e 68 indica una vite di fissaggio per fissare la marmitta.

Nel seguito sarà spiegata la struttura di montaggio del tubo di scarico 50.

La figura 3 rappresenta una vista, parzialmente in sezione, del tubo di scarico secondo la presente invenzione, che mostra una struttura per il montaggio del tubo di scarico 50 sul lato del motore 15.

La prima porzione di estremità 53 della diramazione 51 del tubo di scarico ha un anello 71 saldato sull'estremità anteriore della diramazione 51 del tubo di scarico, ed è provvista di una flangia 72 montata sulla diramazione 51 del tubo di scarico.

In altre parole, il tubo di scarico 50 è fissato al lato del motore 15 mediante la seguente struttura di montaggio. La prima porzione di estremità 53 del tubo di scarico 50 è inserita attraverso la guarnizione 73 in una luce di scarico 15b formata nella testata 15a del motore 15. Quindi, con la flangia 72 premuta contro l'anello 71 sulla prima porzione di estremità 53, la flangia 72 è inserita sui prigionieri 15c, 15c sul lato della testata 15a. Successivamente, cappellotti filettati 74, 74 sono stretti su questi prigionieri 15c, 15c, completando così il montaggio del tubo di scarico 50 sul lato del motore 15.

Il numero di riferimento 15d indica un coperchio della testata; 15e indica una luce di aspirazione; 15f indica una valvola di scarico; e 15g indica una valvola di aspirazione.

Nel seguito sarà spiegato un procedimento per la fabbricazione del tubo di scarico 50 precedentemente descritto.

La figura 4 rappresenta uno schema di principio di una apparecchiatura di saldatura destinata ad essere utilizzata nella fabbricazione del tubo di scarico secondo la presente invenzione, che mostra una apparecchiatura di saldatura continua 80 che costituisce l'apparecchiatura per la fabbricazione del tubo di scarico del motore.

L'apparecchiatura di saldatura continua 80 è costituita da un elettrodo a rullo periferico esterno 81 che entra in contatto con la periferia esterna dell'anello 71, da un mezzo di pressione 82 per premere l'elettrodo a rullo periferico esterno 81, da un elettrodo a rullo periferico interno 83 che entra in contatto con la periferia interna della diramazione 51 del tubo di scarico, da un trasformatore 85 che costituisce un mezzo di alimentazione di tensione per fornire la tensione elettrica dell'elettrodo a rullo periferico esterno 81 e dell'elettrodo a rullo periferico interno 83, e da un controllore 86 per controllare la tensione elettrica del trasformatore 85.

Nella figura 4, A indica l'asse della diramazione 51 del tubo di scarico; C indica la distanza tra i centri dell'elettrodo a rullo 81 e dell'elettrodo a rullo 83; D1 indica il diametro del rullo dell'elettrodo a rullo periferico esterno 81; e D2 indica il diametro del rullo dell'elettrodo a rullo periferico interno 83.

Nell'apparecchiatura di saldatura continua 80, la distanza tra i centri C è fissa, mentre il diametro del rullo D1 dell'elettrodo a rullo periferico esterno 81 è stato modificato in rapporto al diametro del rullo 52 dell'elettrodo a rullo periferico interno 83 (D1 > D2).

Ad esempio, il diametro del rullo D2 dell'elettrodo a rullo periferico interno 83 è reso minore del diametro del rullo D1 dell'elettrodo a rullo periferico esterno 81, in modo da poter eseguire la saldatura continua di un tubo di scarico 50 di piccolo diametro. In altre parole, l'apparecchiatura di saldatura continua 80 è in grado di eseguire la saldatura continua del tubo di scarico avente vari diametri del tubo variabili da diametri grandi a diametri piccoli. Inoltre, utilizzando la stessa apparecchiatura di saldatura continua 80, è possibile eseguire la saldatura continua del tubo di scarico 50 avente pareti di diversi spessori, variabili da pareti spesse a pareti sottili del tubo.

Nell'apparecchiatura di saldatura continua 80, l'anello 71 e la diramazione 51 del tubo di scarico posizionati come precedentemente menzionato sono bloccati tra l'elettrodo a rullo periferico esterno 81 e l'elettrodo a rullo periferico interno 82, e gli elettrodi 81 ed 82 sono fatti ruotare alla stessa velocità periferica applicando una pressione all'elettrodo a rullo 81 ed applicando la tensione agli elettrodi 81 ed 82.

La figura 5 rappresenta un diagramma di flusso che mostra un primo procedimento di saldatura per eseguire la saldatura continua del tubo di scarico secondo la presente invenzione, in cui i riferimenti da ST01 ad ST03 indicano numeri di fasi.

ST01: Inserimento dell'anello 71 sulla diramazione 51 del tubo di scarico.

La periferia interna dell'anello 71 è preventivamente finita ad una dimensione che permette l'inserimento preciso dell'anello 71 sulla periferia esterna della diramazione 51 del tubo di scarico, quindi l'anello 71 è inserito sulla diramazione 51 del tubo di scarico.

ST02: Preparazione dell'apparecchiatura di saldatura.

L'apparecchiatura di saldatura 80 è disposta sull'anello 71 e sulla diramazione 51 del tubo di scarico.

ST03: Azionamento degli elettrodi a rullo 81 ed 83.

Una pressione è applicata all'elettrodo a rullo 81 nella direzione della freccia CD dall'esterno del tubo di scarico 71, azionando così l'elettrodo a rullo 81 nella direzione della freccia 2. Successivamente l'elettrodo a rullo 82 è azionato nella direzione della freccia 3, facendo ruotare gli elettrodi a rullo 81 ed 82 alla stessa velocità periferica, eseguendo così la saldatura continua dell'anello 71 sulla diramazione 51 del tubo di scarico.

In altre parole, l'anello 71 è fissato rigidamente al tubo di scarico 50 mediante il procedimento di saldatura continua. Ad esempio, quando l'anello è stato saldato .al tubo di scarico mediante il procedimento di saldatura TIG oppure il procedimento di saldatura MIG, è necessaria una lavorazione successiva alla macchina per rimuovere metallo di saldatura in eccesso per livellare un cordone di saldatura. Invece, in accordo con la saldatura continua, non compare metallo di saldatura in eccesso in corrispondenza del cordone di saldatura e perciò non è necessaria nessuna lavorazione successiva alla macchina. E' perciò possibile migliorare la produttività e ridurre il costo di fabbricazione.

Inoltre, poiché l'anello 71 è fissato al tubo di scarico 50 mediante il procedimento di saldatura continua, anche un anello a parete spessa può essere saldato ad un tubo di scarico di titanio a parete sottile, che era considerato difficile da saldare ad esempio mediante il procedimento di saldatura MIG ed il procedimento di saldatura TIG. Perciò è possibile ridurre il peso del tubo di scarico e migliorare l'economia di combustibile in motociclette.

La figura 6 rappresenta una vista esplicativa che mostra un secondo procedimento di saldatura per la saldatura continua del tubo di scarico secondo la presente invenzione. Si deve notare che l'elettrodo a rullo periferico esterno 81 e l'elettrodo a rullo periferico interno 83 possono essere fatti ruotare intorno all'anello 71 ed alla diramazione 51.del tubo di scarico come indicato dalle frecce 4 e 5 per eseguire la saldatura contìnua dell'anello 71 sulla diramazione 51 del tubo di scarico.

Le figure 7A e 7B rappresentano viste esplicative che mostrano l'effetto termico nella saldatura 'continua del tubo di scarico secondo la presente invenzione, in cui la figura 7A mostra il primo procedimento di saldatura, e la figura 7B mostra il terzo procedimento di saldatura.

Nella figura 7A, l'apparecchiatura di saldatura continua 80 è avviata per la saldatura continua. L'anello 71 e la diramazione 51 del tubo di scarico si dilatano con il calore generato nella porzione sottoposta a saldatura continua B. In generale, si indica con un coefficiente di dilatazione termica, con L la lunghezza di un oggetto, con l'aumento di temperatura, e con l'entità di variazione della lunghezza dell'oggetto, e si ottiene la seguente equazione .

Nella presente, si indica con Lr la circonferenza della periferia interna dell'anello 71; con Le la circonferenza della periferia esterna della diramazione 51 del tubo di scarico; con ar il coefficiente di dilatazione termica dell'anello 51; con ae il coefficiente di dilatazione termica della diramazione 51 del tubo di scarico; con l'entità di variazione della circonferenza della periferia interna dell'anello 71; e con l'entità di variazione della circonferenza della periferia esterna della diramazione 51 del tubo di scarico. Inoltre, se la temperatura aumenta di δt in corrispondenza della porzione sottoposta a saldatura continua come conseguenza della saldatura, l'entità delle variazioni e delle circonferenze suddette è la seguente:

In questo caso, l'anello 71 è stato inserito alla stessa temperatura sulla diramazione 51 del tubo di scarico. Perciò, la circonferenza Lr della periferia interna dell'anello 71 è maggiore della circonferenza Le della periferia esterna della diramazione 5 del tubo di scarico (Lr > Le). Se il coeffid ente di dilatazione termica ar ed il coefficiente di dilatazione termica ae, l'entità di variazione δLr è maggiore dell'entità di variazione δLe (δLr > δLe). Perciò, vi è la possibilità che si produca un gioco S tra la periferia interna dell'anello 71 e la periferia esterna della diramazione 51 del tubo di scarico.

La comparsa del gioco S illustrato nella figura 7A può essere evitata mediante riscaldamento, come indicato ad esempio dalle frecce 9, della diramazione 51 del tubo di scarico che costituisce un organo interno dell'anello 71, come nel terzo procedimento di saldatura illustrato nella figura 7B, perr mettendo cosi una saldatura continua soddisfacente dell'anello 71 sulla diramazione 51 del tubo di scarico.

In accordo con il terzo procedimento di saldatura illustrato nella figura 7B, la diramazione 51 del tubo di scarico che costituisce l'organo interno dell'anello 71 è riscaldata al momento della saldatura continua. Si deve tuttavia notare che l'anello 71 che costituisce l'organo esterno della diramazione 51 del tubo di scarico potrebbe essere raffreddato. Inoltre l'anello 71 che costituisce l'organo esterno della diramazione 51 del tubo di scarico potrebbe essere riscaldato, pressato sulla diramazione 51 del tubo di scarico, e quindi sottoposto a saldatura continua.

La presente invenzione avente la configurazione precedente presenta i seguenti vantaggi.

Nella rivendicazione 1, l'anello è destinato ad essere fissato al tubo di scarico mediante il procedimento di saldatura continua. Ad esempio, è necessaria una lavorazione alla macchina successiva per livellare una porzione di cordone di saldatura mediante taglio di metallo di saldatura in eccesso quando l'anello è saldato sul tubo di scarico mediante il procedimento di saldatura.TIG oppure il procedimento di saldatura MIG. Secondo il procedimento di saldatura continua, invece, non compare metallo di saldatura in eccesso in corrispondenza della porzione di cordone di saldatura e perciò non è necessaria una lavorazione successiva alla macchina. E' perciò possibile migliorare la produttività e ridurre il costo di fabbricazione.

Poiché l’anello è saldato sul tubo di scarico attraverso il procedimento di saldatura continua, anche un anello a parete spessa può essere saldato su un tubo di scarico di titanio a parete sottile, che era considerato difficile da saldare ad esempio mediante il procedimento di saldatura MIG ed il procedimento di saldatura TIG. Perciò è possibile ridurre il peso del tubo di scarico e migliorare l'economia di combustibile in motociclette.

Nell'apparecchiatura per la fabbricazione del tubo di scarico del motore, vi è una distanza costante tra i centri dell'elettrodo a rullo periferico esterno e dell'elettrodo a rullo periferico interno. Nella rivendicazione 2, perciò, il diametro del rullo dell'elettrodo a rullo periferico esterno è modificato in rapporto al diametro del rullo dell'elettrodo a rullo periferico'interno, permettendo così la saldatura continua di un tubo di scarico di piccolo diametro. Di conseguenza, un unico assieme di apparecchiatura per la fabbricazione di un tubo di scarico di un motore può eseguire la saldatura continua di tubi di scarico con diversi diametri del tubo, variabili da diametri grandi a diametri piccoli.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la fabbricazione di un tubo dì scarico di un motore provvisto di un anello all'estremità del tubo, caratterizzato dal fatto che l'anello suddetto è fissato al tubo di scarico suddetto mediante un procedimento di saldatura continua.
2. 2. Apparecchiatura per la fabbricazione di un tubo di scarico di un motore con l'anello suddetto fissato all'estremità del tubo mediante il procedimento di saldatura continua, caratterizzata dal fatto che l'apparecchiatura suddetta comprende un elettrodo a rullo periferico esterno ed un elettrodo a rullo periferico interno per la saldatura continua dell'anello suddetto sull'estremità del tubo di scarico suddetto; in cui l'elettrodo a rullo periferico esterno suddetto ha un diametro del rullo differente dall'elettrodo a rullo periferico interno suddetto.