JP2005530978A - 排ガス熱伝達体およびそれを形成する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車用の排ガス熱伝達体の溶接構造を改良する。
【解決手段】 前側においてパイプ底（７）と溶接されている、排ガスパイプ（１０）のパイプ束と、パイプ底（７）と溶接されているハウジングジャケット（２）とからなる、自動車用の排ガス熱伝達体において、パイプ底（７）が、前側に配置されている周面継ぎ目（１１）を介してハウジングジャケット（２、３ｂ）と溶接されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載された自動車用排ガス熱伝達体（すなわち前側においてパイプ底と溶接されている、排ガスパイプのパイプ束と、パイプ底と溶接されているハウジングジャケットとからなる、自動車用の排ガス熱伝達体）に関する。本発明は、この種の排ガス熱伝達体を形成する方法に関する。

本出願人のドイツ公開公報ＤＥ−Ａ１９９０７１６３によって、ハウジングジャケット、パイプ束およびパイプ底からなる、溶接された排ガス熱伝達体が知られている。この排ガス熱伝達体においては、パイプ底内のパイプの端部およびパイプ底は周面継ぎ目を介してハウジングジャケットと溶接されている。パイプ底内のパイプ端部の溶接は、端面側で行われ、パイプ底とハウジングジャケットとの溶接は周面側で行われ、すなわち溶接を実施するレーザービームはパイプ軸線に対して垂直に向けられている。その場合にレーザービームがハウジングの回りを案内されるか、あるいはレーザービームは固定であって、ハウジングがその長手軸線を中心に回転する。これらの異なる溶接方向（レーザービームの方向に関して）は、工作物、すなわち熱伝達体ブロックの少なくとも２回の互いに連続する挟持を必要とする。このことが、製造の手間を増大させる。さらに、既知の製造方法においては、熱伝達体ブロック、すなわちハウジングジャケットは、２つの周面溶接継ぎ目を設けた後に初めて、特に付加的なレーザービームによって、必要な長さにカットされる。これも、付加的な製造の手間を意味している。
ドイツ公開公報ＤＥ−Ａ１９９０７１６３

本発明の課題は、冒頭で挙げた種類の熱伝達体（すなわち前側においてパイプ底と溶接されている、排ガスパイプのパイプ束と、パイプ底と溶接されているハウジングジャケットとからなる、自動車用の排ガス熱伝達体）を、その溶接構造に関して改良することである。本発明の課題は、また、特に熱伝達体の溶接のための、簡略化された形成方法を提供することである。

この課題は、請求項１と請求項３の特徴により解決される。すなわちパイプ底（７）が、前側に配置されている周面継ぎ目（１１）を介してハウジングジャケット（２、３ｂ）と溶接されていることを特徴とする排ガス熱伝達体と、−パイプ（２４）、パイプ底（２２、２３）およびハウジングジャケット（２１）が、熱伝達体ブロック（２０’、２０”）として継ぎ合わされ、−ブロック（２０’、２０”）が挟持装置内に保持され、かつ−ハウジングジャケット（２１）とパイプ底（２２、２３）も、パイプ（２４）とパイプ底（２２、２３）も、前側において一度の締め付けで互いに溶接されることを特徴とする、排ガス熱伝達体を形成する方法によって解決される。

２つの溶接結合、すなわちパイプ／パイプ底結合とパイプ底／ハウジングジャケット結合を、熱伝達体ブロックの一度の締め付けで、すなわちほぼ１つの作業工程で実施することが可能である。２つの溶接継ぎ目は、熱伝達体ブロックの前側から形成することができるので、ブロックを締め付け直す必要がない。さらに、分離溶融によってハウジングジャケットを必要な長さにカットする、付加的な作業ステップが不要である。というのは、ハウジングジャケットは溶接する前にすでに、必要な長さにカットされているからである。

発明の実施の形態

本発明の好ましい形態によれば、パイプ底は、カップ形状に形成されており、すなわち立ち上がった端縁を有しており、その端縁がハウジングジャケットと面一で終了しており、従って比較的簡単に一周する継ぎ目によってハウジングジャケットと溶接することができる。

本発明に基づく形成方法によって、製造時間が短いことにより排ガス熱伝達体の単価が削減される。パイプ、パイプ底およびハウジングジャケットからなる熱伝達体ブロックは、まず組み立てられて、その場合にハウジングジャケットはすでに必要な長さにカットされている。その後、熱伝達体ブロックの締付けおよび、周面継ぎ目と多数のパイプ継ぎ目による前側の溶接が行われる。溶接が同じ１つの側から、すなわち前側から、行われることによって、すべての溶接継ぎ目を互いに対して並列に、すなわちほぼ同時に形成することができる。このことが、製造時間をさらに減少させる。

本発明の実施例を、図面に示し、以下で詳細に説明する。

図１は、排ガス還流の際に排ガスを冷却する排ガスクーラーとして使用することのできる、排ガス熱伝達体１を示している。特殊鋼薄板からなる、ハウジングジャケット２は、横断面に関してやや拡幅された２つの前領域３と４を有しており、それら前領域はそれぞれ冷却剤流入開口部と同流出開口部５、６を有している。図面内で右に位置する前領域３内に、パイプ底７が挿入されており、そのパイプ底は均一な配置の矩形の開口部８を有しており、それら開口部内にここには図示されていない、パイプ束のパイプ端部が挿入される。

図２は、図１の前領域３の冷却剤通過開口部６を縦断面で示している。パイプ底７は、ハウジングジャケット２の前領域と面一で挿入されており、従って共通の終端平面９を形成している。パイプ底７の開口部８内に、排ガスパイプ１０が挿入されており、その場合にパイプ束全体の幾つかのパイプ１０のみが図示されている。これら排ガスパイプ１０は、その内側を排ガスが貫流し、その外側は冷却剤によって洗われ、その冷却剤は、たとえば、自動車の内燃機関の図示されていない冷却剤循環から取り出される。

図３は、図２の詳細Ｘ、すなわちパイプ底７の前側の端縁領域とハウジングジャケット３の前領域３を示している。パイプ底７は、その端縁領域にほぼ直角に立ち上がった端縁７ａを有しており、その端縁が周面側において前領域３の内側面３ａに添接し、前側においてはハウジングジャケット２ないしはその前端部３ｂと面一で、特に前平面９において終了している。パイプ底７の端縁７ａとハウジングジャケット２の前領域３ｂは、前側の溶接継ぎ目、いわゆる周面継ぎ目１１によって互いに密に結合されている。周面継ぎ目１１は、ずっと溶接されており、すなわち周面継ぎ目は深さｔにわたって延びている。溶接継ぎ目は、一部分だけ、すなわちｔよりもずっと少ない深さで、溶接することもできる。パイプ１０は、パイプ端部１０ａを有しており、そのパイプ端部はパイプ底７とほぼ面一で終了しており、溶接継ぎ目１２を介してパイプ底７と結合されている。溶接継ぎ目１２は、ずっと溶接されており、すなわち溶接継ぎ目はパイプ底７の厚み全体にわたって延びている。しかしその代わりに、図面ではより少ない溶接深さを有する代替継ぎ目１２’として示されるように、パイプ端部１０ａを純粋に一部分で溶接することも可能である。同様にして、すべてのパイプ１０がパイプ底７と溶接継ぎ目１２によって結合されている。溶接継ぎ目１１と１２ないし１２’は、−以下で詳細に説明するように−それぞれ排ガス熱伝達体１の前側から設けられる。

図４は、ハウジングジャケット２１、２つのパイプ底２２、２３および、９本の排ガスパイプ２４からなるパイプ束２５を有する、少し変更された排ガス熱伝達体２０を、斜視図で示している。排ガス熱伝達体１ないし２０の形成は、まず、ハウジングジャケット２０、パイプ束２５およびパイプ底２２、２３からなる熱伝達体ブロックが、機械的に継ぎ合わされ、ないしは組み立てられるように行われる。その場合にパイプ端部がパイプ底２２、２３内へ、そしてパイプ底がハウジングジャケット２０の端面へ挿入される。ハウジングジャケット２０は、−上述したように−すでに必要な長さにカットされている。

図５は、組み立てが完成したブロック２０’を、たとえば、図示されていない挟持装置内に保持された、垂直の配置で示している。パイプ底２３の上方、すなわちブロック２０’の端面側の延長上に、楕円２６で概略的に示す、レーザービーム溶接装置が設けられている。この溶接装置２６から、レーザービーム２７が放出され、そのレーザービームが、周面をぐるっと一周することによって、図３に示す溶接継ぎ目１１、すなわちパイプ底７とハウジングジャケット２の間の結合を形成する。その場合にレーザービームは、ブロック軸線に対して垂直またはやや傾斜させることができる。

図６には、再び溶接装置２８が概略的に図示されており、その溶接装置からレーザービーム２９が熱伝達体ブロック２０”の端面へ向けられている。このレーザービーム２９は、それぞれパイプ端部の周面を巡ることによって、溶接継ぎ目１２（図３を参照）を形成する。簡単にするために、ここでは１本のレーザービーム２９のみが示されているが、複数の、すなわち最大でパイプ１０の数に相当するレーザービームを同時に駆動することができる。図６に示す熱伝達体ブロック２０”は、図５におけるのと同様に、図示されていない挟持装置内に保持されている。従って溶接継ぎ目１１と１２を形成するためには、熱伝達体ブロック２０’ないし２０”を一回挟持することだけが必要である。溶接継ぎ目１１と１２は、順次形成する必要はなく、むしろこれらの溶接継ぎ目を同期して、すなわちほぼ同時に形成することができ、それが形成時間を削減する。

排ガス熱伝達体を示している。 排ガス熱伝達体の前領域を示す断面図である。 図２の詳細Ｘを示している。 排ガス熱伝達体の個別部分を示す分解斜視図である。 周面継ぎ目の前側の溶接を示している。 パイプ／パイプ端部継ぎ目の前側の溶接を示している。

符号の説明

１、２０ 排ガス熱伝達体
２、２１ ハウジングジャケット
３ 前領域
６ 冷却剤通過開口部
７、２２、２３ パイプ底
７ａ 端縁
１０、２４ 排ガスパイプ
１０ａ パイプ端部
１１ 周面継ぎ目
１２ 溶接継ぎ目
２０’、２０” 熱伝達体ブロック
２５ パイプ束
２６、２８ 溶接装置
２７、２９ レーザービーム

Claims (4)

1. 前側においてパイプ底（７）と溶接されている、排ガスパイプ（１０）のパイプ束と、パイプ底（７）と溶接されているハウジングジャケット（２）とからなる、自動車用の排ガス熱伝達体において、
   パイプ底（７）が、前側に配置されている周面継ぎ目（１１）を介してハウジングジャケット（２、３ｂ）と溶接されていることを特徴とする排ガス熱伝達体。
2. パイプ底（７）が、立ち上がった端縁（７ａ）を有し、ハウジングジャケットが前端部（３ｂ）を有しており、端縁（７ａ）と前端部（３ｂ）が面一に配置されて、周面継ぎ目（１１）によって結合されていることを特徴とする請求項１に記載の排ガス熱伝達体。
3. 請求項１または２に記載の排ガス熱伝達体を形成する方法において、
   −パイプ（２４）、パイプ底（２２、２３）およびハウジングジャケット（２１）が、熱伝達体ブロック（２０’、２０”）として継ぎ合わされ、
   −ブロック（２０’、２０”）が挟持装置内に保持され、かつ
   −ハウジングジャケット（２１）とパイプ底（２２、２３）も、パイプ（２４）とパイプ底（２２、２３）も、前側において一度の締め付けで互いに溶接されることを特徴とする、排ガス熱伝達体を形成する方法。
4. 前側における溶接が、少なくとも１本のレーザービーム（２７、２９）によって行われることを特徴とする請求項３に記載の方法。
   
   

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