JP6156990B2

JP6156990B2 - Piping device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP6156990B2
Application number: JP2013150865A
Authority: JP
Inventors: 直久河野; 啓太西川; 健治郎篠原
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2033-07-19
Also published as: JP2015021443A

Description

本願発明は、内燃機関において、例えばＥＧＲ装置の一部を構成するＥＧＲガス導入管路のような配管装置に関するものである。 The present invention relates to a piping apparatus such as an EGR gas introduction pipe constituting a part of an EGR apparatus in an internal combustion engine.

車両用内燃機関において、燃費向上等のために排気ガスを吸気系に還流させることは広く行われており、ＥＧＲガスが流れるＥＧＲガス導入管路にＥＧＲクーラを設けることも広く行われている。 In an internal combustion engine for vehicles, exhaust gas is recirculated to an intake system in order to improve fuel efficiency, and an EGR cooler is also widely provided in an EGR gas introduction pipe through which EGR gas flows.

ＥＧＲガス導入管路の始端は排気系部材に接続されて、ＥＧＲガス導入管路の終端はシリンダヘッドのような吸気側部材に接続されており、その配管構造として特許文献１には、ＥＧＲガス導入管路の始端を排気マニホールドの集合部に接続して、終端をシリンダヘッドに接続することが記載されており、特許文献２には、ＥＧＲガス導入管路の始端を触媒ケースの先窄まり状終端部に接続し、終端を排気マニホールドのフランジに固定することが開示されている。 Beginning of EGR gas inlet conduit connected to the exhaust system member, the end of the EGR gas introduction pipe is connected to the intake side member such as the cylinder head, in Patent Document 1 as a piping structure, EGR gas Patent Document 2 describes that the start end of the introduction pipe is connected to the collecting portion of the exhaust manifold and the end is connected to the cylinder head. Patent Document 2 describes that the start end of the EGR gas introduction pipe is tapered in the catalyst case. And connecting the end to the flange of the exhaust manifold.

特開平１０−１２２０６１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-122201 特開２００４−２７８３４２号公報JP 2004-278342 A

さて、ＥＧＲガス導入管路には排気系部材の熱膨張による外力等の負荷等が作用するものであり、このため、例えばシリンダヘッドに固定されている終端部が一定方向に倒れる傾向を呈することがある。触媒ケース７等の排気管は高温になって大きく熱膨張することから、ＥＧＲ導入管路も大きく引っ張られるため、ＥＧＲ導入管路の下流部には大きな曲げ力が作用している。しかるに、特許文献１，２はこのような倒れに対する配慮は成されておらず、このため、ＥＧＲガス導入管路とフランジとの接合強度箇所に大きな応力が集中して、接合部又はその周辺部が破断するおそれもある。 A load such as an external force due to the thermal expansion of the exhaust system member acts on the EGR gas introduction pipe line. For this reason, for example, the terminal portion fixed to the cylinder head tends to fall in a certain direction. There is. Since the exhaust pipe of the catalyst case 7 and the like is heated to a large temperature and greatly expands, the EGR introduction pipe is also pulled greatly, and a large bending force acts on the downstream portion of the EGR introduction pipe. However, Patent Documents 1 and 2 do not give consideration to such a collapse, and for this reason, a large stress concentrates on the joint strength location between the EGR gas introduction pipe and the flange, and the joint or its peripheral part. May break.

この点については、ＥＧＲガス導入管路の倒れを阻止する補強部材をフランジにロウ付け又は溶接したらよいと云える。しかし、ロウ付け又は溶接するとフランジ板に反りが発生することがあるため、ボルトでフランジを例えばシリンダヘッドに締結すると、フランジ板がシリンダヘッドに密着しなくなったり、ボルト締結に伴う応力がロウ付け箇所又は溶接箇所に発生して、ロウ付け箇所や溶接箇所の縁部に割れが発生するおそれも懸念される。 In this regard, it can be said that a reinforcing member that prevents the EGR gas introduction pipe from collapsing may be brazed or welded to the flange. However, since the flange plate may be warped when brazed or welded, if the flange is fastened to the cylinder head with a bolt, for example, the flange plate will not adhere to the cylinder head, or the stress associated with bolt fastening may be Alternatively, there is a concern that the crack may occur at the welded part and at the edge of the brazed part or the welded part.

また、ロウ付けは、一般に、ロウを所定箇所に配置してから加熱炉で溶融することで行われるが、フランジ板の僅かな傾き等により、ロウが接合箇所の外に流れ出て接合不良を発生させるおそれもある。 In general, brazing is performed by placing the brazing in a predetermined place and then melting it in a heating furnace. However, due to a slight inclination of the flange plate, the brazing flows out of the joining place and causes poor joining. There is also a risk of causing it.

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、フランジ板に補強部材を設けた配管装置において、ロウ付けや溶接に伴う不具合を防止せんとするものである。 The present invention has been made in view of such a current situation, and is intended to prevent problems associated with brazing and welding in a piping device in which a reinforcing member is provided on a flange plate.

本願発明の配管装置は、金属製のパイプ材とその一端に固定されたフランジ板、及び、前記パイプ材の倒れを抑制する補強部材とを有しており、前記フランジ板にはボルトで締結するための取り付け穴が空いている一方、前記補強部材は前記フランジ板にロウ付けされている構成であって、
前記フランジ板のうち周方向に沿った１か所又は複数箇所に、他の部位から段落ちして薄肉化された凹所が、前記当該フランジ板の外周の外側まで開放された状態に形成されており、このため、前記凹所の内周面はループ状に連続することなく途切れている一方、
前記補強部材には、前記凹所に入り込む脚部が形成されており、前記脚部のみが前記凹所の底面にロウ付けされている。 The piping device of the present invention has a metal pipe member, a flange plate fixed to one end thereof, and a reinforcing member that suppresses the collapse of the pipe member, and is fastened to the flange plate with a bolt. while mounting holes are free for, the reinforcing member is a structure that morning brazing to the flange plate,
In one or a plurality of locations along the circumferential direction of the flange plate, recesses that are stepped down and thinned from other portions are formed so as to be open to the outside of the outer periphery of the flange plate. For this reason, while the inner peripheral surface of the recess is interrupted without being continuous in a loop shape,
The reinforcing member is formed with a leg portion that enters the recess, and only the leg portion is brazed to the bottom surface of the recess.

凹所の形態は補強部材の形状や大きさによって規定される。また、凹所の数は複数の場合もあるし、１か箇所だけの場合も有り得る。 The form of the recess is defined by the shape and size of the reinforcing member. The number of concave plant to some cases of multiple, there may be the case only 1 or locations.

本願発明では、補強部材はフランジ板のうち強度が部分的に弱くなっている薄肉の凹所にロウ付けされているため、補強部材の接合部に反り等が発生していても、ボルトでフランジ板を相手部材に締結すると、凹所が変形することで反り等が吸収され、フランジ板を全体にわたって相手材に密着させることができる。従って、補強部材を設けたことに起因してフランジ板の密着性が低下することを防止できる。 In the present invention, since the reinforcing member is morning brazing in a recess of the thin strength of the flange plate is weakened in part, be warp has occurred in the joint portion of the reinforcing member, a bolt When the flange plate is fastened to the mating member, warping or the like is absorbed by the deformation of the recess, and the flange plate can be closely attached to the mating material throughout. Therefore, it can prevent that the adhesiveness of a flange board falls by having provided the reinforcement member.

また、上記のとおり、フランジ板の凹所に反りが発生しても、ボルトによるフランジ板の締結に伴って凹所が全体的に変形するため、変形に伴う応力がロウ付け箇所に集中することはなくて、割れや剥離の発生を防止できる。 Further, as described above, even if warpage occurs in the recesses of the flange plate, the recess with the fastening of the flange plate by bolts to overall deformation, stress due to deformation is concentrated on brazing箇plants There is nothing, and the occurrence of cracking and peeling can be prevented.

更に、ロウ付けに際しては、凹所の内周が壁又は堰の役割を果たすため、ロウが接合部の外側に流れる出ることを防止して不良品の発生を防止できると共に、肉盛されたロウは凹所の内部に収まっているため、見栄えもよい。 In addition, when brazing, the inner periphery of the recess serves as a wall or a weir, so that it is possible to prevent the solder from flowing out of the joint, thereby preventing the generation of defective products, Because it is inside the recess, it looks good.

（Ａ）は実施形態の正面図、（Ｂ）はステーを表示した状態での（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図である。(A) is a front view of an embodiment, (B) is a BB view sectional view of (A) in the state where a stay was displayed. 側面図である。It is a side view. （Ａ）は平面図、（Ｂ）は部分的な側面図、（Ｃ）は図２のIIIC-IIIC 視断面図である。(A) is a plan view, (B) is a partial side view, and (C) is a sectional view taken along line IIIC-IIIC in FIG. （Ａ）は要部の正面図、（Ｂ）は要部の破断正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ視断面図、（Ｄ）は（Ｂ）の矢印Ｄの方向から見た補強部材の図、（Ｅ）は分離斜視図である。(A) is a front view of the main part, (B) is a cutaway front view of the main part, (C) is a sectional view taken along the line CC of (B), and (D) is viewed from the direction of arrow D in (B). (E) is an exploded perspective view of the reinforcing member.

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は車両用内燃機関に適用している。以下の説明では方向を特定するため上下・左右・前後の文言を使用するが、上下は鉛直線の方向であり、前後はクランク軸及びシリンダボアに対して直交した方向であり、左右はクランク軸の長手方向である。前後・左右は、運転者を基準にした方向でもある。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is applied to a vehicle internal combustion engine. In the following description, the terms “up”, “left”, “right”, “front” and “front” are used to specify the direction, but “up” and “down” are directions of a vertical line, “front” and “down” are directions perpendicular to the crankshaft and It is the longitudinal direction. The front / rear and left / right directions are also based on the driver.

(1).概要
本実施形態の内燃機関は、シリンダブロック１とその上面に固定されたシリンダヘッド２とを有する機関本体を備えており、機関本体は、クランク軸（図示せず）を左右長手の姿勢にした横向きで車両に搭載されている。本実施形態の内燃機関は３気筒であり、シリンダヘッド２の前面２ａに、３つの排気ポート３が左右に並んで開口していると共に、排気ポート３に連通した排気マニホールド４が固定されている。敢えて述べる必要はないが、シリンダヘッド２の後面には、吸気ポートが開口していると共に吸気マニホールドが固定されている。 (1). Overview The internal combustion engine of the present embodiment includes an engine body having a cylinder block 1 and a cylinder head 2 fixed to the upper surface of the cylinder block 1, and the engine body has a crankshaft (not shown) extending in the longitudinal direction. It is mounted on the vehicle in the sideways orientation. The internal combustion engine of the present embodiment has three cylinders, and three exhaust ports 3 are opened side by side on the front surface 2a of the cylinder head 2 and an exhaust manifold 4 communicating with the exhaust port 3 is fixed. . Although it is not necessary to mention, the intake port is opened on the rear surface of the cylinder head 2 and the intake manifold is fixed.

内燃機関は３気筒であるので、排気マニホールド４は３つの枝管５とこれらに連通した集合管６とを有している。集合管６は下向きに開口しており、これに触媒ケース７が溶接されている。また、排気マニホールド４は各枝管５の入口部に繋がったフランジ８を備えており、フランジ８がボルト（図示せず）でシリンダヘッド１に固定されている。図１に示す符号９は、ボルトが挿通される取り付け穴である。集合管６は図１において排気マニホールド４の左右中間位置から右側にずらして配置しているが、左側にずらしてもよいし、左右中間部に設けてもよい。 Since the internal combustion engine has three cylinders, the exhaust manifold 4 has three branch pipes 5 and a collecting pipe 6 communicating with them. The collecting pipe 6 is opened downward, and a catalyst case 7 is welded thereto. Further, the exhaust manifold 4 is provided with a flange 8 connected to the inlet portion of each branch pipe 5, and the flange 8 is fixed to the cylinder head 1 with a bolt (not shown). Reference numeral 9 shown in FIG. 1 is a mounting hole through which a bolt is inserted. In FIG. 1, the collecting pipe 6 is shifted to the right side from the left and right intermediate position of the exhaust manifold 4, but may be shifted to the left side or provided in the left and right intermediate part.

触媒ケース７は排気系の一部を構成するものであり、その内部には三元触媒が配置されている。また、触媒ケース７は、上端部を段付き状縮径部７ａと成して下端部を下窄まりの下テーパ部７ｂと成した円筒形態であり、下テーパ部７ｂに下向きの継手管１０を溶接し、継手管１０の上下中途部に金属板製の支持ブラケット１１を溶接で固定している。継手管１０には排気管１２が下方から接続されている。排気管１２も排気系を構成している。排気マニホールド４の集合管６には、センサ取り付け座１３を設けている。 The catalyst case 7 constitutes a part of the exhaust system, and a three-way catalyst is disposed inside the catalyst case 7. Further, the catalyst case 7 has a cylindrical shape in which the upper end portion is formed as a stepped reduced diameter portion 7a and the lower end portion is formed as a lower tapered portion 7b. The joint pipe 10 faces downward to the lower tapered portion 7b. , And a support bracket 11 made of a metal plate is fixed to the joint pipe 10 by welding. An exhaust pipe 12 is connected to the joint pipe 10 from below. The exhaust pipe 12 also constitutes an exhaust system. A sensor mounting seat 13 is provided in the collecting pipe 6 of the exhaust manifold 4.

支持ブラケット１１は継手管１０を横切る形態で水平に近い状態で広がっており、その一端（図１で左側の端）に、正面視では触媒ケース７と反対側に傾斜して側面視では後傾した立ち上がり部１１ａを曲げ形成している。立ち上がり部１１ａは、シリンダブロック１にボルトで固定されたステー１４に固定されている。 The support bracket 11 extends across the joint pipe 10 in a state of being almost horizontal, and is inclined at one end (the left end in FIG. 1) to the side opposite to the catalyst case 7 in a front view and rearward in a side view. The raised portion 11a is bent. The rising portion 11a is fixed to a stay 14 fixed to the cylinder block 1 with a bolt.

従って、触媒ケース７は支持ブラケット１１及びステー１４を介してシリンダブロック１で支持されている。支持ブラケット１１の固定手段としては、ステー１４に前向き突設したスタッドボルト１５にナット１６をねじ込んでいるが、頭付きボルトとナットとを使用したり、ボルトをステー１４にねじ込むなどしてもよい。 Therefore, the catalyst case 7 is supported by the cylinder block 1 via the support bracket 11 and the stay 14. As a fixing means for the support bracket 11, a nut 16 is screwed into a stud bolt 15 projecting forward from the stay 14, but a headed bolt and a nut may be used, or a bolt may be screwed into the stay 14. .

触媒ケース７は排気系部材の一例であり、この触媒ケース７における下テーパ部７ｂのうち支持ブラケット１１の立ち上がり部１１ａと反対側の外周面に、ＥＧＲメインパイプ１８を内蔵したＥＧＲクーラ１７が、Ｌ形パイプ１９及びボス体２０を介して接続されている。ボス体２０とＬ形パイプ１９とＥＧＲメインパイプ１８とは、いずれもＥＧＲガス導入管路を構成している。 The catalyst case 7 is an example of an exhaust system member. An EGR cooler 17 in which an EGR main pipe 18 is built in an outer peripheral surface of the catalyst case 7 opposite to the rising portion 11a of the support bracket 11 in the lower taper portion 7b. The L-shaped pipe 19 and the boss body 20 are connected. The boss body 20, the L-shaped pipe 19 and the EGR main pipe 18 all constitute an EGR gas introduction conduit.

ＥＧＲメインパイプ１８の上端には、シリンダヘッド２の方向に向いておおまかには前後方向に長いジョイント管２１が接続されており、ジョイント管２１は、フランジ板２２を介してシリンダヘッド２の前面２ａにボルト（図示せず）で固定されている。 A joint pipe 21 that is long in the front-rear direction is connected to the upper end of the EGR main pipe 18 in the direction of the cylinder head 2, and the joint pipe 21 is connected to the front surface 2 a of the cylinder head 2 via a flange plate 22. Are fixed with bolts (not shown).

ジョイント管２１もＥＧＲガス導入管路の一部であり、ジョイント管２１がＥＧＲガス導入管路の下流部を構成している。更に、ジョイント管２１は、請求項に記載したパイプ材の一例である。フランジ板２２は、ＥＧＲガス導入管路の終端の接合部を構成している。フランジ板２２は上下方向に長い形態であり、上端部と下端部とがボルト（図示せず）でシリンダヘッド２に固定されている。 The joint pipe 21 is also a part of the EGR gas introduction pipe, and the joint pipe 21 constitutes a downstream portion of the EGR gas introduction pipe. Furthermore, the joint pipe 21 is an example of a pipe material described in the claims. The flange plate 22 constitutes a joint portion at the end of the EGR gas introduction pipe. The flange plate 22 has a shape that is long in the vertical direction, and an upper end portion and a lower end portion are fixed to the cylinder head 2 with bolts (not shown).

ジョイント管２１のうちフランジ板２２に固定された先端部は、フランジ板２２にロウ付けされた補強部材２３で上から押え保持されている。図示は省略するが、シリンダヘッド２の右端部にはジョイント管２１に連通したＥＧＲ通路が形成されており、ＥＧＲ通路に流入した排気ガスは、ＥＧＲバルブ（図示せず）を介して吸気系に還流する。 A tip portion of the joint pipe 21 fixed to the flange plate 22 is pressed and held from above by a reinforcing member 23 brazed to the flange plate 22. Although not shown, an EGR passage communicating with the joint pipe 21 is formed at the right end portion of the cylinder head 2, and exhaust gas flowing into the EGR passage is passed to the intake system via an EGR valve (not shown). Reflux.

(2).ＥＧＲ装置関連要素の全体構成
上記のとおり、ＥＧＲクーラ１７及びＥＧＲメインパイプ１８は、図１の状態で触媒ケース７の右に位置しており、正面視では触媒ケース７と略平行で側面視では少し後傾した姿勢になっている。また、触媒ケース７に対する取り付け位置は、図３に示すように、触媒ケース７の軸心を通ってシリンダヘッド２の前面２ａと平行な線Ｘよりも手前に位置している。すなわち、触媒ケース７の真横の部分よりも少し手前の位置に接合されている。 (2). Overall configuration of EGR device related elements As described above, the EGR cooler 17 and the EGR main pipe 18 are located to the right of the catalyst case 7 in the state of FIG. In the side view, the posture is slightly tilted backward. As shown in FIG. 3, the attachment position with respect to the catalyst case 7 is located in front of a line X passing through the axis of the catalyst case 7 and parallel to the front surface 2 a of the cylinder head 2. That is, it is joined to a position slightly ahead of the portion directly beside the catalyst case 7.

排気マニホールド４と触媒ケース７とは、インシュレータ（図示せず）で手前側から覆われるようになっている。そこで、排気マニホールド４の上端の２カ所と触媒ケース７の１カ所とＥＧＲクーラ１７の後面の２カ所とに、インシュレータを固定するための取り付け片２５を溶接で固定している。インシュレータの右端は、触媒ケース７とＥＧＲクーラ１７との間の空間に向けて延びている。 The exhaust manifold 4 and the catalyst case 7 are covered from the front side by an insulator (not shown). Therefore, attachment pieces 25 for fixing the insulator are fixed by welding to two locations at the upper end of the exhaust manifold 4, one location on the catalyst case 7, and two locations on the rear surface of the EGR cooler 17. The right end of the insulator extends toward the space between the catalyst case 7 and the EGR cooler 17.

ＥＧＲメインパイプ１８はＥＧＲクーラ１７に内蔵されている。従って、形式的にはＥＧＲメインパイプ１８はＥＧＲクーラ１７の一部のような外観を呈している。図３（Ｃ）に示すように、ＥＧＲメインパイプ１８は、横断面花びら状のフィン管１８ａを鞘管１８ｂで覆った形態を成しており、鞘管１８ｂとＥＧＲクーラ１７との間の空間に冷却水が通る。Ｌ形パイプ１９とジョイント管２１とは、鞘管１８ｂの縮径部１８ｂ′に接続されている。 The EGR main pipe 18 is built in the EGR cooler 17. Therefore, formally, the EGR main pipe 18 has an appearance like a part of the EGR cooler 17. As shown in FIG. 3C, the EGR main pipe 18 has a shape in which a fin-shaped pipe 18a having a cross-sectional petal shape is covered with a sheath pipe 18b, and a space between the sheath pipe 18b and the EGR cooler 17 is formed. Cooling water passes through. The L-shaped pipe 19 and the joint pipe 21 are connected to the reduced diameter portion 18b ′ of the sheath pipe 18b.

ＥＧＲクーラ１７は水冷方式であり、そこで、例えば図１のとおり、ＥＧＲクーラ１７には、冷却水導入管２６と冷却水排出管２７とが接続されている。本実施形態では、冷却水導入管２６はＥＧＲクーラ１７の下端部背面に接続して、冷却水排出管２７はＥＧＲクーラ１７の上端部前面に接続している。 The EGR cooler 17 is a water-cooling system, and for example, as shown in FIG. 1, a cooling water introduction pipe 26 and a cooling water discharge pipe 27 are connected to the EGR cooler 17. In the present embodiment, the cooling water introduction pipe 26 is connected to the rear surface of the lower end portion of the EGR cooler 17, and the cooling water discharge pipe 27 is connected to the front surface of the upper end portion of the EGR cooler 17.

冷却水導入管２６及び冷却水排出管２７の先端部には、軟質材製チューブ（ホース）２８が外から嵌め込まれる。冷却水導入管２６はその長さが長いので、先端側の上向き傾斜部２６ａに固定片２９を溶接又はロウ付けで固定し、固定片２９を支持ブラケット１１の立ち上がり部１１ａにボルト３０で固定している。図２に示すように、冷却水導入管２６の付け根部は、ＥＧＲクーラ１７に溶接で固定した吊支ブラケット３０′で下方から支持されている。 A soft material tube (hose) 28 is fitted from the outside to the distal ends of the cooling water introduction pipe 26 and the cooling water discharge pipe 27. Since the cooling water introduction pipe 26 is long, the fixing piece 29 is fixed to the upward inclined portion 26 a on the tip side by welding or brazing, and the fixing piece 29 is fixed to the rising portion 11 a of the support bracket 11 with the bolt 30. ing. As shown in FIG. 2, the base portion of the cooling water introduction pipe 26 is supported from below by a suspension bracket 30 ′ fixed to the EGR cooler 17 by welding.

(3).シリンダヘッドに対する取り付け構造
次に、フランジ板２２を使用した接合構造を、主として図４を参照して説明する。フランジ板２２は概ね上下長手の形態であり、上端部と下端部とにボルトが嵌まる取り付け穴３０が左右にずれた状態で空いており、上下中間部には、ジョイント管２１の終端２１ａが嵌まる支持穴３１が空いている。 (3). Attachment Structure to Cylinder Head Next, a joining structure using the flange plate 22 will be described mainly with reference to FIG. The flange plate 22 is generally in the form of a vertically long shape, and has an attachment hole 30 in which a bolt fits in an upper end portion and a lower end portion, and is open in a state shifted to the left and right, and a terminal end 21a of the joint pipe 21 is formed in the upper and lower intermediate portions. The supporting hole 31 to be fitted is vacant.

図３（Ａ）のとおり、ジョイント管２１の上部は、大まかには平面視で排気マニホールド４に向けて凹のく字形に曲がっているが、ジョイント管２１のうちフランジ板２２に嵌まっている終端２１ａはシリンダヘッド３の前面２ａと直交していることから、補強部材２３の近傍に位置した終端部２１ｂは、平面視で排気マニホールド４に向けて凸のく字形に曲がっている。図４（Ｃ）のとおり、ジョイント管２１のうちフランジ板２２に嵌まっている終端２１ａは拡径されており、フランジ板２２にはロウ付けされている。 As shown in FIG. 3A, the upper portion of the joint pipe 21 is bent in a concave shape toward the exhaust manifold 4 in a plan view, but is fitted to the flange plate 22 in the joint pipe 21. Since the end 21 a is orthogonal to the front surface 2 a of the cylinder head 3, the end 21 b located in the vicinity of the reinforcing member 23 is bent in a convex shape toward the exhaust manifold 4 in plan view. As shown in FIG. 4C, the end 21 a of the joint pipe 21 fitted into the flange plate 22 is expanded in diameter, and is brazed to the flange plate 22.

補強部材２３はステンレス板のような金属板製であり、ジョイント管２１の終端部２１ｂにほぼ上から重なる当接部３２と、当接部３２に繋がった左右の脚部３３，３４とを有しており、門形を成している。正確には、当接部３２はその左右中間部がジョイント管２１に当たるように左右方向の広がりを持っており、その左右両端に脚部３３，３４が一体に繋がっている。 The reinforcing member 23 is made of a metal plate such as a stainless steel plate, and has a contact portion 32 that substantially overlaps the end portion 21b of the joint pipe 21 from above, and left and right leg portions 33 and 34 connected to the contact portion 32. It has a gate shape. Precisely, the abutting portion 32 has a lateral extension so that the left and right intermediate portions thereof contact the joint pipe 21, and the leg portions 33 and 34 are integrally connected to both left and right ends thereof.

接合部３２はジョイント管２１の終端部２１ｂに数十度の角度範囲で重なっており、従って、左右中間部はジョイント管２１に向けて凹の状態の円弧になっている。また、接合部３２の左右中間部は、平面視では手前に向けて突出した山形になっている。接合部３２を山形に形成しているのは、終端部２１ｂのなるべく手前を支えて上向きの倒れを阻止するためである。接合部３２は、その全体がジョイント管２１の終端部２１ｂにロウ付けされている。接合部３２には上下に貫通した小穴３５を空いており、この小穴３５の箇所でもロウ付けしている。 The joint portion 32 overlaps the terminal end portion 21 b of the joint pipe 21 within an angle range of several tens of degrees. Therefore, the left and right intermediate portions are concave arcs toward the joint pipe 21. Further, the left and right intermediate portions of the joint portion 32 are formed in a mountain shape protruding toward the front in a plan view. The reason why the joint portion 32 is formed in a mountain shape is to prevent the tipping portion 21b from falling upward by supporting the front end of the end portion 21b as much as possible. The entire joint portion 32 is brazed to the end portion 21 b of the joint pipe 21. The joint portion 32 has a small hole 35 penetrating vertically, and the small hole 35 is also brazed.

脚部３３，３４は、正面視では、接合部３２から離れるに従って互いの間隔が拡がる逆ハ字形を成しており、このため、補強部材２３は正面視で略Ｗ字形なっている。左右の脚部３３，３４は、上下の取り付け穴３０の中心を結ぶ線３５に対しては概ね左右対象に形状になっているが、ＥＧＲクーラ１７の軸心と平行な線（ほぼ鉛直線）３６に対しては、左側の脚部３３との角度θ１が右側の脚部３４との角度θ２より大きくなっている。θ２は０に近い角度になっている。いずれにしても、左右脚部３３，３４は単純な板状の形態であるので、上向きの曲がりも下上向きの曲がりも同じ割合で弾性変形及び塑性変形し得る。 The leg portions 33 and 34 have an inverted C shape in which a distance between the leg portions 33 and 34 increases as the distance from the joint portion 32 increases, and the reinforcing member 23 has a substantially W shape in the front view. The left and right leg portions 33 and 34 are generally shaped to the left and right with respect to the line 35 connecting the centers of the upper and lower mounting holes 30, but are parallel to the axis of the EGR cooler 17 (substantially vertical lines). 36, the angle θ1 with the left leg 33 is larger than the angle θ2 with the right leg 34. θ2 is an angle close to zero. In any case, since the left and right leg portions 33 and 34 have a simple plate shape, the upward bending and the downward upward bending can be elastically and plastically deformed at the same rate.

左右脚部３３，３４の基端には、下側（ジョイント管２１の先端２１ａの側）に延びる重合片３３ａ，３４ａを設けており、重合片３３ａ，３４ａがフランジ板２２にロウ付けされている。この場合、フランジ板２２に、重合片３３ａ，３４ａが入り込む段落ちした凹所３６を形成し、重合片３３ａ，３４ａを凹所３６の底面に重ねてロウ付けしている。凹所３６は、フランジ板２２の外周まで及んでいて、フランジ板２２の外周の外側に開放されており、従って、凹所３６の内面はループ状に連続せずに途切れている。このように構成すると、ロウ付けに際して、溶けたロウが重合片３３ａ，３４ａの外側やフランジ板２２の外側に流れ出ることを防止できる。 At the base ends of the left and right leg portions 33, 34, there are provided superposed pieces 33a, 34a extending downward (on the tip 21a side of the joint pipe 21), and the superposed pieces 33a, 34a are brazed to the flange plate 22. Yes. In this case, the flange plate 22 is formed with a depressed recess 36 into which the superposed pieces 33 a and 34 a enter, and the superposed piece 33 a and 34 a are superposed on the bottom surface of the concave portion 36 and brazed. The recess 36 extends to the outer periphery of the flange plate 22 and is open to the outside of the outer periphery of the flange plate 22. Therefore, the inner surface of the recess 36 is not continuous in a loop shape and is interrupted. If comprised in this way, at the time of brazing, it can prevent that the melt | dissolved wax flows out to the outer side of the superposition | polymerization piece 33a, 34a and the outer side of the flange board 22. FIG.

また、ロウ付け箇所に反りが発生しても、フランジ板２２をボルトでシリンダヘッド２に締結すると、凹所３６の部分を変形させることにより、フランジ板２２の全体をシリンダヘッド２に密着させることができるが、凹所３６の部分は全体的に変形するため、変形に伴う応力がロウ付けの箇所に集中することはない。このため、割れの発生を防止できる。 Even if the brazed portion is warped, when the flange plate 22 is fastened to the cylinder head 2 with a bolt, the entire portion of the flange plate 22 is brought into close contact with the cylinder head 2 by deforming the recess 36. However, since the portion of the recess 36 is deformed as a whole, the stress accompanying the deformation does not concentrate on the brazed portion. For this reason, generation | occurrence | production of a crack can be prevented.

触媒ケース７は最も高温になるため熱膨張の量も大きく、このため、図２や図３（Ｂ）等に白抜き矢印Ｆ１で示すように、触媒ケース７の熱膨張によってＥＧＲクーラ１７が下向きに引っ張られる。そこで、例えば図３（Ｂ）に誇張して示すように、シリンダヘッド２の前面の２ａのうちフランジ板２２が固定されている部分２ａ′を僅かに前傾させている。 Since the catalyst case 7 has the highest temperature, the amount of thermal expansion is large. For this reason, as indicated by the white arrow F1 in FIG. 2 and FIG. Pulled on. Therefore, for example, as exaggeratedly shown in FIG. 3 (B), a portion 2a ′ of the front surface 2a of the cylinder head 2 to which the flange plate 22 is fixed is slightly inclined forward.

すると、ジョイント管２１は下向き動不能の状態で上から押された状態になるため、図４に矢印Ｆ２に示すように、ジョイント管２１の終端部２１ｂは上向き移動しようとしており、従って、ジョイント管２１の終端部２１ｂには上向きに倒そうとする負荷が掛かっている。つまり、ジョイント管２１の終端部２１ｂには、終端２１ａを支点にして上向き回動させられるようなプリテンションがかかっている。 Then, since the joint pipe 21 is pushed from above in a state in which it cannot move downward, the end portion 21b of the joint pipe 21 is going to move upward as indicated by an arrow F2 in FIG. The end part 21b of 21 is subjected to a load that attempts to fall upward. In other words, the end portion 21b of the joint pipe 21 is pretensioned so as to be turned upward with the end 21a as a fulcrum.

そして、触媒ケース７が熱膨張するとＥＧＲクーラ１７も下向きに引っ張られ、これに伴ってジョイント管２１には矢印Ｆ３で示すように下向きの力が作用するため、ジョイント管２１の終端部２１ｂは図４（Ａ）にｅで示すストロークだけ下降動するが（厳密には下降量は触媒ケース７の温度に比例する。）、補強部材２３が弾性変形して接合部３２が下降動するストロークをｅより小さい寸法に設定している。つまり、接合部３２が補強部材２３の弾性変形限度を超えて上下動するように設定している。 When the catalyst case 7 is thermally expanded, the EGR cooler 17 is also pulled downward. Along with this, a downward force acts on the joint pipe 21 as shown by an arrow F3. 4 (A) moves downward by a stroke indicated by e (strictly speaking, the amount of downward movement is proportional to the temperature of the catalyst case 7), but the stroke in which the reinforcing member 23 is elastically deformed and the joint portion 32 moves downward is e. A smaller dimension is set. In other words, the joint portion 32 is set to move up and down beyond the elastic deformation limit of the reinforcing member 23.

従って、機関の運転開始後は、触媒ケース７の熱膨張により、ジョイント管２１の終端部２１ｂは当初は高さは大して変化せずに上向きに押される力Ｆ２が徐々に低下して、やがて、Ｆ２が０になると、矢印Ｆ３のとおり、終端部２１ｂは補強部材２３を弾性変形させながら下向き回動に転じていき、補強部材２３の弾性限度を超えると、補強部材２３（特に脚部３３，３４）を塑性変形させながら下向き回動していく。 Therefore, after the start of operation of the engine, due to the thermal expansion of the catalyst case 7, the end portion 21 b of the joint pipe 21 initially does not change greatly in height, and the force F <b> 2 that is pushed upward gradually decreases. When F2 becomes 0, as shown by an arrow F3, the end portion 21b turns downward while elastically deforming the reinforcing member 23. When the elastic limit of the reinforcing member 23 is exceeded, the reinforcing member 23 (especially the leg portion 33, 34) is rotated downward while plastically deforming.

そして、機関の運転停止に伴って触媒ケース７の温度が下がって行くと、触媒ケース７の収縮によってジョイント管２１の終端部２１ｂは補強部材２３を弾性変形させながら上向きに押されていき、補強部材２３が弾性限度を超えると塑性変形させながら更に上向きに回動していく。この終端部２１ｂの上向き回動は、ジョイント管２１に作用しているプリテンションの力が加算された状態で行われ、触媒ケース７が冷え切ると、触媒ケース７による押し上げ力はゼロになって、プリテンションによる押し上げ力のみが残る。この状態では、補強部材２３は、下向き引っ張りに伴う下向きの曲がりによる塑性変形と上向き押し上げに伴う上向きの曲がりによる塑性変形とが相殺されて、元のニュートラル状態に戻っている。 When the temperature of the catalyst case 7 decreases as the engine is stopped, the end portion 21b of the joint pipe 21 is pushed upward while elastically deforming the reinforcing member 23 due to the contraction of the catalyst case 7, thereby reinforcing the reinforcement. member 23 is gradually further rotated upward while plastic deformation exceeds the elastic limit. The upward rotation of the end portion 21b is performed in a state where the pretensioning force acting on the joint pipe 21 is added, and when the catalyst case 7 is completely cooled, the pushing-up force by the catalyst case 7 becomes zero. Only the push-up force due to pre-tension remains. In this state, the reinforcing member 23 returns to the original neutral state by canceling out the plastic deformation caused by the downward bending caused by the downward pulling and the plastic deformation caused by the upward bending caused by the upward pushing.

機関を運転・運転停止するたびに上記の作用が生じて、補強部材２３は、弾性変形→塑性変形→弾性変形→塑性変形、というサイクルが繰り返される。従って、ジョイント管２１の補強機能には経時的な変化はない。また、補強部材２３を過度に頑丈な構造にするのではなく、補強部材２３自体も塑性変形させるものであるため、応力を補強部材２３とジョイント管２１とに分散させて、ジョイント管２１及び補強部材２３の破断を防止できるのである。 Each time the engine is operated / stopped, the above-described action occurs, and the reinforcing member 23 repeats a cycle of elastic deformation → plastic deformation → elastic deformation → plastic deformation. Therefore, the reinforcing function of the joint pipe 21 does not change with time. In addition, since the reinforcing member 23 is not excessively sturdy, and the reinforcing member 23 itself is also plastically deformed, the stress is distributed to the reinforcing member 23 and the joint tube 21, so that the joint tube 21 and the reinforcing member 23 are reinforced. The breakage of the member 23 can be prevented.

実施形態のように補強部材２３の脚部３３，３４を板状の構造にすると、適度の弾性変形と塑性変形とを確保できて好適である。また、ジョイント管２１の上側に配置するだけで足りるため、コンパクト化できる利点もある。また、補強部材２３には左右脚部３３，３４の間において負荷Ｆ２，Ｆ３が作用するため、左右の脚部３３，３４を均等に変形させて高い耐久性を確保できる。 When the leg portions 33 and 34 of the reinforcing member 23 have a plate-like structure as in the embodiment, it is preferable because appropriate elastic deformation and plastic deformation can be secured. Moreover, since it is sufficient to arrange it above the joint pipe 21, there is an advantage that it can be made compact. Further, since the loads F2 and F3 act between the left and right leg portions 33 and 34 on the reinforcing member 23, the left and right leg portions 33 and 34 can be uniformly deformed to ensure high durability.

補強部材２３の接合部３２はジョイント管２１の終端部２１ｂにロウ付けしたが、例えば補強部材２３の接合部３２を正面Ｕ形に形成しておいてから、かしめることでジョイント管２１の終端部２１ｂに接合することも可能である。或いは、バンドなどの固定具で一体化することも可能である。 The joint portion 32 of the reinforcing member 23 is brazed to the end portion 21b of the joint pipe 21, but, for example, the joint portion 32 of the reinforcing member 23 is formed in a front U shape and then crimped to end the joint pipe 21. It is also possible to join to the part 21b. Alternatively, it can be integrated with a fixture such as a band.

本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、ＥＧＲガス導入管路に適用する場合、ＥＧＲガス導入管路の始端の接合対象は触媒ケースである必然性はなく、単なる排気管や排気マニホールドに接続することも可能である。排気ターボ過給機に接続することも可能である。また、本願発明は、排気系や吸気系、冷却系配管などの他の配管装置に適用することも可能である。実施形態のジョイント管にプリテンションを掛けていない場合は、ジョイント管を補強部材で下方から支持することも可能である。 The present invention can be embodied in various ways other than the above-described embodiment. For example, when applied to an EGR gas introduction pipe, the joining target of the start end of the EGR gas introduction pipe is not necessarily a catalyst case, and can be connected to a simple exhaust pipe or an exhaust manifold. It is also possible to connect to an exhaust turbocharger. The present invention can also be applied to other piping devices such as an exhaust system, an intake system, and a cooling system pipe. When pretension is not applied to the joint pipe of the embodiment, the joint pipe can be supported from below by a reinforcing member.

本願発明は、内燃機関におけるＥＧＲ装置の導入管路に具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can be embodied in an introduction line of an EGR device in an internal combustion engine. Therefore, it can be used industrially.

２シリンダヘッド
２ａ，２ａ′ シリンダヘッドの前面
４排気マニホールド
７排気系部材の一例としての触媒ケース
１７ＥＧＲクーラ
１８ＥＧＲガス導入管路を構成するＥＧＲメインパイプ
２１ＥＧＲガス導入管路の下流部を構成してパイプ材の一例を成すジョイント管
２１ａジョイント管の終端
２１ｂジョイント管の終端部
２２フランジ板
２３補強部材
３０取り付け穴
３１支持穴
３２当接部
３３，３４脚部
３３ａ，３４ａ脚部の重合片
３６段落ちした凹所 2 Cylinder head 2a, 2a 'Front face of cylinder head 4 Exhaust manifold 7 Catalyst case as an example of exhaust system member 17 EGR cooler 18 EGR main pipe constituting EGR gas introduction pipe 21 Downstream part of EGR gas introduction pipe The joint pipe 21a, the end of the joint pipe 21b, the end of the joint pipe 22, the flange plate 23, the reinforcing member 30, the mounting hole 31, the support hole 32, the abutment part 33, 34, the leg part 33a, 34a, and the overlapping piece of the leg part. 36 Recessed steps

Claims

It has a metal pipe material, a flange plate fixed to one end thereof, and a reinforcing member that suppresses the collapse of the pipe material, and the flange plate has a mounting hole for fastening with a bolt. while there, the reinforcing member is a structure that morning brazing to the flange plate,
In one or a plurality of locations along the circumferential direction of the flange plate, recesses that are stepped down and thinned from other portions are formed so as to be open to the outside of the outer periphery of the flange plate. For this reason, while the inner peripheral surface of the recess is interrupted without being continuous in a loop shape,
The reinforcement member is formed with a leg portion that enters the recess, and only the leg portion is brazed to the bottom surface of the recess.
Piping device for internal combustion engine.