CN100434661C - 用于旋制消声器的凸形外壳 - Google Patents

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Abstract

一种带有单壁外壳的排气消声器，该外壳具有第一端和第二端，特征在于形成在该外壳上、并从该消声器的第一端延伸到该消声器的第二端的多个凸起。这些凸起被布置成使得从该第一端延伸到该第二端的任何直线均与这些凸起中的至少一个相交的图案，从而将增加的刚度传到该消声器外壳上。每个凸起优选为椭圆形状，并且被安排成基本上平行于该消声器的纵轴延伸的行。任何给定行中的凸起相对于前面或者后面行中的凸起旋转90度，并且间隔开以提供互锁图案。

Description

用于旋制消声器的凸形外壳
技术领域
本发明涉及排气消声器，更具体地讲，涉及带有多个形成于其上的凸起(embossment)的排气消声器。
背景技术
排气消声器在本领域中是众所周知的，并且与许多惯用内燃机一起使用。典型的排气消声器为头部旋制的、通常形成为圆柱体形状的缠绕消声器。消声器外壳被许多内部挡板环绕，并且该外壳由金属板或者头部限制在消声器的任何一端范围内。消声器通常呈现圆柱体或者椭圆/卵形柱体形状。被缠绕的外壳通常包括单层金属或者双层金属薄板。
每个发动机在启动时产生一定范围的高达最大共振频率的共振频率。这些共振频率被依次传递到消声器中。如果发动机的最大共振频率大于任何特定消声器固有的自然共振频率，则在发动机的共振频率与消声器的自然共振频率相匹配时，会导致消声器振动并产生“外壳鸣响”。该外壳鸣响会损坏消声器并会导致环境噪声污染。
在圆柱体消声器中，由于圆形几何形状沿其表面为消声器外壳提供结构强度，所以外壳鸣响通常不是问题。这倾向于产生比大多数全球大规模生产的汽车制造厂生产的发动机的启动频率(firing frequency)更高的自然共振频率。然而，椭圆/卵形消声器通常不分担圆形的固有几何刚度。这些消声器的自然共振频率倾向于在发动机启动频率范围内下降，使得消声器容易共振。由于固有地具有低自然共振频率，有单壁外壳的椭圆/卵形消声器尤其易于发生外壳鸣响。但是，考虑到平面侧面椭圆/卵形消声器的使用，双层外壳的使用可降低外壳共振频率相对于发动机启动频率的灵敏度。
虽然双层薄板外壳具有较高的振动阻尼，但它们存在一些限制。典型的双层薄板外壳的寿命较短，与单壁外壳5到7年的寿命相比，只能使用3到4年。双层薄板外壳的寿命缩短是由于加速腐蚀而造成的。由于薄板之间的间隔不与大气相通，因此水蒸气在这些间隔中凝结。积留的水可加速外壳的腐蚀，因而造成早期失效。而单壁外壳没有其中凝结水的间隔，因而不易受到加速腐蚀。
本领域中仍然需要将单壁外壳的寿命与双层薄板外壳抵抗外壳鸣响相结合的椭圆/卵形排气消声器。因此，本发明的目的在于提供一种有单壁外壳的椭圆/卵形排气消声器，该外壳具有高于发动机最大共振频率的自然共振频率。
发明内容
本发明提供一种带有加固外壳的排气消声器。该排气消声器具有在其上形成有多个凸起的消声器外壳，各凸起具有主轴和小于该主轴的次轴，所述多个凸起被安排成基本上平行于该排气消声器的纵轴延伸的行，任何给定行中的所述凸起的主轴旋转自前面和后面的行中的凸起的主轴。
在所提供的特定例子中，每个凸起都具有椭圆形状，任何给定行中的所述凸起的主轴，相对于前面和后面的行中的所述凸起的主轴被旋转近似90度，所述凸起被布置成使得从所述消声器外壳的第一端延伸到第二端的直线必须与至少一个所述凸起相交的图案，从而增加所述消声器外壳的刚度。
从此后提供的详细描述中可以理解本发明进一步的适于范围。应该理解，在说明本发明的优选实施例时，详细说明和具体例子只是用于说明目的，而并非用于限制本发明的范围。
附图说明
从详细描述和附图，将会更加充分地理解本发明，其中：
图1为根据本发明原理的排气消声器的侧视图；
图2为沿图1中线2-2做出的排气消声器横截面图；
图3为沿图1中线3-3做出的形成在排气消声器上的凸起的横截面图；
图4为根据本发明原理形成于排气消声器上的凸起的互锁图案(interlocking pattern)的平面图；
图5为用于设计根据本发明原理的排气消声器的方法的流程图。
具体实施方式
下述优选实施例的描述本质上仅为示例性的，并非限制本发明、其应用或使用。
主要参见图1和2，根据本发明教导而构造的排气消声器通常由参考标号10表示。在提供的特定例子中，排气消声器10被示为包括具有被布置为与第二端16纵向相对的第一端14的外壳12。该外壳12具有如图2中最好示出的椭圆形横截面。本领域技术人员应该理解，对于外壳12，可以使用各种其它的横截面几何形状。外壳12由具有给定厚度的单壁金属构造，该给定厚度在图3中被表示为t1。如本领域所周知的，排气消声器10包括用于从发动机接收和排出废气的入口和出口(未示出)。
排气消声器10还包括多个形成于外壳12的外壳表面20上的凸起18。如图3所最好示出的那样，这些凸起从外壳12上升起一定高度。在装配排气消声器之前，凸起18被压印(stamp)或者压制到外壳12中。凸起18的高度可以在从近似外壳12的厚度t1一半，但是不能超过外壳12的厚度t1的两倍的范围。当垂直于外壳12观看时，凸起18优选为椭圆形。如图4最好示出的那样，每个椭圆凸起18具有长半径22和短半径24，长半径22大于短半径24。如下面将要详细描述的，凸起18的这种椭圆形状提供互锁图案，同时简化了对外壳表面20的压制或压印。然而，对于凸起18，可以使用任何特定形状。
现在参见图4，形成于外壳表面20上的凸起18被布置成互锁图案，通常由参考标号26表示该互锁图案。具体是，凸起18被安排成基本上平行于排气消声器10的纵轴A-A、从第一端14延伸到第二端16并且沿圆周环绕外壳20延伸的行。任何给定行中的凸起18均相对于前面和后面的行中的凸起18旋转大约90度。凸起18的行相对彼此安排，以使任何给定行中的凸起18的长半径22与前面和后面行中的凸起18的长半径22互锁，从而形成互锁图案26。互锁图案26规定，从排气消声器10的第一端14延伸到第二端16的任何直线，例如图4中所示用参考数字28表示的虚线，都必须与至少一个凸起18相交。凸起18的任何互锁图案可以形成于外壳20上，只要是从消声器10的第一端14延伸到第二端16的任何直线与至少一个凸起18相交。凸起18的互锁图案26将刚度提供给排气消声器10，并且将排气消声器10的自然共振频率增加到大于发动机共振频率的数值。
为了将排气消声器10的自然共振频率调到大于特定发动机的共振频率的数值，参见图5，现在将描述用于设计排气消声器的方法100。首先在步骤110，提供具有单壁外壳的消声器，并压印多个凸起。多个凸起按照第一图案被压印到第一高度。而后在步骤120，对消声器进行分析，以确定其自然共振频率。然后在步骤130，将该消声器特有的自然共振频率与发动机的共振频率进行比较，其中该消声器带有具有第一高度的凸起的第一图案。
如步骤140所示，如果消声器的自然共振频率大于发动机的共振频率，则完成设计并且设计方法100结束。然而，如果在步骤140，排气消声器的自然共振频率近似等于或小于发动机的共振频率，则在步骤150中，在排气消声器中形成新的凸起图案或者形成具有新的高度的凸起，或者两者均有。而后，该方法在步骤120处重复，直到消声器的自然频率大于发动机的共振频率。这样，对于任何特定的发动机，任何排气消声器都能被调谐成使排气消声器的自然共振频率大于发动机的共振频率，从而防止消声器外壳鸣响。
本发明的描述本质上仅为示例性的，因此，未背离本发明要旨的变化应包括在本发明的范围内。这种变化不应被认为是背离本发明的精神和范围。

Claims (5)

1、一种排气消声器，具有在其上形成有多个凸起的消声器外壳，其特征在于，各凸起具有主轴和小于该主轴的次轴，所述多个凸起被安排成基本上平行于该排气消声器的纵轴延伸的行，任何给定行中的所述凸起的主轴旋转自前面和后面的行中的凸起的主轴，该旋转限定在所述行之间大约90°的角，以增加所述消声器外壳的刚度。
2、如权利要求1所述的排气消声器，其中所述多个凸起中的每一个均具有椭圆形状。
3、如权利要求1或2所述的排气消声器，其中任何给定行中的所述凸起的主轴，相对于前面和后面的行中的所述凸起的主轴被旋转近似90度。
4、如权利要求1所述的排气消声器，其中所述凸起被布置成使得从所述消声器外壳的第一端延伸到第二端的直线必须与至少一个所述凸起相交的图案，从而增加所述消声器外壳的刚度。
5、一种用于设计根据权利要求1的排气消声器的方法，该排气消声器具有高于发动机共振频率的自然共振频率，该方法包括以下步骤：
(a.)提供单外壳消声器；
(b.)将多个凸起按照第一图案压印到所述单外壳消声器上，所述凸起具有第一厚度；
(c.)分析所述单外壳消声器，以确定该单外壳消声器的自然共振频率；
(d.)将所述单外壳消声器的所述自然共振频率与发动机的共振频率进行比较，如果所述单外壳消声器的所述自然频率小于或等于所述发动机的共振频率，则将第二多个凸起压印到第二单外壳消声器上，所述第二多个凸起具有第二图案或者第二厚度，并且重复步骤(c.)和(d.)，直到所述消声器的自然共振频率超过该发动机的共振频率。
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