制造连接部分的方法
阅读说明：本技术 制造连接部分的方法 (Method of manufacturing connection part ) 是由 小岛彻 于 2019-09-13 设计创作，主要内容包括：在冲裁步骤中由金属平板冲裁出环形板之后,在翻边步骤中使环形板的内周缘部分向上变形。因此,形成具有直立管状部分和环形板部分的帽状中间产品。此后,将环形板部分的外周缘部分朝向环形板部分的内周缘侧逐步折叠。因此,形成由第一折叠部分45和第二折叠部分49构成的折叠部分24,从而形成具有第二凸缘部分22的连接部分13。(After the annular plate is punched out of the flat metal plate in the blanking step, the inner peripheral edge portion of the annular plate is deformed upward in the burring step. Thus, a hat-shaped intermediate product having an upright tubular portion and an annular plate portion is formed. Thereafter, the outer peripheral portion of the annular plate portion is folded stepwise toward the inner peripheral side of the annular plate portion. Thus, the folded portion 24 constituted by the first folded portion 45 and the second folded portion 49 is formed, thereby forming the connecting portion 13 having the second flange portion 22.)
相关申请的交叉引用
本国际专利申请要求于2018年9月27日向日本专利局提交的日本专利申请No.2018-182047的优先权，并且该日本专利申请No.2018-182047的全部内容通过参引并入本国际申请中。
技术领域
本公开涉及制造具有凸缘部分的连接部分的方法。
背景技术
在用于连接应用于车辆的内燃发动机等的催化转换器和涡轮增压器的已知连接结构中，涡轮增压器的涡轮机壳体通过使用夹持件连接至布置在催化转换器的上游侧的上游管道部分。在这种连接结构中，形成在涡轮机壳体的连接端部处的凸缘部分和形成在上游管道部分的连接端部处的凸缘部分彼此叠置地安置，并且凸缘部分通过夹持件被紧密地保持在一起，使得凸缘部分连接在一起。
在上述连接结构中，从涡轮增压器排放的高温废气通过上游管道部分被引入到催化转换器中。为了防止废气从涡轮机壳体与上游管道部分之间的边界泄漏，必须在凸缘部分的配合表面(连接表面)之间确保高水平的密封性能。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本实用新型申请公开(公开)No.H6-63820
专利文献2：日本专利申请公开(公开)No.2017-74614
发明内容
技术问题
常规地，常见的实践是通过铸造来形成催化转换器的上游管道部分。提供本公开的人员已经考虑到，为了减轻重量，上游管道部分可以通过使金属管道的端部部分弯曲以形成凸缘部分而由金属管道形成。值得注意的是，例如，专利文献1和专利文献2公开了通过使金属管道的端部部分弯曲而不是采用通过夹持件以用于紧固的结构来形成凸缘部分的技术。
在通过使用金属管道形成用于连接的凸缘部分的情况下，可能出现以下问题。首先，通常用作金属管道的焊接管道以如下方式制造。将金属板轧制成管状形状使得相反的边缘抵靠彼此对接。替代性地，将一对半管状金属构件组合成使得一个金属构件的相反两边缘抵靠另一金属构件的相反两边缘对接。随后，焊接对接的部分，从而完成焊接管道。在这种管道的沿该管道的纵向方向的端部部分被弯曲以形成凸缘部分的情况下，由于在凸缘部分的表面上进行焊接而形成阶梯部或凸出部。在这种情况下，连接表面的平坦度劣化，并且密封性能可能劣化。
用于防止平坦度劣化和密封性能劣化的一种能够设想到的措施是使用通过对钢进行拉制等形成的无缝管道(不具有接缝的管道)。然而，这种管道昂贵并且使生产成本增加。
上述问题不限于用于连接涡轮机壳体和上游管道部分的连接结构，并且可以类似地发生在下述连接结构中：在该连接结构中，具有内部流动通道的两个构件通过由夹持件将所述两个构件的凸缘部分紧固在一起而连接在一起，使得内部流动通道彼此连通。
本公开是鉴于上述情况做出的，并且目的是提供一种制造连接部分的方法，该方法可以在抑制生产成本增加的同时确保高水平的密封性能。
问题的解决方案
本公开的一个方面提供了一种制造应用于连接结构的连接部分的方法，在该连接结构中，具有内部流动通道的第一管状部分和第二管状部分连结，内部流动通道彼此连通，设置在第一管状部分上的第一凸缘部分和设置在第二管状部分上的第二凸缘部分通过夹持件连接在一起，该连接部分是具有第一凸缘部分的第一连接部分和具有第二凸缘部分的第二连接部分中的至少一者，该方法包括由平板冲裁出无缝的环形板的冲裁步骤、在冲裁步骤中冲裁出的环形板上进行翻边以在环形板中形成环形板部分和从环形板部分的内周缘立起的直立管状部分的翻边步骤、以及通过将环形板部分从环形板部分的外周缘侧朝向环形板部分的内周缘侧折叠而形成包括至少一个环形折叠部分的凸缘的凸缘形成步骤。
根据该方面，与通过使焊接管道的端部部分弯曲而形成凸缘部分的情况不同，在连接表面上没有形成阶梯部。因此，可以在第一凸缘部分与第二凸缘部分之间的连接边界处确保高水平的密封性能。另外，由于可以通过使用常见的平板形成连接部分，所以不必使用昂贵的基材、比如无缝管道，从而可以抑制生产成本的增加。
在凸缘形成步骤中，环形板部分可以朝向直立管状部分突出的一侧折叠。
根据该方面，折叠部分形成在与连接表面相反的一侧上。因此，可以容易地确保连接表面的平坦度，并且可以提高密封性能。另外，由于通过调节折叠部分的弯曲角度而形成与夹持件的形状匹配的折叠部分，所以可以通过简单的方法形成使令人满意的夹持件紧固成为可能的凸缘部分。即，根据该方面，可以通过简单的方法形成同时实现高水平的密封性能和令人满意的紧固的连接部分。
在凸缘形成步骤中，可以进行折叠以形成多个折叠部分。
根据该方面，当第一凸缘部分和第二凸缘部分通过夹持件被保持在一起时，防止了连接部分的凸缘部分由于来自夹持件的迫压力而容易地或过度地变形。因此，可以形成第一凸缘部分和第二凸缘部分良好连接的连接部分。
直立管状部分可以具有比第一管状部分的外径大并且/或者比第二管状部分的外径大的内径，当直立管状部分的内径大于第一管状部分的外径时，第一管状部分和直立管状部分以第一管状部分插入到直立管状部分中的状态彼此固定，并且当直立管状部分的内径大于第二管状部分的外径时，第二管状部分和直立管状部分以第二管状部分插入到直立管状部分中的状态彼此固定。
根据该方面，连接部分与第一管状部分和第二管状部分单独地形成。因此，与连接部分和第一管状部分或第二管状部分一体地形成的情况相比，可以减小连接部分的直立管状部分的长度。因此，当在翻边步骤中形成直立管状部分时，可以减小翻边深度，从而可以减少发生对环形板的损坏、比如开裂的可能性。因此，可以期望提高产率。此外，由于形成条件的设定和板材料的选择变得更容易，可以使生产更容易。
本公开的其他目的、其他特征以及伴随的优点将由以下参照附图做出的说明而变得明显。
附图说明
[图1]图1是应用根据本公开的连接部分的连接结构的截面图。
[图2]图2是该连接部分的立体截面图。
[图3]图3是V形夹持件的平面图。
[图4A]图4A是冲裁步骤的说明性视图。
[图4B]图4B是翻边步骤的说明性视图。
[图4C]图4C是第一凸缘形成步骤的说明性视图。
[图4D]图4D是第二凸缘形成步骤的说明性视图。
[图4E]图4E是第三凸缘形成步骤的说明性视图。
图4A至图4E是用于描述制造连接部分的方法的一组说明性视图。
具体实施方式
将参照附图描述本公开的一个实施方式。
如图1中所示，在连接结构10中，涡轮增压器的涡轮机壳体11通过连接部分13连接至上游管道部分12，该上游管道部分12连接至催化转换器的上游端部。连接部分13借助于焊接部14固定至上游管道部分12并与上游管道部分12成一体。
涡轮机壳体11容纳在从发动机供应废气时旋转的涡轮机叶轮。涡轮机壳体11通过铸造形成。涡轮机壳体11具有用于将壳体11连结至上游管道部分12(连接部分13)的联接部分15(第一管状部分)。
联接部分15具有近似筒形的管状形状并且具有形成在联接部分15中的气体通道16。在使涡轮机叶轮旋转之后，废气穿过气体通道16。气体通道16内的废气通过设置在气体通道16的下游端部处的出口17排放至涡轮机壳体11的外部，从而将废气引导至上游管道部分12。
在联接部分15的出口17侧上，于联接部分15的外周缘上设置有第一凸缘部分18。第一凸缘部分18形成在联接部分15的整个周部上。第一凸缘部分18具有底表面18a和上表面18b，底表面18a是沿联接部分15的径向方向向外延伸的平坦表面，上表面18b是朝向外侧向下倾斜的倾斜表面。
上游管道部分12(第二管状部分)具有筒形的管状形状并且在上游管道部分12的上游端部处具有入口19。从涡轮机壳体11排放的废气通过入口19流动到上游管道部分12中。在本实施方式中，上游管道部分12借助于压制成形而形成以用于减轻重量。
连接部分13用作用于将上游管道部分12连接至涡轮机壳体11的接合部。如图2中所示，连接部分13具有筒形的管状部分21，该管状部分21在其相反两端部处开口。管状部分21具有比上游管道部分12的外径略大的内径。当连接部分13固定至上游管道部分12时，上游管道部分12的一部分从管状部分21的下游端部侧的开口插入到管状部分21的内部中，并且上游管道部分12的外周表面和管状部分21以这种状态被焊接在一起。
管状部分21具有第二凸缘部分22，第二凸缘部分22设置在管状部分21的上游端部21a处并且在管状部分21的整个周部上延伸。第二凸缘部分22具有与涡轮机壳体11的第一凸缘部分18的突出尺寸对应的突出尺寸。特别地，第二凸缘部分22的突出尺寸设定成使得当连接部分13附接至涡轮机壳体11时，第二凸缘部分22的外周边缘的突出位置与第一凸缘部分18的外周边缘的突出位置近似重合(参见图1)。
第二凸缘部分22具有延伸部分23和折叠部分24。延伸部分23从管状部分21的上游端部21a沿管状部分21的径向方向向外延伸。折叠部分24由于在延伸部分23的外周边缘23a处向内弯曲而形成。延伸部分23具有与第一凸缘部分18的底表面18a平行的平坦表面23b。折叠部分24具有朝向内侧向下倾斜的倾斜表面24a。折叠部分24由于两次折叠而形成并且由第一折叠部分45和第二折叠部分49构成。
连接部分13由金属板通过压制成形而形成，使得上述管状部分21和折叠部分24一体地形成。值得注意的是，稍后将详细描述制造连接部分13的方法。
对于涡轮机壳体11与上游管道部分12之间的连接(连接部分13)，首先，使第二凸缘部分22的延伸部分23(表面23b)与第一凸缘部分18的底表面18a接触，从而使连接部分13相对于涡轮机壳体11布置就位。因此，涡轮机壳体11内的气体通道16、连接部分13的管状部分21内的空间25以及上游管道部分12内的气体通道16彼此连通，从而形成流动通道27。
在这种状态下，以使涡轮机壳体11的第一凸缘部分18和连接部分13的第二凸缘部分22紧密地保持在一起的方式从外周缘侧附接V形夹持件28。如图3中所示，V形夹持件28由彼此面对布置的一对半圆形夹持构件29和30构成。夹持构件29的相反两端部通过螺栓31和螺母32连结至夹持构件30的相反两端部。夹持构件29和30中的每一者都具有近似V形形状的横截面。倾斜部分33的倾斜角度和倾斜部分34的倾斜角度(图1)分别与第一凸缘部分18的上表面18b的倾斜角度和第二凸缘部分22的折叠部分24的倾斜角度近似重合。
当在已经附接有V形夹持件28的状态下拧紧螺母32时，用于使第一凸缘部分18和第二凸缘部分22彼此靠近的迫压力分别通过V形夹持件28的倾斜部分33和34施加至第一凸缘部分18和第二凸缘部分22，从而使两个凸缘部分18和22连接在一起。
第二凸缘部分22的第一折叠部分45的长度L(图1)被确定成使得在V形夹持件28的两个倾斜部分33与34之间的区域中，第一折叠部分45的一部分可以位于延伸部分23与第二折叠部分49之间。即，在上述区域中，第二折叠部分49在第一折叠部分45介于第二折叠部分49与延伸部分23之间的状态下接收来自V形夹持件28的迫压力。
然后，第二凸缘部分22的刚度在夹持件紧固时增加，从而可以抑制第二凸缘部分22的变形。因此，产生了足够的紧固力。另外，在为了涡轮增压器的更换、修理等释放夹持件紧固之后的重新紧固的情况下，连接部分13可以重复地使用而无需更换。
涡轮机壳体11还具有环形凹部35，环形凹部35形成在联接部分15的底部处并且周向地围绕出口17。用作密封件的垫圈36配装到凹部35中。因此，在涡轮机壳体11与连接部分13之间的边界处的密封性能提高，从而可以适当地防止废气的泄漏。值得注意的是，上面提及的环形凹部35和垫圈36在通过第一凸缘部分18与第二凸缘部分22的连接能够确保足够水平的密封性能的情况下可以省略。
接下来，将参照图4描述制造连接部分13的方法。
首先，准备由金属形成并且既没有接缝也没有阶梯部(凹部和突出部)的平板。可以考虑例如使用上述连接结构10的环境来适当地确定平板的材料。优选的是，平板的材料为在耐热性、耐腐蚀性和成形性方面优异的金属材料，比如不锈钢。
随后，将上述平板设置在用于冲裁的模具上，并且，如图4A中所示，借助于冲裁(冲裁步骤)形成环形板41。在本步骤中，对平板进行冲裁使得环形板41具有环形形状。此时，环形板41的内径D被制成小于连接部分13的管状部分21(图2)的内径。
接下来，如图4B中所示，沿着环状板41的内周缘侧形成直立管状部分42(翻边步骤)。在该步骤中，将具有比上面提及的内径D大的直径的冲头从环形板41的下侧推动到环形板41的内周缘部分41a中，以使环形板41的内周缘部分41a向上变形，从而形成直立管状部分42。因此，形成了具有环形板部分(凸缘部分)43的帽状中间产品44。直立管状部分42在连接部分13的完成状态下变成管状部分21，并且直立管状部分42的高度H1(翻边深度)根据管状部分21必须具有的长度设定。
接下来，如图4C中所示，对在上述翻边步骤中形成的中间产品44进行卷边，从而形成第一折叠部分45(第一凸缘形成步骤)。在该步骤中，第一折叠部分45通过在直立管状部分42突出所朝向的一侧中将环状板部分43的外周缘部分朝向内周缘侧折叠而形成。
此后，如图4D中所示，将具有其上形成有第一折叠部分45的环形板部分43的外周缘部分向上变形，从而形成直立部分47(第二凸缘形成步骤)。在该步骤中，环形板部分43的一部分——包括第一折叠部分45的一部分——在直立管状部分42的外周表面42a(参见图4C)与第一折叠部分45的远端端部45a之间的中间位置用作弯曲点的情况下向上弯曲。因此，直立部分47形成为具有比第一折叠部分45的长度L大的高度H2。另外，在直立管状部分42与直立部分47之间形成平坦部分48。平坦部分48在连接部分13的完成状态下变成延伸部分23。
接下来，如图4E中所示，将直立部分47进一步朝向直立管状部分42弯曲以形成第二折叠部分49(第三凸缘形成步骤)。此时，第二折叠部分49的弯曲角度被设定成使得形成倾斜表面24a(参见图2)。因此，第二凸缘部分22形成，并且连接部分13完成。
以上详细描述的本实施方式产生以下优异的效果。
在由平板冲裁出环形板41之后，借助于翻边在环形板41上形成直立管状部分41。此后，执行比如将环形板41的外周缘部分朝向内周缘侧折叠的步骤之类的步骤，从而形成具有第二凸缘部分22的连接部分13。
当使用连接部分13时，在第二凸缘部分22的供第二凸缘部分22连接至第一凸缘部分18(涡轮机壳体11)的连接表面上没有形成阶梯部，并且可以在两个凸缘部分18与22之间的连接边界处确保高水平的密封性能。另外，由于可以通过使用常见的金属平板形成连接部分13，所以不使用昂贵的基材金属，并且因此可以抑制生产成本的增加。
在每个凸缘形成步骤中，将环形板41的外周边缘部分朝向直立管状部分42突出所朝向的那侧折叠，从而形成折叠部分24。
例如，如果将上面提及的外周边缘部分朝向与直立管状部分42突出所朝向的那侧相反的一侧折叠，则该折叠部分构成要与第一凸缘部分18连接的连接表面。在这种结构中，该连接表面的平坦度和该连接表面相对于第一凸缘部分18的连接表面(底表面18a)的平行度劣化，这可能导致密封性能的劣化。另外，在与涡轮机壳体11连接时，V形夹持件28与环状板部分43的在与折叠部分相反的那侧上的一部分接触。因此，必须对环形板部分43进行机械加工以使该部分倾斜。
相比之下，在本实施方式中，由于折叠部分24形成在与连接表面相反的那侧上，所以可以容易地确保连接表面的平坦度，并且可以提高密封性能。另外，由于可以通过调节折叠部分24的弯曲角度而形成倾斜表面24a，所以可以简单地形成具有与V形夹持件28匹配的形状的第二凸缘部分22。即，凭借本结构，可以通过简单的方法形成同时实现高水平的密封性能和令人满意的紧固的连接部分13。
在每个凸缘形成步骤中，将环形板部分43折叠两次，从而形成折叠部分24使得第一折叠部分45介于平坦部分48与第二折叠部分49之间。
在这种情况下，当第一凸缘部分18和第二凸缘部分22通过V形夹持件28被紧密地保持在一起时，防止第二凸缘部分22容易地或过度地变形。因此，第一凸缘部分18和第二凸缘部分22可以良好连接。
值得注意的是，在上述实施方式中，折叠的次数是两次。折叠的次数不限于两次，并且可以根据例如平板的厚度而增加至三次或更多次。
<其他实施方式>
本公开不限于上述实施方式，并且以下实施方式也是可能的。
(1)在上述实施方式中，连接部分13应用于涡轮机壳体11与上游管道部分12之间的连接。本公开不限于此并且可以应用于下述任何连接结构：在该连接结构中，具有内部流动通道的第一管状部分和第二管状部分布置成使得内部流动通道彼此连通，并且设置在第一管状部分上的第一凸缘部分和设置在第二管状部分上的第二凸缘部分通过夹持件被紧固在一起。
(2)在上述实施方式中，使用了无缝的平板。用于形成环形板41的板不限于无缝的平板并且可以是任何板，只要至少通过冲裁步骤形成的环形板41不具有接缝即可。
(3)在上述实施方式中，连接部分13和上游管道部分12单独地形成。这两个部分可以一体地形成为单个本体。这种结构可以通过在翻边步骤中与图4B中所示的情况下的竖向变形量相比增大竖向变形量、从而增加直立管状部分42的高度H1而实现。这种翻边(深拉制)可能增大作用在环形板41上的载荷，从而增加在环形板41中产生裂纹等的可能性。因此，产率可能下降，或者成形条件的设定和材料选择可能变得困难。鉴于此，优选将连接部分13和上游管道部分12形成为单独的构件。
(4)在上述实施方式中，第一凸缘部分18借助于铸造形成。代替地，第一凸缘部分18可以通过将金属平板成形而形成。即，可以采用下述结构：在该结构中，在结构上相似的一对连接部分13布置成彼此面对，并且连接部分13的凸缘部分通过V形夹持件28被紧密地保持在一起，由此两个凸缘部分被连接。
(5)在上述实施方式中，使得连接部分13的管状部分21(直立管状部分42)的内径大于上游管道部分12的外径，上游管道部分12的一部分插入到管状部分21中，并且上游管道部分12和管状部分21焊接在一起。代替地，可以使得管状部分21的外径小于上游管道部分12的内径。在这种情况下，管状部分21的一部分插入到上游管道部分12中，并且管状部分21和上游管道部分12焊接在一起。
已经结合实施方式描述了本公开，但是本公开不限于这些实施方式及其中的结构。此外，本公开涵盖在本公开的等同方案的范围内的各种修改的实施方式以及改型。另外，各种组合和形式、以及甚至仅添加一个元件或者两个或更多个元件的其他组合和形式也落入本公开的范围和思想范围内。
附图标记列表
10 连接结构
12 上游管道部分(第二管状部分)
13 连接部分
15 联接部分(第一管状部分)
18 第一凸缘部分
22 第二凸缘部分
24 折叠部分
27 流动通道
41 环形板
42 直立管状部分
43 环形板部分