KR20040048915A

KR20040048915A - 분기관 제작법

Info

Publication number: KR20040048915A
Application number: KR10-2004-7004735A
Authority: KR
Inventors: 빌프리트 빈; 피에레 보니; 미카엘 할베스; 토마스 휠스버그; 우베 크뤼쓰만; 홀거 눈; 랄프 퓐저; 오라프 라인하르트; 디크 리베르트; 토스텐 스터날
Original assignee: 다임러크라이슬러 아크티엔게젤샤프트
Priority date: 2001-10-06
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-06-10
Also published as: EP1434659A1; DE50202581D1; EP1434659B1; DE10149381A1; KR100598228B1; WO2003031091A1; ES2239256T3; ATE291502T1; JP2005508253A; US20050028366A1

Abstract

본 발명은 분기관 제조법에 관한 것이다. 설계 요구의 분기관을 제조하는 신뢰할 수 있는 간단한 방법으로 길고 곧은 주곡면 및 최소한 두 개의 측곡면이 제시되고, 측곡면은 주곡면의 긴 측부에서 서로 분기하고, 블랭크 소재에서 주곡면의 중앙축에 대해 서로 반대로 위치하고, 인발에 의한 블랭크로부터 형성된 기초선에 거울대칭이다. 형성공정 후에, 블랭크는 용기형태의 셀의 방법으로 트림되고, 길이 방향으로 열려있고, 주곡면으로부터 형성되고, 셀에 인접한 반 슬리브는 셀과 같은 평면에 위치하고, 그들이 뻗은 방향으로 열려있고, 측곡면에서 형성되고, 금속판 스트립은 결합 플랜지로 작용하여 셀 및 반 슬리브의 측방 모서리의 외곽을 따라서 뻗어 있다. 따라서, 셀은 중심축에 평행한 공간축에 대하여 굽혀져서 결합 플랜지가 또 다른 하나와 셀의 양 측방에서 만나고, 결합 플랜지는 서로 연결된다.

Description

분기관 제작법{METHOD FOR PRODUCING A BRANCH PIPE}

분기관은 일반적으로 인발(引拔)된 절반의 셀(shell)을 서로 용접 또는 한 벌로 주조 또는 직관을 내부 고압으로 형성하여 제조한다. 첫 번째 제조법은 두 개의 셀을 맞붙이는데 손이 많이 간다. 더욱이, 두 개의 다이(die)가 필요하고, 두 개의 부품을 맞붙이기 위한 제조 공차는 높아서 제조를 더 어렵게 한다. 주조방법이 확실히 조작하기 쉽지만, 한편으로 주조 분기관은 비교적 무겁고, 다른 한편으로는 분기관 설계의 자유도가 내벽의 두께에 따라서 제한되는데, 이는 매우 얇은 내벽은 주조기술로 만족스럽게 형성되지 않기 때문이다. 내부 고압성형기술이 이런 부분에서 보다 가능성이 있지만, 이것 또한 제한이 있는데, 분기관의 길이가 길어질 경우이다. 더욱이, 소재가 얇아지는 효과를 때문에, 얇은 두께의 관으로부터 신뢰성 있는 분기관을 성형하는데는 매우 큰 난관 및 노력이 필요하다.

본 발명은 분기관의 제조법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 방법으로 인발 및 다듬어진 블랭크(blank)를 도시한 투시 평면도.

도 2는 본 발명에 의한 방법으로 도 1의 블랭크를 굽혀서 맞붙인 분기관을도시한 투시 평면도.

*부호설명*

1 : 분기관(分岐管)4 : 반 슬리브(half sleeve)

2 : 축7 : 스트립(strip)

3 : 셀(shell)15 : 이음매

본 발명은 거의 모든 디자인의 분기관을 간단히 제조하는 신뢰성 있는 방법을 제시하는 것에 목적이 있다.

이 목적은 본 발명의 청구항 1항에 의하여 얻을 수 있다.

일체로 형성된 분기관은 제조가 보다 쉽다. 프레스, 절단, 굽힘 및 맞붙임으로 구성된 전체 제조공정은 자동화가 가능하다. 신뢰성 있는 제조를 위한 제조 공차는 경미하다. 슬리브를 형성은 인발로 하고 슬리브 설계의 형태 및 길이의 자유도는 거의 제한이 없다. 더욱이, 관의 벽두께는 신뢰성을 해치지 않고 크게 줄일 수 있다. 이는 경량화의 이점이 있고, 분기관이 동력 차량의 배기관에 사용되면, 촉매작용을 빠르게 할 수 있는데, 얇은 벽이 적은 열용량을 가지고 있고 배기 흐름에서 보다 적은 열을 뺐기 때문이다. 설계의 자유도는 크게 굽은 분기관을 가능하게 하는데, 이것이 배기 매니폴드에 사용되면 엔진룸의 공간을 절약할 수 있다. 분기관의 길이는 연결배관없이 실린더 헤드의 흡입구 플랜지까지 길게 연장할 수 있다. 더욱이, 접합부는 뜨거운 배기가스에 직접 노출되지 않게 위치하여, 배기 매니폴드의 내구성을 증가시킨다. 접합부의 위치를 고려할 때, 이음매는 간섭될 수 있고, 최소한 배기관에 사용될 때, 완전한 기체 밀폐는 슬라이드 연결 배기관을 고려한 경우에 제공되지 않고, 이는 제조공정의 시간을 단축시키고 결과적으로 비용을 절감시킨다.

본 발명의 편리한 고안은 종속항으로부터 취할 수 있다. 그밖에, 본 발명은 도면에 의한 실시예에 기초하여 하기에 상세히 설명된다.

도 1은 분기관 제조법의 중간 단계를 나타낸다. 먼저 이를 위하여 코일로부터 인발가공으로 금속판 또는 블랭크가 사용된다. 인발은 블랭크를 길고 곧은 주곡면 및 두 개의 측곡면을 형성하고, 측곡면은 주곡면의 긴 쪽에서 분기하여 중심축(2)에서 서로 반대로 뻗는다. 측곡면은 기초선에서 거울대칭을 이룬다. 기초선은 이 경우 측곡면의 입구 모서리를 구성한다. 실시예의 측곡면이 모양과 크기가 동일한 거울 대칭이지만, 요구조건에 따라 상이한 깊이로 제조할 수 있다.

블랭크 형성 공정 후에는, 펀치공구에 의한 인발 다이(die) 방법 또는 클램핑(clamping)장치와 삼차원 절단 레이저의 인발 다이 방법에 의하여 경제적으로 트림(trimming)된다. 트림의 한 효과는 용기 형태의 셀(3)을 제조하여, 주곡면 및 길이방향 구멍을 만드는 것이다. 셀(3)은 도 1의 평면도에서 직사각형이다. 그러나, 이등변 사다리꼴로 형성될 수 있다. 셀(3)은 반 슬리브(4)에 인접해 있다. 반 슬리브는 동일 평면에 있고 측곡면을 만든다. 반 슬리브(4)는 뻗은 방향으로 열려있고 반 원통으로 형성된다. 그러나, 반 슬리브(4)의 곧고, 평행한 하부 모서리(5)는 역시 완전히 다를 수 있다. 예로, 그것은 서로 곡선 또는 직선의 관계로 형성될 수있다. 후자는, 반 슬리브(4)는 반 원뿔형이다. 반 슬리브(4)는 곡면의 셀(3)의 공동(6) 방향으로 열려 있다. 더욱이, 금속판 스트립(7)은 셀(3) 및 반 슬리브(4) 위에 형성되고, 반 슬리브(4)의 하방 모서리(5) 및 셀(3)의 하부 모서리(8)와 같은 평면에 위치하고, 셀(3)의 측방 모서리(9)의 외곽 및 반 슬리브(4)를 따라 뻗어 있다. 셀(3) 및 반 슬리브(4)의 금속판 스트립(7)은 하나로 연결되지만, 서로 분리될 수도 있다. 금속판 스트립(7)의 전체 면적이 반 슬리브(4)의 하방 모서리(5) 및 셀(3)의 하방 모서리(8)와 같은 평면에 있을 필요는 없다. 후에 접합공정을 위하여, 금속판 스트립(7)은 이 평면에서 돌출하고, 전술한 내용과 다른 것은 금속판 스트립(7)이 축(2)에서 서로 마주보고 서로 반대로 형성된다. 이 돌출의 이점은 후에 벤딩공정에서, 금속판 스트립(7)이 걸려서 접합시 보다 잘 구속하고 이음매가 보다 큰 내구성을 가진다. 금속판 스트립(7)은 접합 플랜지로 이용된다.

그 다음에, 별도의 공구로, 셀(3)은 벤딩 굴대를 이용하여 긴 중심축(2)과 평행한 공간축(10)에 대해서 굽혀진다. 공간축은 셀(3)을 중심축(2)과 거리를 두고 수직방향으로 관통하는 평면 위에 위치한다(도 2). 도시된 실시예에서 축(10)은 중심축(2)의 하방에 벤딩으로 형성된 원통형 주관(11)의 반경만큼 떨어져 위치한다. 벤딩은 접합 플랜지(7)가 다른 하나와 셀(3)의 측면(13,14)의 마주보는 부분과 만날 때까지 이루어진다. 이 경우, 셀(3)의 하방 모서리(8) 및 반 슬리브(4)의 하방 모서리(5)는 서로 만나서, 셀(3) 및 분기 슬리브(12)로부터 형성되어 반 슬리브(4)를 형성하고, 이는 결국 분기관(1)을 형성한다.

마지막 단계로, 접합 플랜지(7)는 서로 용접하여 연결된다. 이음매(15) 및플랜지(7)의 평면에 스폿용접이 신속하고 간단하며 저렴한 방법으로 이용된다. 플랜지(7)의 형성은 끝을 구부린 결합의 예와 같은 방법으로 기계적으로 결합되어, 이음매(15)의 내구성을 향상시키고 열에 민감한 소재의 경우에 장점이 있다. 더욱이, 열응력이 낮거나 없는 곳에는 접착제의 사용을 생각할 수 있다.

본 실시예에서, 금속판 스트립(7)은 스트립(7)의 단부(16)가 반 슬립(4)의 구멍의 모서리(17)로 잡아 당겨서 형성된다. 동일한 방법이 셀(3)의 한 단부(18)에 적용된다. 이 방법에서 분기관(1)에 저항하는 것이 없으므로 간단한 끼워 넣는 연결방법으로 배관을 연결할 수 있다. 예로, 분기 슬리브(12)는 실린더 헤드의 흡입 플랜지와 함께 배기관에 간단히 끼울 수 있고, 주관(11)은 슬라이드 결합으로 배기 매니폴드의 배관에 연결할 수 있다. 공기 틈이 없는 배기 매니폴드를 형성하기 위하여, 분기관(1)은 외부 셀의 슬리브에 끼워 넣는 내부 부분으로 연결되어 용접된다.

더욱이, 본 발명에 의한 해결책은 싱글 분기 슬리브(12)에 제한되지 않는다. 긴 셀(3)의 경우는, 다수의 측곡면 또는 반 슬리브(4)를 형성하는 인발 공법의 사용이 매우 용이하다. 제조 방법이 완료된 다음 분기 슬리브(12)가 형성된다. 공간 및/또는 유동조건의 요구에 따라서, 서로 동일하거나 또는 형태와 길이가 다르게 형성될 수 있다.

본 발명에 의한 분지관은 다양한 형태 및 얇은 두께로 제조 가능하고 제조 시간과 비용을 절감하고 자동화가 쉽고 자동차 배기관 및 매니폴드에 이용 가능하다.

Claims

분기관 제조 방법에 있어서,

분기관(1), 길고 곧은 주곡면 및 주곡면의 긴 측부에서 분기한 최소한 두 개의 측곡면, 측곡면은 블랭크의 소재에서 주곡면의 중심축(2)에 대해서 서로 반대로 위치하고 거울대칭인 기초선을 갖고 블랭크에서 인발로 형성되고,

성형공정 후에 블랭크가 용기 형태의 셀(3)로 트림되고, 길이 방향으로 열려있고, 주곡면으로부터 형성되고, 반 슬리브(4)는 셀(3)에 인접하고, 셀(3)과 같은 평면에 있고, 그것이 돌출한 방향으로 열려있고, 측곡면으로부터 형성되고, 금속판 스트립(7)이 결합 플랜지로 기능하고, 결합 플랜지가 셀(3)과 반 슬리브(4)의 측방 모서리(9)의 외곽을 따라서 뻗어있고, 따라서, 셀(3)이 중심축(2)에 평행한 공간축에 대해서 굽혀져서 결합 플랜지(7)가 셀(3)의 양 측부(13,14)의 다른 하나와 만나고,

결합 플랜지(7)가 다른 하나와 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 반 슬리브(4)를 따라 있는 금속판 스트립(7)의 단부가 반 슬리브(4)의 구멍의 모서리(17)로 잡아 당겨지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 및 2항 중 한 항에 있어서, 결합 플랜지(7)가 다른 하나와 용접, 접착 또는 끝을 구부리는 방법으로 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.