JP3606910B2

JP3606910B2 - Flange for spherical joint

Info

Publication number: JP3606910B2
Application number: JP16085594A
Authority: JP
Inventors: 修一西▲崎▼; 克紀大越
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Yutaka Giken Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Yutaka Giken Co Ltd
Priority date: 1994-07-13
Filing date: 1994-07-13
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2020-01-05
Also published as: JPH08165921A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は自動車等に使用される排気管の球面ジョイント部に用いる球面ジョイント用フランジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等においては排気ガスを排出するための排気管がエンジンに接続して設けられる。排気管は比較的長い全長を有するために動作時のエンジンの振動等が直接伝達されると破損するおそれがあり、これを防止するために排気管の途中に振動等による変位を吸収すると共に気密性を保持し得るように構成した球面ジョイントが設けられているのが一般である。
【０００３】
球面ジョイントの一例を図５に示す。排気管50と排気管51とはガスケット52を介して摺動自在に且つ気密性を保持して接合される。その構成は排気管50の端部に嵌合した球面形状を有するガスケット52を排気管50に溶接して固定した球面ジョイント用フランジ53のボス54に接面させ、ガスケット52の球面形状に対応する球面形状を有する球面フランジ55を排気管51に溶接して固定し、フランジ53，55に係合させた連結部材56によって排気管50，51を所定の押圧力で接合させ、振動による変位を吸収するように構成されている。
【０００４】
従来、球面ジョイント用フランジ53は熱間鍛造加工によって形成された後、切削加工によって必要な精度を得るように加工されるものである。即ち、フランジ53に要求される図５に示すＡ，Ｂ，Ｃの平坦性，排気管50の軸方向に対する直角度，ボス54の高さＤの寸法および座面（Ａで示す面）の面粗度の精度を切削加工によって確保してガスケット52とボス54の座面との気密性を確保している。また、フランジ面53ａの排気管50の表面に対応する位置には溶接ヒートマスを確保するための溶接用の突起Ｈが切削加工により形成され、該突起Ｈと排気管50の表面とを溶接して気密性を保持して固定される。Ｗｅは溶接ビードを示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
熱間鍛造加工のみによって球面ジョイント用フランジを形成した場合には、直角度，平坦度および面粗度において所定の精度が確保出来ないといった問題がある。即ち、球面ジョイント用フランジ53のボス54のガスケット52に接面する座面が直角度，平坦度および面粗度において十分な精度を確保できず、ボス54の座面とガスケット52の間の気密性が確保できないといった問題がある。
【０００６】
また熱間鍛造加工では熱を加えることにより球面ジョイント用フランジの表面に酸化スケールが発生するといった問題がある。即ち、球面ジョイント用フランジ53のフランジ面53ａに形成される溶接部の表面に酸化スケールが発生すると、該溶接部と排気管50との溶接時に酸化スケールが障害となって溶接品質が確保できず、溶接強度が低下すると共に、溶接部位の気密性が確保できないといった問題がある。また前記球面ジョイント用フランジ53のボス54のガスケット52に接面する座面に酸化スケールが発生すると、ボス54の座面とガスケット52の間の気密性が確保できないといった問題がある。
【０００７】
従って上記の課題を解決するためには熱間鍛造加工を行った後に、球面ジョイント用フランジに要求される直角度，平坦度および面粗度の精度を得ると共に酸化スケールを除去するために二次加工として切削加工が不可欠となり製造コストが増大するといった問題がある。
【０００８】
また熱間鍛造加工を実施するに当って特殊な設備（例えば加熱炉，熱間鍛造機等）が必要である上に製造作業環境が劣悪なため、近年では製造可能な企業が限定されてきており、製品の調達自由度を阻害する傾向にあるといった問題がある。
【０００９】
本発明は、従来の技術を根本的に改善した全く新規な球面ジョイント用フランジであって、冷間プレス加工によって成型したことで製造コストを低減させると共に、製品の調達自由度を増大することが出来る球面ジョイント用フランジを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る球面ジョイント用フランジは、ガスケットに接面するボスと排気管に溶接されるフランジとを有する球面ジョイント用フランジにおいて、バーリング加工してボスに対応するボス部とフランジに対応するフランジ部を形成した厚さ５mm乃至１０mmの鋼板を、前記ボス部のガスケットに接面する座面を含む外形と前記フランジ部の排気管に溶接される溶接部を含む外形とを拘束して冷間プレス加工を行って、前記座面の直角度，平坦度および面粗度の精度を確保したボスと前記溶接部を所定の形状に形成したフランジとを有し、且つ前記溶接部の形状が排気管と略直交する角状又は突起であることを特徴とする球面ジョイント用フランジである。（尚、ここで『ボス』，『フランジ』は成形後の最終的なものを示し、『ボス部』，『フランジ部』は将来ボス，フランジに成形される部分を示すものとする。以下同様とする。）
【００１１】
【作用】
本発明に係る球面ジョイント用フランジは、冷間プレス加工によって成形したので切削加工を行わずとも直角度，平坦度および面粗度の精度が確保できる。また熱間加工ではないので酸化スケールが発生し難い。
【００１２】
即ち、冷間プレス加工によってバーリングを行ってボス部を立ち上げた際に生じるフランジ部とボス部との突き合わせ部のダレとスプリングバックを矯正するように、ガスケットに接面する座面を含むボス部の外形と、フランジ面に形成される溶接部を含むフランジ部の外形と、を拘束して更に冷間プレス加工を行うことによって座面の直角度，平坦度および面粗度の精度を確保すると同時に、前記溶接部を所定の形状に成形して溶接ヒートマスを確保することができる。また、ボス部の立ち上がり方向に対して往復の冷間プレス加工を行うことによってスプリングバックを矯正してフランジ部とボス部との直角度の精度を確保することが出来る。
【００１３】
従って、ボス部の座面とガスケットとの接面部位の気密性が確保できる。またフランジ面に角状或いは突起からなる溶接部（以下、『溶接用の突起』という）を設けることによって溶接ヒートマスが確保でき、フランジ面に形成される溶接部と排気管との間で良好な溶接品質が確保できる。
【００１４】
【実施例】
図により本発明に係る球面ジョイント用フランジの実施例を具体的に説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の球面ジョイント用フランジの第１実施例〜第３実施例の形状を示す断面図および平面図、図２（ａ）〜（ｃ）は第１実施例〜第３実施例においてバーリング加工により形成されたダレ部を改善した部分拡大図、図３（ａ）〜（c3）は第１実施例〜第３実施例の球面ジョイント用フランジをプレス成型する際の加工工程を示す図、図４（ａ）〜（ｃ）は第１実施例〜第３実施例の球面ジョイント用フランジを設けた球面ジョイントを示す断面説明図である。
【００１５】
図１（ａ）に示す球面ジョイント用フランジは、冷間プレス加工によって成型された第１実施例であり、球面ジョイント用フランジ本体１のフランジ２のフランジ面２ａと、図４に示して後述する排気管15の外周面に対応する嵌合面４との突き合わせ部位を直角に形成したものである。これは図２（ａ）に示すようにボス部３を成型する際のバーリング加工によってボス部３に立てた肉をＦ方向からプレスしてフランジ面２ａと嵌合面４との突き合わせ部位を直角に形成して図中の鎖線で示したダレＥを改善し、溶接部となる溶接用の突起Ｈを形成したものである。
【００１６】
図１（ｂ），（ｃ）は同じく冷間プレス加工によって成型された第２実施例，第３実施例であり、球面ジョイント用フランジ本体１のフランジ面２ａの排気管15の外周面に対応する位置に溶接部となる溶接用の突起Ｈを溝５，段部６を夫々形成することによって設けたものである。これ等は図２（ｂ），（ｃ）に示すようにボス部３をＦ方向からプレスすると共にフランジ面２ａにＧ方向から溝５，段部６を夫々形成して図中の鎖線で示したダレＥを改善し、溶接部となる溶接用の突起Ｈを形成したものである。
【００１７】
一般に冷間プレス成形ではボス部３を立ち上げるバーリング加工を行った際に図２に示したダレＥが生じると共に、スプリングバックが働いてフランジ部２とボス部３との直角度の精度が低下する。また、ダレＥがある状態で排気管15に溶接しようとした場合には、溶接ヒートマスが十分確保出来ず、確実な溶接が出来ないといった問題が生じる。
【００１８】
そこで座面３ａを含むボス部３の外形と、フランジ面２ａに形成される溶接部を含むフランジ部２の外形と、を拘束して更に冷間プレス加工を行うことによって座面３ａの直角度，平坦度および面粗度の精度を確保すると同時に、前記溶接部に溶接用の突起Ｈを成形して溶接ヒートマスを確保することができる。また、ボス部３の立ち上がり方向に対して往復の冷間プレス加工を行うことによってスプリングバックを矯正してフランジ部２とボス部３との直角度の精度を確保することが出来る。
【００１９】
上述のようにフランジ面２ａと嵌合面４との突き合わせ部位を直角に形成した第１実施例の球面ジョイント用フランジ、或いはフランジ面２ａの排気管15の外周面に対応する位置に溝５，段部６を形成した第２実施例および第３実施例の球面ジョイント用フランジを成型するためには、図３（ａ）〜（c1,c2,c3）に示す順序で冷間プレス加工を行うことで上記球面ジョイント用フランジを得ることが出来る。
【００２０】
即ち、図３（ａ）に示す厚さ５ｍｍ乃至10ｍｍの鋼板からなる母材１に所定の径を穿孔するピアス加工の後、図３（ｂ）に示すように母材１をダイ７とパット11に挟持して固定した後、パンチ13によってピアスの周囲を立ち上げフランジ部２とボス部３を形成するバーリング加工を行う。この時フランジ面２ａと嵌合面４との突き合わせ部位にダレＥが形成された状態である。
【００２１】
次に図３（ｃ１）に示すようにフランジ面２ａに対応する面を平坦面で構成したダイ８とパット12とで母材１を挟持してパンチ14によって直角成型加工を行いボス部３の高さ寸法および平坦度、ボス部３の座面３ａと嵌合面４との直角度、フランジ部２の両面の平坦度およびフランジ部２の両面と嵌合面４との直角度等を正確に形成する。この時、フランジ面２ａと嵌合面４との突き合わせ部位を直角に形成したことで図３（ｂ）に示すダレＥが改善され、溶接用の突起Ｈを形成することが出来る。またボス部３の立ち上がり方向に対して往復の冷間プレス加工を行うことでスプリングバックを矯正することが出来る。
【００２２】
また前記直角成型加工の代わりに図３（ｃ２），（ｃ３）に夫々示すようにフランジ面２ａに対応する面に凸部を形成したダイ９または段部を形成したダイ10とパット12とで母材１を挟持してパンチ14によって溝５または段部６を形成する成型加工を行うことで上述と同様にボス部３の高さ寸法および平坦度、ボス部３の座面３ａと嵌合面４との直角度、フランジ部２の両面の平坦度およびフランジ部２の両面と嵌合面４との直角度等を正確に形成すると共に、フランジ面２ａの排気管15の外周面に対応する位置に溝５，段部６を形成することでダレＥが改善され、溶接用の突起Ｈを形成することが出来る。またこの時、ボス部３の立ち上がり方向に対して往復の冷間プレス加工を行うことでスプリングバックを矯正することが出来る。
【００２３】
次に上述の球面ジョイント用フランジを球面ジョイントに設けた場合の構成を図４（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図４（ａ）はフランジ面２ａと嵌合面４との突き合わせ部位を直角に形成した第１実施例の球面ジョイント用フランジを用いたものである。
【００２４】
略等しい径を有して摺動自在に接続される排気管15，16は一方がエンジン側に連なり、他方が排気ガスを大気中に排気する排気口側に連なるように構成される。排気管15の外周端部には該排気管15の外径に対応する内径を有すると共に外形が球状面17ａを有し、更に軸方向に直交する当接面17ｂを有するガスケット17が嵌合されている。ガスケット17に隣接して排気管15の外周上には排気管15の外径に対応する径を有する嵌合面４を有する球面ジョイント用フランジ１が嵌合されている。
【００２５】
球面ジョイント用フランジ１はフランジ面２ａと嵌合面４との突き合わせ部位に形成した溶接用の突起Ｈと排気管15との間で溶接される。（Ｗｅは溶接ビードを示す。）この時、排気管15の軸方向にフランジ２が直交し、且つ気密性を保持した状態で固定される。フランジ面２ａと嵌合面４との突き合わせ部位のダレＥを改善して溶接用の突起Ｈを設けたことによって溶接ヒートマスの確保が出来、確実に溶接が出来る。
【００２６】
排気管16の外周端部にはガスケット17の球状面17ａに対応する形状を有する球面フランジ18が嵌合され排気管16に溶接することで気密性を保持して固定されている。球面フランジ18のフランジ18ａと球面ジョイント用フランジ１のフランジ２には夫々対応する所定の位置に孔が穿孔される。そして該孔にはスプリング19の弾性力によってフランジ２，18ａを所定の押圧力で押圧する機能を有するように構成した連結部材20が係合されている。
【００２７】
連結部材20によって球面ジョイント用フランジ１のボス３の座面３ａとガスケット17の当接面17ｂとを密接に接面させると共に、ガスケット17の球状面17ａと球面フランジ18の当接面18ｂとを密接に接面させることで排気管15，16の接続部の気密性を保持することが出来る。また動作時のエンジンの振動等を連結部材20が吸収して排気管の破損を防止することが出来る。
【００２８】
図４（ｂ），（ｃ）はフランジ面２ａの排気管15の外周面に対応する位置に溝５，段部６を夫々形成することにより溶接用の突起Ｈを形成した第２実施例および第３実施例の球面ジョイント用フランジを用いて夫々球面ジョイントを構成したものである。これ等のような球面ジョイント用フランジにおいても夫々の溶接用の突起Ｈによって溶接ヒートマスの確保が出来ることで排気管15に対して確実に溶接が出来、上述と同様の効果を有するものである。
【００２９】
前記実施例の溶接用の突起Ｈを形成するための溝５は平面からなる溝で構成したが、曲面或いは曲面と平面からなる溝で構成することでも良い。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係る球面ジョイント用フランジは、上述の如き構成と作用とを有するので、冷間プレス加工によって球面ジョイント用フランジを成形したことで、従来の熱間鍛造加工によって形成した場合と異なり、切削加工を行わずとも直角度，平坦度および面粗度の精度が確保できる。また熱を加えないので酸化スケールが発生し難い。従って切削加工が不要であるため製造コストが低減できる。
【００３１】
冷間プレス加工によってバーリングを行ってボス部を立ち上げた際に生じるフランジ部とボス部との突き合わせ部のダレとスプリングバックとを矯正したことによって球面ジョイント用フランジを冷間プレス加工で成形出来るので有利である。
【００３２】
即ち、前記ダレが形成されたフランジ面の溶接部に溶接用の突起を成形したことで溶接ヒートマスが確保でき、フランジ面に形成される溶接部と排気管との間で良好な溶接品質が確保できる。従って溶接強度を確保できると共に、溶接部位の気密性が確保できる。
【００３３】
また、ボス部の立ち上がり方向に対して往復の冷間プレス加工を行うことによって前記戻り応力を開放してフランジ部とボス部との直角度の精度を確保することが出来る。またボスの座面のボスの軸に対する直角度，平坦度および面粗度の精度が確保できるので該座面とガスケットとが接面する部位の気密性が確保できる。
【００３４】
また熱間鍛造加工を行うような特殊な設備が不要であるので加工設備が低減できる上、製造作業環境が良好であるので比較的容易に製造出来る。従って製品の調達自由度が増大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の球面ジョイント用フランジの第１実施例〜第３実施例の形状を示す断面図および平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は第１実施例〜第３実施例においてバーリング加工により形成されたダレ部を改善した部分拡大図である。
【図３】（ａ）〜（c3）は第１実施例〜第３実施例の球面ジョイント用フランジをプレス成型する際の加工工程を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は第１実施例〜第３実施例の球面ジョイント用フランジを設けた球面ジョイントを示す断面説明図である。
【図５】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１…球面ジョイント用フランジ本体（母材）、２…フランジ，フランジ部、２ａ…フランジ面、３…ボス，ボス部、３ａ…座面、４…嵌合面、５…溝、６…段部、７〜10…ダイ、11，12…パット、13，14…パンチ、15，16…排気管、17…ガスケット、17ａ…球状面、17ｂ…当接面、18…球面フランジ、18ａ…フランジ、19…スプリング、20…連結部材、Ｅ…ダレ、Ｈ…突起、Ｗｅ…溶接ビード[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a spherical joint flange used for a spherical joint part of an exhaust pipe used in an automobile or the like.
[0002]
[Prior art]
In an automobile or the like, an exhaust pipe for discharging exhaust gas is provided in connection with the engine. Since the exhaust pipe has a relatively long overall length, it may be damaged if the vibrations of the engine during operation are directly transmitted. In order to prevent this, the displacement due to vibrations etc. is absorbed in the middle of the exhaust pipe and the airtightness In general, a spherical joint configured so as to maintain the property is provided.
[0003]
An example of a spherical joint is shown in FIG. The exhaust pipe 50 and the exhaust pipe 51 are joined through a gasket 52 so as to be slidable and airtight. The configuration is such that a spherical gasket 52 fitted to the end of the exhaust pipe 50 is brought into contact with a boss 54 of a spherical joint flange 53 fixed by welding to the exhaust pipe 50, and corresponds to the spherical shape of the gasket 52. A spherical flange 55 having a spherical shape is welded and fixed to the exhaust pipe 51, and the exhaust pipes 50 and 51 are joined with a predetermined pressing force by a connecting member 56 engaged with the flanges 53 and 55, thereby absorbing the displacement caused by vibration. Is configured to do.
[0004]
Conventionally, the spherical joint flange 53 is formed by hot forging and then processed so as to obtain necessary accuracy by cutting. That is, the flatness of A, B and C shown in FIG. 5 required for the flange 53, the perpendicularity to the axial direction of the exhaust pipe 50, the dimension of the height D of the boss 54, and the surface of the seat surface (surface indicated by A) The accuracy of roughness is ensured by cutting, and the airtightness between the gasket 52 and the seating surface of the boss 54 is ensured. Further, a welding projection H for securing a welding heat mass is formed by cutting at a position corresponding to the surface of the exhaust pipe 50 of the flange surface 53a, and the projection H and the surface of the exhaust pipe 50 are welded. It is fixed with airtightness. We indicates a weld bead.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When the spherical joint flange is formed only by hot forging, there is a problem that a predetermined accuracy cannot be secured in the perpendicularity, flatness, and surface roughness. That is, the seating surface that contacts the gasket 52 of the boss 54 of the flange 53 for the spherical joint cannot secure sufficient accuracy in the squareness, flatness, and surface roughness, and the airtightness between the seating surface of the boss 54 and the gasket 52 cannot be ensured. There is a problem that sex cannot be secured.
[0006]
Further, in hot forging, there is a problem that oxide scale is generated on the surface of the flange for spherical joint by applying heat. That is, if an oxide scale is generated on the surface of the welded portion formed on the flange surface 53a of the spherical joint flange 53, the oxide scale becomes an obstacle when welding the welded portion and the exhaust pipe 50, so that the welding quality cannot be ensured. There are problems that the welding strength is lowered and the airtightness of the welded part cannot be secured. Further, when an oxide scale is generated on the seating surface of the spherical joint flange 53 that contacts the gasket 52 of the boss 54, there is a problem that the airtightness between the seating surface of the boss 54 and the gasket 52 cannot be secured.
[0007]
Therefore, in order to solve the above problems, after performing hot forging, the secondary angle is obtained in order to obtain the squareness, flatness and surface roughness accuracy required for the spherical joint flange and to remove the oxide scale. There is a problem in that cutting is indispensable as processing and manufacturing cost increases.
[0008]
In addition, special equipment (for example, a heating furnace, a hot forging machine, etc.) is required to perform hot forging, and the manufacturing work environment is poor. However, there is a problem that the degree of freedom of procurement of products tends to be hindered.
[0009]
The present invention is a completely new spherical joint flange, which is a radical improvement over the prior art, and can be manufactured by cold pressing to reduce manufacturing costs and increase the degree of product procurement. An object of the present invention is to provide a flange for a spherical joint that can be formed.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The spherical joint flange according to the present invention is a spherical joint flange having a boss contacting the gasket and a flange welded to the exhaust pipe, and a boss portion corresponding to the boss by burring and a flange portion corresponding to the flange. The steel plate having a thickness of 5 mm to 10 mm formed with a cold press is constrained between the outer shape including the seat surface contacting the gasket of the boss portion and the outer shape including the welded portion welded to the exhaust pipe of the flange portion. A boss that has been processed to ensure the accuracy of the perpendicularity, flatness, and surface roughness of the seating surface, and a flange having the welded portion formed in a predetermined shape, and the shape of the welded portion is an exhaust pipe It is a flange for spherical joints characterized in that it is a square shape or a protrusion substantially orthogonal to each other. (Here, “boss” and “flange” indicate final parts after molding, and “boss part” and “flange part” indicate parts that will be formed in the future bosses and flanges. And)
[0011]
[Action]
Since the spherical joint flange according to the present invention is formed by cold pressing, accuracy of perpendicularity, flatness and surface roughness can be ensured without performing cutting. In addition, since it is not hot working, oxide scale hardly occurs.
[0012]
That is, a boss including a seating surface that contacts the gasket so as to correct the sagging and springback of the butt portion of the flange portion and the boss portion that are generated when the boss portion is raised by performing burring by cold pressing. The accuracy of the squareness, flatness and surface roughness of the seating surface is ensured by constraining the outer shape of the part and the outer shape of the flange part including the welded part formed on the flange surface and further performing cold pressing. At the same time, the welded heat mass can be secured by forming the welded portion into a predetermined shape. Further, by performing reciprocal cold pressing in the rising direction of the boss portion, the spring back can be corrected to ensure the accuracy of the perpendicularity between the flange portion and the boss portion.
[0013]
Therefore, the airtightness of the contact surface part between the seating surface of the boss part and the gasket can be ensured. In addition, by providing a welded portion made of a square or a protrusion on the flange surface (hereinafter referred to as “welding protrusion”), a welding heat mass can be secured, and a good gap is achieved between the welded portion formed on the flange surface and the exhaust pipe. Welding quality can be secured.
[0014]
【Example】
Embodiments of the spherical joint flange according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views and plan views showing the shapes of the first to third embodiments of the flange for spherical joint of the present invention, and FIGS. 2A to 2C are the first embodiment. FIG. 3A to FIG. 3C are press-molded flanges for spherical joints according to the first to third embodiments. FIG. 3 (a) to FIG. FIGS. 4A to 4C are cross-sectional explanatory views showing a spherical joint provided with a spherical joint flange according to the first to third embodiments.
[0015]
The spherical joint flange shown in FIG. 1 (a) is a first embodiment molded by cold pressing, and is shown in FIG. 4 and will be described later with reference to the flange surface 2a of the flange 2 of the spherical joint flange body 1. The abutting portion with the fitting surface 4 corresponding to the outer peripheral surface of the exhaust pipe 15 is formed at a right angle. This is because, as shown in FIG. 2 (a), the meat raised on the boss portion 3 is pressed from the F direction by burring when the boss portion 3 is molded, and the butt portion between the flange surface 2a and the fitting surface 4 is perpendicular. The sagging E shown by the chain line in the figure is improved to form a welding projection H to be a welded portion.
[0016]
FIGS. 1B and 1C are second and third embodiments which are also formed by cold pressing, and correspond to the outer peripheral surface of the exhaust pipe 15 of the flange surface 2a of the flange body 1 for spherical joint. In this position, a projection H for welding serving as a welded portion is provided by forming the groove 5 and the stepped portion 6 respectively. As shown in FIGS. 2B and 2C, the boss 3 is pressed from the F direction, and the groove 5 and the step 6 are formed in the flange surface 2a from the G direction, respectively, and are indicated by chain lines in the figure. The sagging E is improved to form a welding projection H to be a welded portion.
[0017]
In general, in cold press forming, when the burring process for raising the boss part 3 is performed, the sag E shown in FIG. 2 is generated, and the accuracy of the perpendicularity between the flange part 2 and the boss part 3 is lowered due to the spring back. To do. Further, when welding is attempted to the exhaust pipe 15 with the sag E, there is a problem that a sufficient welding heat mass cannot be ensured and reliable welding cannot be performed.
[0018]
Therefore, by restraining the outer shape of the boss portion 3 including the seat surface 3a and the outer shape of the flange portion 2 including the welded portion formed on the flange surface 2a, and performing cold pressing further, the perpendicularity of the seat surface 3a , The accuracy of flatness and surface roughness can be secured, and at the same time, a welding projection H can be formed on the welded portion to secure a welding heat mass. Further, by performing reciprocal cold pressing in the rising direction of the boss portion 3, the spring back can be corrected and the accuracy of the perpendicularity between the flange portion 2 and the boss portion 3 can be ensured.
[0019]
As described above, the spherical joint flange of the first embodiment in which the abutting portion between the flange surface 2a and the fitting surface 4 is formed at a right angle, or the groove 5 at a position corresponding to the outer peripheral surface of the exhaust pipe 15 of the flange surface 2a. In order to mold the spherical joint flanges of the second and third embodiments in which the step 6 is formed, cold pressing is performed in the order shown in FIGS. 3 (a) to (c1, c2, c3). Thus, the flange for spherical joint can be obtained.
[0020]
That is, after the piercing process in which a predetermined diameter is drilled in the base material 1 made of a steel plate having a thickness of 5 to 10 mm shown in FIG. 3A, the base material 1 is put on the die 7 and the pad as shown in FIG. After being pinched and fixed to 11, piercing is performed around the piercing by the punch 13 to perform burring processing for forming the flange portion 2 and the boss portion 3. At this time, the sag E is formed at the abutting portion between the flange surface 2 a and the fitting surface 4.
[0021]
Next, as shown in FIG. 3 (c1), the base material 1 is sandwiched between a die 8 and a pad 12 whose surface corresponding to the flange surface 2a is a flat surface, and right-angle molding is performed by a punch 14, and the boss portion 3 is formed. Accurate height and flatness, perpendicularity between the seating surface 3a of the boss 3 and the fitting surface 4, flatness of both sides of the flange 2 and perpendicularity between both sides of the flange 2 and the fitting surface 4 To form. At this time, the sag E shown in FIG. 3B is improved by forming the butted portion of the flange surface 2a and the fitting surface 4 at a right angle, and the projection H for welding can be formed. Further, the spring back can be corrected by reciprocating cold pressing in the rising direction of the boss 3.
[0022]
Further, instead of the right-angle molding, as shown in FIGS. 3 (c2) and 3 (c3), a die 9 having a convex portion on a surface corresponding to the flange surface 2a or a die 10 having a stepped portion and a pad 12 are used. By performing the molding process of forming the groove 5 or the stepped portion 6 with the punch 14 while holding the base material 1, the height dimension and flatness of the boss portion 3 and the seating surface 3a of the boss portion 3 are fitted in the same manner as described above. The right angle with the surface 4, the flatness of both surfaces of the flange portion 2, and the right angle between both surfaces of the flange portion 2 and the fitting surface 4 are accurately formed, and corresponds to the outer peripheral surface of the exhaust pipe 15 of the flange surface 2 a. By forming the groove 5 and the stepped portion 6 at the position where the welding is performed, the sagging E is improved, and the welding projection H can be formed. At this time, the spring back can be corrected by reciprocating cold pressing in the rising direction of the boss 3.
[0023]
Next, a configuration when the above-described spherical joint flange is provided on the spherical joint will be described with reference to FIGS. FIG. 4A shows the spherical joint flange of the first embodiment in which the butted portion of the flange surface 2a and the fitting surface 4 is formed at a right angle.
[0024]
One of the exhaust pipes 15 and 16 having substantially the same diameter and slidably connected is connected to the engine side, and the other is connected to the exhaust port side that exhausts exhaust gas into the atmosphere. A gasket 17 having an inner diameter corresponding to the outer diameter of the exhaust pipe 15, an outer shape having a spherical surface 17a, and a contact surface 17b orthogonal to the axial direction is fitted to the outer peripheral end of the exhaust pipe 15. ing. A spherical joint flange 1 having a fitting surface 4 having a diameter corresponding to the outer diameter of the exhaust pipe 15 is fitted on the outer periphery of the exhaust pipe 15 adjacent to the gasket 17.
[0025]
The spherical joint flange 1 is welded between a welding projection H formed at a butt portion between the flange surface 2 a and the fitting surface 4 and the exhaust pipe 15. (We indicates a weld bead.) At this time, the flange 2 is orthogonal to the axial direction of the exhaust pipe 15 and is fixed in a state of maintaining airtightness. By improving the sag E of the abutting portion between the flange surface 2a and the fitting surface 4 and providing the projection H for welding, a welding heat mass can be secured and welding can be performed reliably.
[0026]
A spherical flange 18 having a shape corresponding to the spherical surface 17a of the gasket 17 is fitted to the outer peripheral end of the exhaust pipe 16, and is welded to the exhaust pipe 16 so as to maintain airtightness and be fixed. Holes are drilled at predetermined positions on the flange 18a of the spherical flange 18 and the flange 2 of the spherical joint flange 1 respectively. A connecting member 20 configured to have a function of pressing the flanges 2 and 18 a with a predetermined pressing force by the elastic force of the spring 19 is engaged with the hole.
[0027]
The connecting member 20 causes the seating surface 3a of the boss 3 of the spherical joint flange 1 and the contact surface 17b of the gasket 17 to closely contact each other, and the spherical surface 17a of the gasket 17 and the contact surface 18b of the spherical flange 18 are connected. By tightly contacting the surfaces, the airtightness of the connecting portions of the exhaust pipes 15 and 16 can be maintained. Further, the connecting member 20 can absorb vibrations of the engine during operation, and the exhaust pipe can be prevented from being damaged.
[0028]
4 (b) and 4 (c) show a second embodiment in which a projection H for welding is formed by forming a groove 5 and a step 6 at positions corresponding to the outer peripheral surface of the exhaust pipe 15 of the flange surface 2a. Spherical joints are constructed using the spherical joint flanges of the third embodiment. Even in such spherical joint flanges, the welding heat mass can be secured by the respective welding projections H, so that the exhaust pipe 15 can be reliably welded and have the same effects as described above.
[0029]
Although the groove 5 for forming the welding projection H of the above embodiment is formed of a flat groove, it may be formed of a curved surface or a groove formed of a curved surface and a flat surface.
[0030]
【The invention's effect】
Since the spherical joint flange according to the present invention has the above-described configuration and action, the spherical joint flange is formed by cold pressing, and unlike the case of forming by conventional hot forging, cutting is performed. Accuracy of perpendicularity, flatness and surface roughness can be secured without processing. Also, since no heat is applied, oxide scale is unlikely to occur. Therefore, the manufacturing cost can be reduced because cutting is not required.
[0031]
Spherical joint flanges can be formed by cold pressing by correcting the sag and springback of the butt portion of the flange and boss that occurs when the boss is raised by burring by cold pressing. This is advantageous.
[0032]
In other words, welding heat mass can be secured by forming a welding projection on the welded portion of the flange surface where the sagging is formed, and good weld quality is ensured between the welded portion formed on the flange surface and the exhaust pipe. it can. Therefore, the welding strength can be ensured and the airtightness of the welded portion can be ensured.
[0033]
In addition, the return stress can be released by performing reciprocal cold pressing in the rising direction of the boss portion, and the accuracy of the perpendicularity between the flange portion and the boss portion can be ensured. Further, since the accuracy of the perpendicularity, flatness and surface roughness of the boss seat surface with respect to the boss axis can be ensured, the airtightness of the portion where the seat surface and the gasket are in contact can be ensured.
[0034]
In addition, since special equipment for performing hot forging is not required, the processing equipment can be reduced, and the manufacturing work environment is good, so that it can be manufactured relatively easily. Accordingly, the degree of freedom of product procurement increases.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1C are a sectional view and a plan view showing shapes of first to third embodiments of a flange for a spherical joint according to the present invention.
FIGS. 2A to 2C are partial enlarged views of an improved sagging portion formed by burring in the first to third embodiments.
FIGS. 3A to 3C are diagrams showing processing steps when press-molding the spherical joint flange according to the first to third embodiments. FIGS.
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional explanatory views showing spherical joints provided with flanges for spherical joints according to first to third embodiments.
FIG. 5 is a diagram illustrating a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flange main body (base material) for spherical joint, 2 ... Flange, flange part, 2a ... Flange surface, 3 ... Boss, boss part, 3a ... Seat surface, 4 ... Fitting surface, 5 ... Groove, 6 ... Step part 7-10: Die, 11, 12, Pad, 13, 14 ... Punch, 15, 16 ... Exhaust pipe, 17 ... Gasket, 17a ... Spherical surface, 17b ... Abutting surface, 18 ... Spherical flange, 18a ... Flange, 19 ... spring, 20 ... connecting member, E ... sag, H ... protrusion, We ... weld bead

Claims

In a spherical joint flange having a boss contacting the gasket and a flange welded to the exhaust pipe, a steel plate having a thickness of 5 mm to 10 mm formed by burring to form a boss corresponding to the boss and a flange corresponding to the flange The outer shape including the seating surface that contacts the gasket of the boss portion and the outer shape including the welded portion welded to the exhaust pipe of the flange portion are constrained and subjected to cold pressing, so that It has a boss that ensures accuracy of angle, flatness, and surface roughness, and a flange in which the weld is formed in a predetermined shape, and the shape of the weld is a square or protrusion that is substantially orthogonal to the exhaust pipe. A flange for spherical joints.