專利名稱：排氣系統(tǒng)部件的外筒的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及排氣系統(tǒng)部件的外筒，涉及例如消音器或排氣凈化裝置等的外筒。
背景技術：
在裝載有內(nèi)燃機的汽車等的排氣系統(tǒng)中，配設有以降低排氣噪音為目的的消音器或以凈化廢氣為目的的排氣凈化裝置等排氣系統(tǒng)部件。這些排氣系統(tǒng)部件為了抑制輻射音，一般采用形成為2層以上的外筒。例如，在下述專利文獻1中，公開了圍繞端板以及隔板卷繞板材來構成筒狀外筒，并從外筒的外側(cè)用激光焊接將板材與端板和隔板的外周凸緣焊接起來的消音器。
并且，在下述專利文獻2中，提出了這樣一種將外殼的筒狀部形成為內(nèi)筒和外筒雙重筒狀結構的內(nèi)燃機用消音器的方案在內(nèi)筒的外周面與外筒的外周面之間形成從外殼的下部在軸向向上延伸的排泄通道，在內(nèi)筒的比規(guī)定位置高的地方形成通孔，使排泄通道的上端與通孔連通。其背景是如果外殼的筒狀部采用雙重筒狀結構，則內(nèi)筒與外筒之間的最低的地方有可能存水，如果積存的水受熱變成水蒸氣，則其壓力有可能使外筒的下部向下鼓出，因此使水蒸氣通過排泄通道和通孔流入消音器內(nèi)，以防止變形。并且，上述專利文獻1中記載的外筒相當于專利文獻2中記載的外殼，與構成外殼的一部分的外筒不同。而且，下述專利文獻3中公開了將外管的鋼板向內(nèi)翻卷到內(nèi)管的外周、用卷邊接縫加工制造消音器的方法。
專利文獻1日本特開昭59-162318號公報專利文獻2日本特開2004-285969號公報專利文獻3日本特開平6-269884號公報如上述專利文獻記載的那樣，作為消音器的外筒，以將金屬制的板材卷繞成雙重，形成由內(nèi)板和外板構成的筒狀，并且使內(nèi)板和外板的軸向的端部在軸向交叉形成重疊部，用激光焊接等連接該重疊部的外筒為主流。這種雙重卷繞結構的外筒即使是具有一定曲率的圓截面的形狀，內(nèi)板與外板也不可能沿整個圓周均勻地緊貼，而且由于板材的彎曲條件、彎曲方法以及彎曲后的回彈等，不可避免地要在軸向相鄰地形成緊貼的部分和有間隙的部分。非圓形截面的外筒由于彎曲部分的曲率半徑有大有小，因此這種傾向更加明顯。即，針對曲率半徑相對較小的部分沒有間隙地緊貼，曲率半徑相對較大的部分容易形成間隙。
像上述那樣具備雙重卷繞結構的外筒的消音器在內(nèi)板和外板的軸向的端部以及與外筒兩側(cè)的端板的結合部或嵌合部用例如激光焊接氣密密封的情況下，如果內(nèi)板與外板之間的水分變成水蒸氣、使兩者之間的空間膨脹，則既不能排出到消音器內(nèi)也不能排出到消音器外。結果，水蒸氣的膨脹使上述空間內(nèi)的壓力急劇上升，內(nèi)板向內(nèi)側(cè)、外板向外側(cè)膨脹變形。這種情況不僅在連續(xù)焊接內(nèi)板和外板的軸向的端部的情況下產(chǎn)生，在點焊的情況下也會產(chǎn)生。在點焊連接的情況下，面對點焊連接部的空間存在的水蒸氣將焊接部之間的間隙擴大，形成連通通道，可以從該連通通道排出到外部，但由于在該連通通道以外，長度方向和軸向都被密封，因此上述雙重卷繞結構還不能夠避免膨脹變形。
并且，不只是在連續(xù)卷繞結構的情況下，就是在多板卷繞結構(將多塊板材層疊起來形成筒狀)的外筒也一樣，例如在多板卷繞結構的外筒的始端和終端像上述專利文獻3記載的那樣，用卷邊接縫加工鉚接固定、并且外筒的兩端被用力卷曲、高氣密性連接的情況下，也不能避免上述膨脹變形。這樣，在必須保證外筒與兩端板的氣密固定的情況下，必須要有將急劇膨脹的水蒸氣向周圍方向排泄的結構。但是，水蒸氣的排出與防止水分浸入是互相矛盾的，像上述專利文獻2記載的那樣，利用排泄通道和通孔雖然能夠排出水蒸氣，但由于與消音器內(nèi)部連通，允許凝結水進入排泄通道內(nèi)，即有損于外筒的直徑方向的防水效果，進而引起凝結水的堆積。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的課題是要提供一種排氣系統(tǒng)部件的外筒，其是將金屬制的板材卷繞成雙層而形成筒狀，并且通過將使內(nèi)板和外板的軸向的端部在軸向交叉而形成的重疊部接合來形成的，其是不會損害外筒在徑向方向的防水效果、且能夠?qū)?nèi)板與外板之間產(chǎn)生的水蒸氣等氣體適當?shù)嘏懦龅耐馔病?br>
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種排氣系統(tǒng)部件的外筒，將金屬制的板材卷繞成雙層，形成由內(nèi)板和外板構成的筒狀，并且使上述內(nèi)板和外板的軸向端部在軸向交叉形成重疊部，將該重疊部接合而成的，其特征在于，具有多個軸向連通通道，該多個軸向連通通道是形成在上述內(nèi)板與上述外板之間的，且多個軸向連通通道具有以上述內(nèi)板和上述外板中的一個的軸向端緣為中心、隔開規(guī)定的距離、且相對的頂端部，并沿上述外板的長度方向并排設置；將位于該多個軸向連通通道的相鄰的軸向連通通道之間的上述重疊部的至少一部分連接。
在將上述內(nèi)板和外板的徑向方向的截面形成為非圓形的情況下，優(yōu)選在上述內(nèi)板和外板的曲率最小的地方形成有上述軸向連通通道。并且，上述多個軸向連通通道可以由使上述外板向外鼓出形成的多個條形槽構成。并且，作為上述重疊部的連接方法，可以將位于上述多個軸向連通通道的相鄰的軸向連通通道之間的上述重疊部的一部分焊接起來，例如優(yōu)選激光點焊。
或者，本發(fā)明提供的排氣系統(tǒng)部件的外筒，其是將金屬制的板材卷繞成雙層，形成由內(nèi)板和外板構成的筒狀，并且用卷邊接縫加工將上述內(nèi)板和外板的軸向端部接合而成的，其特征在于，具有多個軸向連通通道，該多個軸向連通通道是形成在上述內(nèi)板與上述外板之間的，且多個軸向連通通道具有以上述內(nèi)板和上述外板中的一個的軸向端緣為中心、隔開規(guī)定的距離、且相對的頂端部，并沿上述外板的長度方向并排設置。在將上述內(nèi)板和外板的徑向截面形成為非圓形的情況下，優(yōu)選在上述內(nèi)板和外板的曲率最小的地方形成上述軸向連通通道。并且，上述多個軸向連通通道可以由使上述外板向外鼓出形成的多個條形槽構成。
發(fā)明效果本發(fā)明由于采用上述結構，因此具有如下效果。即，如果采用將上述重疊部的至少一部分連接起來的外筒，則當廢氣中含有的水分等液體汽化變成高壓水蒸氣等氣體時，由于氣體能夠在多個軸向連通通道內(nèi)移動，因此從位于相鄰的軸向連通通道之間的除了上述一部分的重疊部排出。因此，內(nèi)板與外板之間的壓力不會過度上升，能夠抑制外筒的鼓出變形。對此，在廢氣于外筒的內(nèi)部流動時的小壓力下，由于重疊部密封，因此能夠防止廢氣泄漏到外筒的外部。
在將上述內(nèi)板和外板的徑向截面形成為非圓形的情況下，通過在曲率最小的地方形成軸向連通通道，能夠進一步適當?shù)匾种仆馔驳墓某鲎冃巍２⑶?，如果上述軸向連通通道由使外板向外鼓出形成的多個條形槽構成，則由于能夠使外筒的內(nèi)側(cè)平滑地形成，因此能夠容易地將消音器或排氣凈化裝置的構成部件安裝到外筒內(nèi)。如果使用焊接作為重疊部的連接方法，例如用激光點焊，即可容易并且迅速地連接。
并且，即使是通過卷邊接縫加工連接上述內(nèi)板和外板的軸向的端部來形成外筒，當廢氣中含有的水分等液體汽化變成高壓水蒸氣等氣體時，由于氣體能夠在多個軸向連通通道內(nèi)移動，因此氣體可從卷邊接縫加工部排出。因此，內(nèi)板與外板之間的壓力不會過度上升，能夠抑制外筒的鼓出變形。對此，在廢氣于外筒的內(nèi)部流動時的小壓力下，由于卷邊接縫加工部密封著，因此能夠防止廢氣泄漏到外筒的外部。
圖1是表示本發(fā)明的一個實施形態(tài)的外筒的注視2是表示本發(fā)明的一個實施形態(tài)的外筒的俯視3是圖1的A-A向放大剖視4是表示本發(fā)明的一個實施形態(tài)的外筒的變形例的注視5是表示本發(fā)明的一個實施形態(tài)的外筒的變形例的俯視6是表示本發(fā)明的一個實施形態(tài)的外筒的變形例的注視7是表示本發(fā)明的一個實施形態(tài)的外筒的變形例的俯視8是表示本發(fā)明的其他實施形態(tài)的外筒的注視9是表示本發(fā)明的其他實施形態(tài)的外筒的俯視10是將表示本發(fā)明的一個實施形態(tài)的外筒用于消音器組件的形態(tài)的俯視11是圖10的雙點劃線部分的放大12是表示將本發(fā)明的其他實施形態(tài)的外筒用于消音器組件的形態(tài)的俯視13是表示本發(fā)明的另外其他實施形態(tài)的外筒的俯視圖符號說明1，11，21，31，41，51 外筒2，12，22，32 內(nèi)板3，13，23，33，43，53 外板4，14，24，34，44，54 重疊部5，15，25，35，45，55 條形槽
具體實施例方式
下面參照
本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)。圖1至圖3是表示本發(fā)明的一個實施形態(tài)的排氣系統(tǒng)部件的外筒1的圖，圖3是圖1的A-A向放大剖視圖。如圖1和圖2所示，外筒1為將金屬制的板材卷繞成雙重，形成由內(nèi)板2和外板3構成的筒狀，并使內(nèi)板2的軸向的端部2a與外板3的軸向的端部3a在軸向交叉形成重疊部4，將該重疊部4連接起來的部件，且形成為2層。內(nèi)板2的軸向的端部2a和外板3的軸向的端部3a在重疊部4互相緊貼，且平滑地形成。該重疊部4通過焊接(圖2中W所示)沿長度方向(母線方向)設置合適的間隔被連接。并且，作為連接方法，只要用點焊或激光焊等任意的焊接方法進行不連續(xù)地連接即可。并且，并不局限于貫穿焊接，也可以是通過金屬極惰性氣體保護焊等進行的(端部的)角焊。
如圖2所示，作為沿外板3的長度方向并列設置的多個軸向連通通道的條形槽(加強筋)5向外筒1的外部突出地形成，且該多個軸向連通通道形成在內(nèi)板2與外板3之間，且各軸向連通通道具有以外板3的軸向端緣3b為中心、隔開規(guī)定間隔、且相對的頂端部5a和5b。在本實施形態(tài)中，例如通過預先沖壓成型外板3，設置多個與外筒1的長度方向(母線方向)交叉(與外板3的軸向端緣3b呈90°角)、在軸向延伸的條形槽5。這些條形槽5既可以在卷繞過程中在通過壓輥滾軋成型等卷繞的同時形成，也可以適當?shù)卦闷渌谋娝苤姆椒ㄐ纬伞２⑶?，位于相鄰的條形槽5之間的重疊部4的一部分由焊接W連接。結果，如圖3所示，在各條形槽5內(nèi)形成沿外筒1的軸向延伸的通道p。多個條形槽5的高度只要是氣體(例如水蒸氣)能夠移動的高度就可以，且可以形成為與構成外板3的板材的厚度相等甚至一半左右的高度。并且，在圖2中雖然頂端部5a和5b到軸向端緣3b的距離均等，但距離不等也可以。并且，雖然圖2的頂端部5a和5b具有對峙的位置關系，但也可以是在不跨過相鄰的條形槽5的范圍內(nèi)的相對的位置關系。
本實施形態(tài)的外筒1由于采用上述結構，因此當浸入到內(nèi)板2與外板3之間的液體(例如水分)被加熱汽化，且在內(nèi)板2與外板3之間的空間成為高壓時，氣體通過各條形槽5內(nèi)從外筒1的軸向的端部2a和3a排出。因此能夠抑制外筒1的變形。而由于兩個軸向的端部2a和3a被平滑地形成且彼此緊貼，因此氣密性不會被外筒1內(nèi)的廢氣壓力破壞。因此能夠適當?shù)胤乐箯U氣泄漏到外筒1的外部。并且，本實施形態(tài)由于僅在外板3上設置條形槽5，且外筒1的內(nèi)部(內(nèi)板2的里面)被平滑地形成，因此能夠容易地將消音器或排氣凈化裝置的構成部件裝填到外筒1內(nèi)。
并且，雖然在圖1至圖3所示的實施形態(tài)中，雖然沿與外筒1的長度方向(母線方向)呈90°交叉的軸向設置各條形槽5，但也可以如圖4及圖5所示那樣與外筒11的長度方向(母線方向)傾斜交叉(例如60°)地設置條形槽15?；蛘咭部梢匀鐖D6和圖7所示的那樣，在外筒21的內(nèi)板22向內(nèi)突出地設置各條形槽25。并且，由于圖4以后的各圖中第一位的符號為相同的符號的構成要素實際上與圖1至圖3的各構成要素相同，因此在以下的說明中以特征部分為中心進行說明，而適當省略其說明。
圖8和圖9是表示本發(fā)明的其他實施形態(tài)的外筒31的圖，將金屬制的內(nèi)板32和外板33纏繞成雙重，且形成為非圓形即橢圓形截面的筒狀。外筒31中內(nèi)板32的軸向的端部32a和外板33的軸向的端部33a以互相緊貼的方式被平滑地形成，并且形成重疊部34。本實施形態(tài)中重疊部34也由焊接W沿長度方向(母線方向)隔開適當?shù)拈g隔而被連接，且由點焊或激光焊接等任意的焊接方法非連續(xù)地連接即可。
作為內(nèi)板32與外板33之間形成的多個軸向連通通道，在外板33上向外筒31的外面突出地形成有多個條形槽35。在本實施形態(tài)中，也通過預先沖壓成型板材設置多個與外筒31的長度方向(母線方向)交叉、在軸向延伸的條形槽35。在本實施形態(tài)中，條形槽35如圖8所示設置在外筒31的曲率最小的地方Ra處，而曲率大的地方Rb處不予以設置。
這樣一來，本實施形態(tài)中由于外筒31的截面形成為橢圓形，與圓形截面時相比能夠縮短安裝到車輛地上下方向所需要的尺寸，因此能夠擴大車廂內(nèi)的空間或者能夠提高最小離地高度。并且，本實施形態(tài)中由于外筒31的溫度上升時，尤其是在曲率最小的地方Ra，內(nèi)板32緊緊地壓在外板33上，因此氣體(例如水蒸氣)移動困難。為了解決這一問題，本實施形態(tài)由于在曲率最小的地方Ra處設置有條形槽35，因此與上述圖1至圖7記載的實施形態(tài)一樣，不僅能夠抑制外筒31的變形，而且能夠防止廢氣泄漏。并且，雖然在本實施形態(tài)中采用非圓形的橢圓形作為外筒31的截面形狀，但也可以采用長圓形或四邊形等。
并且，雖然在本實施形態(tài)中僅在曲率最小的地方Ra處設置條形槽35，但也可以在曲率大的地方Rb處設置條形槽35。并且，可以與圖5一樣設置相對外筒31的長度方向(母線方向)傾斜的條形槽。或者也可以與圖6一樣，在外筒31的內(nèi)板32上設置向內(nèi)突出的條形槽35。
圖10是表示將圖1至圖3的外筒1用于消音器組件中的形態(tài)的圖，隔板(separator)或內(nèi)管等插入物(圖中沒有表示)插入外筒1內(nèi)，且端板(outer plate)6和7嵌套在兩端，端板6和7與外筒1被全周焊接固定。例如，在端板6和7的筒狀部嵌入外筒1的兩端部內(nèi)的狀態(tài)下從外筒1進行激光焊接。并且，在左邊的端板6上，穿設有用于插入并固定上游側(cè)的排氣管(圖中沒有表示)的入口側(cè)開口6a，同樣，在右邊的端板(圖中沒有表示)上穿設有用于插入固定下游側(cè)的排氣管的出口側(cè)開口7a。
如將圖10的雙點畫線部分放大而表示在圖11中的那樣，各條形槽5形成為，與外板3的軸向的端部3a的端緣隔開距離γ、且多個條形槽5的頂端部5a和5b相對。當水蒸氣在內(nèi)板2與外板3之間急劇膨脹流入條形槽5內(nèi)，且條形槽5內(nèi)的壓力增大時，水蒸氣通過與壓力低的外界路徑最短的連通通道α例如如箭頭β所示被一口氣排出到外部。即，通常內(nèi)板2與外板3因緊貼著而不存在連通通道α，但在高壓水蒸氣的作用下可強制地形成間隙，成為臨時連通通道α。并且，在排出水蒸氣之后，由于內(nèi)板2和外板3本身的彈性再次緊貼使連通通道α消失，因此可保持與外界的氣密性。由此，可阻止水分從外界浸入或廢氣從內(nèi)部漏出。
并且，連通通道α的長度即條形槽5的頂端部5a和5b到軸向的端部3a的端緣也就是軸向端緣3b的距離希望設定為能夠同時保證平時的緊貼(氣密)性和高壓時的短路、并且不妨礙軸向的端部3a的點焊(或者后述的卷邊加工)的長度。并且，從制造容易的觀點出發(fā)優(yōu)選為，使外筒1上形成的各條形槽5的寬度和高度在滿足能夠排掉高壓水蒸氣的容積(截面積)的條件下取最小值。多個條形槽5也可以形成為，在內(nèi)板2上向內(nèi)側(cè)鼓出、其頂端部靠近軸向的端部2a(圖1)的端緣(軸向端緣)。此時，水蒸氣從軸向的端部2a的端緣排放到消音器(圖中沒有表示)的內(nèi)部，但在廢氣壓力高的情況下不利于排出，因此優(yōu)選設置成從外板3的軸向端緣3b排出到消音器的外部的形式。
多個條形槽5優(yōu)選消音器的各腔室(圖示省略，由隔板區(qū)分成的各腔室)中至少設置一條。這是因為外筒1與隔板(圖中沒有表示)的焊接固定阻礙水蒸氣沿長度方向(軸線方向)的流動，因此優(yōu)選能夠與每個腔室對應的結構。雖然各條形槽5在軸向的設定長度是任意的，但優(yōu)選設定呈盡量長且能夠收容更寬范圍的水蒸氣的長度。并且，在用點焊等間隔地固定軸向的端部3a的情況下，優(yōu)選盡可能地遠離固定位置即位于相鄰的點焊部位的中間地形成條形槽5。
圖12是表示本發(fā)明的其他實施形態(tài)的圖，是通過卷邊接縫加工沿長度方向(軸向)連續(xù)地鉚接內(nèi)板(圖12中沒有表示)和外板43的軸向的端部、通過卷邊加工將端板46和47連接到其兩端的實施形態(tài)。并且形成為，沿外板43的長度方向向外筒41的外面突出地并列設置有多個條形槽45作為內(nèi)板與外板43之間形成的多個軸向連通通道，多個軸向連通通道具有以外板43的軸向端緣(鉚接連接部48)為中心、隔開規(guī)定間隔相對的頂端部。這些條形槽45以各自的頂端部靠近鉚接連接部48的方式形成。
因此，導入到各條形槽45的水蒸氣自己形成從其頂端部到鉚接連接部48的連通通道，通過鉚接連接部48排出到外部。并且，本實施形態(tài)的卷邊接縫加工形成的鉚接連接部48為將二塊板材疊起來卷繞的重疊結構，一般既能阻止水分從外部進入和廢氣從內(nèi)部漏出，又能排出高壓水蒸氣。并且，與圖8和圖9一樣，在將內(nèi)板(圖12中沒有表示)和外板43的徑向方向的截面形成為非圓形的情況下，優(yōu)選在內(nèi)板和外板43的曲率最小的地方形成各條形槽45。
而且，也可以像圖13所示的那樣與在軸向延伸的多個條形槽55交叉地設置條形槽59(十字加強筋)。由此，由于內(nèi)板(圖13中沒有表示)與外板53之間的水蒸氣收容到條形槽55和59內(nèi)，因此容易處理大量的水蒸氣。并且，作為輔助效果，由于條形槽59提高了外筒51表面的膜片剛性，因此能夠降低消音器的輻射音。
權利要求
1.一種排氣系統(tǒng)部件的外筒，其是將金屬制的板材卷繞成雙層，形成由內(nèi)板和外板構成的筒狀，并且使上述內(nèi)板和外板的軸向端部在軸向交叉形成重疊部，將該重疊部接合而成的，其特征在于，具有多個軸向連通通道，該多個軸向連通通道是形成在上述內(nèi)板與上述外板之間的，且多個軸向連通通道具有以上述內(nèi)板和上述外板中的一個的軸向端緣為中心、隔開規(guī)定的距離、且相對的頂端部，并沿上述外板的長度方向并排設置；將位于該多個軸向連通通道的相鄰的軸向連通通道之間的上述重疊部的至少一部分連接。
2.如權利要求1所述的排氣系統(tǒng)部件的外筒，其特征在于，將上述內(nèi)板和外板的徑向截面形成為非圓形，并在上述內(nèi)板和外板的曲率最小的地方形成有上述軸向連通通道。
3.如權利要求1所述的排氣系統(tǒng)部件的外筒，其特征在于，上述多個軸向連通通道是使上述外板向外鼓出形成的多個條形槽。
4.如權利要求1所述的排氣系統(tǒng)部件的外筒，其特征在于，將位于上述多個軸向連通通道的相鄰的軸向連通通道之間的上述重疊部的一部分焊接起來。
5.一種排氣系統(tǒng)部件的外筒，其是將金屬制的板材卷繞成雙層，形成由內(nèi)板和外板構成的筒狀，并且用卷邊接縫加工將上述內(nèi)板和外板的軸向端部接合而成的，其特征在于，具有多個軸向連通通道，該多個軸向連通通道是形成在上述內(nèi)板與上述外板之間的，且多個軸向連通通道具有以上述內(nèi)板和上述外板中的一個的軸向端緣為中心、隔開規(guī)定的距離、且相對的頂端部，并沿上述外板的長度方向并排設置。
6.如權利要求5所述的排氣系統(tǒng)部件的外筒，其特征在于，將上述內(nèi)板和外板的徑向截面形成為非圓形，并在上述內(nèi)板和外板的曲率最小的地方形成有上述軸向連通通道。
7.如權利要求5所述的排氣系統(tǒng)部件的外筒，其特征在于，上述多個軸向連通通道是使上述外板向外鼓出形成的多個條形槽。
全文摘要
本發(fā)明提供一種排氣系統(tǒng)部件的外筒，其是將金屬制的板材卷繞成雙層形成由內(nèi)板(2)和外板(3)構成的筒狀，并且使它們的軸向的端部(2a)和(3b)在軸向交叉形成重疊部(4)。在內(nèi)板(2)與外板(3)之間，向外筒(1)的外面突出地形成各自的頂端部以內(nèi)板(2)和外板(3)中的一個的軸向的端部為中心隔開規(guī)定的距離并相對的多個條形槽(5)，沿外板(3)的長度方向并排設置這些條形槽(5)，而構成多個軸向連通通道(p)。并且，由焊接(W)連接位于相鄰的條形槽(5)之間的重疊部的一部分。
文檔編號F01N13/18GK101048577SQ20058003713
公開日2007年10月3日 申請日期2005年9月21日 優(yōu)先權日2004年10月28日
發(fā)明者木全篤 申請人:株式會社三五