CN101007288A - 金属载体及金属载体的制造方法 - Google Patents

金属载体及金属载体的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供在金属载体的卷起终端部处没有台阶且即使把金属载体压入外壳中也不产生小室形状的局部变形的金属载体。本发明的金属载体(1)，是通过叠合并卷起金属制的波形箔(2)和平箔(3)而制造的，其特征在于，在卷起波形箔(2)和平箔(3)时的卷起终端部处，使波形箔(2)的波高度逐渐降低。

Description

金属载体及金属载体的制造方法
技术领域
本发明涉及用于净化从汽车等的内燃机排出的废气的金属载体及其制造方法。
背景技术
以往，作为内装了金属载体的净化装置，例如，如图16的剖视图所示，有这样的净化装置：把由不锈钢箔材的波形箔101a和平箔101b构成的蜂窝结构的金属载体101压入到外壳102。在该净化装置中，扩散接合波形箔101a和平箔101b，并对外壳102和金属载体101进行钎焊，在该状态下，在金属载体101上施加催化剂。再在外壳102的两端焊接成为用于向催化剂部导入/导出废气的入口和出口的扩散部104(参照日本特许2779516号公报)。
另外，如图17的主视图和图18的要部放大图所示，蜂窝结构的金属载体101是以交替叠合带状的波形箔101a和平箔101b、并将它们绕芯轴105卷成卷状的状态，接合波形箔101a的顶部和平箔101b而成的载体，在由波形箔101a和平箔101b围成的小室106中流过废气。在这样卷成卷状的状态下，如图19所示，金属载体101被压入于圆筒状的外壳102中。
可是，在把波形箔101a和平箔101b卷成卷状而构成的金属载体101上，如图17所示，在卷起终端部处产生相当于波的高度的台阶H，在把金属载体101压入圆筒形状的外壳102的阶段，由该卷起终端部的台阶H会引起局部变形。而且，由于该变形向中心部传播，从而金属载体101的小室106的形状与设计的形状不同，存在与性能下降相关联这样的问题。
由于为了提高净化性能，把使用的波形箔101a的形状从图20(b)所示的波的高度fh较低的B型的形状改变成图20(a)所示的波的高度fh较高的A型的形状，因此，上述问题更加显著。在此，B型的波形箔，波的高度fh和波的间距fp之比fh/fp不到1(fh/fp＜1)，A型的波形箔，波的高度fh和波的间距fp之比fh/fp是1以上(fh/fp≥1)。
另外，如图21(a)、(b)所示，公知有这样的内装陶瓷载体的净化装置：在圆筒状的外壳112的内部，在安装了缓冲构件113的状态下，插入蜂窝结构的陶瓷载体111，在该状态下，由旋压辊SP把外壳112的两端部缩径成具有扩散部114的形状来保持陶瓷载体111。这时，使用的陶瓷载体111的形状是大致圆形，由于不像上述金属载体101那样在卷起终端部处有台阶，因此，作为缓冲构件113，能使用具有恒定厚度的材料(参照日本特开2004-36398号公报)。
如上所述，在日本专利2779516号公报中提出的金属载体101，在把金属载体101压入到圆筒形状的外壳102中时，由于卷起终端部的台阶H，使小室形状产生局部变形，由于该变形向中心部传播，因此金属载体101的形状与设计时的形状不同，存在与性能下降相关联这样的问题。
另外，如日本特开2004-36398号公报中提出的蜂窝结构的陶瓷载体111那样，在把厚度恒定的缓冲构件113用于保持金属载体时，缓冲构件113不能吸收卷起终端部的台阶H，载体保持力不稳定，因此存在金属载体脱落等问题。另外，由于作为增加部件需要缓冲构件113，因此导致成本增加。
发明内容
本发明的目的在于提供在金属载体的卷起终端部处没有台阶、且即使把金属载体压入到外壳内小室形状也不产生局部变形的金属载体及其制造方法。
为了解决上述问题，本发明的第1技术方案的金属载体，是通过叠合并卷起金属制的平箔和波形箔而制造的，其特征在于，使上述波形箔的波高度在卷起上述平箔和上述波形箔时的卷起终端部处逐渐降低。
另外，本发明的第2技术方案的金属载体的制造方法，通过叠合并卷起金属制的平箔和波形箔而制造金属载体，其特征在于，通过卷起进行了如下加工后的波形箔和平箔来制造上述金属载体，即，在卷起了上述平箔和上述波形箔时的卷起终端部处，从波峰侧和波谷侧夹住并固定上述波形箔的波顶部，通过逐渐扩大被固定的波顶部的间隔，而使上述波形箔的波高度逐渐变低。
再有，本发明的第3技术方案的金属载体的制造方法，通过叠合并卷起金属制的平箔和波形箔而制造金属载体，其特征在于，通过卷起进行了如下加工后的波形箔和平箔来制造上述金属载体，即，在卷起了上述平箔和上述波形箔时的卷起终端部处，通过把上述波形箔的波顶部逐个地压入到形成为间隔逐渐扩大的槽中，而使上述波形箔的波高度逐渐变低。
另外，本发明的第4技术方案的金属载体的制造方法，通过叠合并卷起金属制的平箔和波形箔而制造金属载体，其特征在于，以如下方式进行加工，即，在卷起了上述平箔和上述波形箔时的卷起终端部处，从上述波形箔的两侧向上述波形箔的波谷部插入销，通过逐渐扩大插入的销的间隔，而使上述波形箔的波高度逐渐变低，进一步对加工后的波形箔实施冲压加工，然后通过卷起该冲压加工后的波形箔和平箔来制造上述金属载体。
根据本发明的第1技术方案的金属载体，由于波形箔在卷起了平箔和波形箔时的卷起终端部处的波高度逐渐变低，因此可以消除卷起终端部处的台阶，由此，可以防止向外壳压入金属载体时产生的局部的小室形状的变形，可以防止净化性能的下降。
根据本发明的第2技术方案的金属载体的制造方法，由于以如下方式加工，即，在卷起了平箔和波形箔时的卷起终端部处，从波峰侧和波谷侧夹住并固定波形箔的波顶部，使被固定的波顶部的间隔逐渐变宽地进行扩展，从而使波形箔的波高度逐渐变低，因此可以消除制造出金属载体的卷起终端部处的台阶。特别是由于从波峰侧和波谷侧夹住并固定波形箔的波顶部，因此可以在使波形箔的形状稳定的状态下进行加工。
根据本发明的第3技术方案的金属载体的制造方法，由于以如下方式加工，即，在卷起平箔和波形箔时的卷起终端部处，把波形箔的波顶部逐个压入形成为间隔逐渐变宽的槽内，从而使波形箔的波高度逐渐变低，因此可以消除制造出的金属载体的卷起终端部处的台阶。特别是由于不需要用于移动上述槽的机构，因此可以减少装置成本。
根据本发明的第4技术方案的金属载体的制造方法，由于以如下方式加工，即，在卷起平薄和波形箔时的卷起终端部处，从波形箔的两侧向波形箔的波谷部插入销，使插入的销的间隔逐渐变宽地进行扩展，从而使波形箔的波高度逐渐变低，对加工后的波形箔实施冲压加工后再卷起，因此可以消除制造出的金属载体的卷起终端部处的台阶。特别由于从波形箔的两侧向波形箔的波谷部插入销，在使插入的销的间隔逐渐变宽地进行扩展之后，增加并实施冲压加工，因此可以高精度地加工波形箔的形状。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的金属载体的结构的立体图。
图2是用于说明本发明的第1实施方式的金属载体的卷起终端部的波形箔形状的图。
图3是用于说明通常的冲压加工的问题的图。
图4(a)～(c)是用于说明波间距和波高度的关系的图。
图5是表示本发明的第1实施方式的金属载体的加工装置的结构的侧视图。
图6是表示本发明的第1实施方式的金属载体的加工装置的加工完成状态的侧视图。
图7是表示本发明的第2实施方式的金属载体的加工装置的结构的侧视图。
图8是表示本发明的第2实施方式的金属载体的加工装置的加工中途状态的侧视图。
图9是表示本发明的第2实施方式的金属载体的加工装置的加工中途状态的侧视图。
图10是表示本发明的第2实施方式的金属载体的加工装置的加工完成状态的侧视图。
图11是表示本发明的第3实施方式的金属载体的加工装置的结构的主视图。
图12是表示本发明的第3实施方式的金属载体的加工装置的结构的俯视图。
图13是表示本发明的第3实施方式的金属载体的加工装置的结构的侧视图。
图14是表示本发明的第3实施方式的金属载体的加工装置的加工中途状态的俯视图。
图15是用于说明本发明的第3实施方式的金属载体的加工装置的冲压加工的侧视图。
图16是表示以往的内装金属载体净化装置的结构的剖视图。
图17是表示以往的金属载体的结构的剖视图。
图18是图17的要部放大图。
图19是表示将要把图17的金属载体压入外壳内的状态的剖视图。
图20(a)、(b)是表示构成金属载体的波形箔的波的样式的放大图。
图21是表示以往的内装陶瓷载体净化装置的结构的图，(a)是侧剖视图，(b)是横剖视图。
具体实施方式
第1实施方式
下面，根据附图说明本发明的第1实施方式。图1是表示本实施方式的金属载体的结构的立体图。
如图1所示，本实施方式的金属载体1是通过使金属制的带状的波形箔2和平箔3叠合，再将它们卷成涡卷状而形成，然后，在其外周上卷绕钎料箔材后压入到金属制的外壳4内，通过在真空状态下进行加热使波形箔2和平箔3扩散接合，并对这些箔材与外壳4之间进行钎焊接合，从而形成金属载体1。
在此，根据图2说明金属载体1的卷起终端部处的波形箔2的形状。如图2所示，通过逐渐扩大波高度为A的波形箔2的波间距，使波高度降低到B。该波高度B是波高度A的1/3～1/4的高度。而且，使波高度A降低到波高度B所需的长度，是金属载体1的外周的1/2周～1周左右的长度。
如此，在本实施方式的金属载体1上，由于在卷起平箔3和波形箔2时的卷起终端部处使波形箔2的波高度逐渐降低，因此，可以消除卷起终端部处的台阶，由此可以防止在向外壳4内压入金属载体1时产生局部的小室形状的变形，并可以防止净化性能的下降。另外，由于载体保持力稳定，所以可以防止金属载体脱落。还由于不需要缓冲构件等增加部件，所以可以抑制成本的增加。
下面，根据附图说明第1实施方式的金属载体的制造方法。如本实施方式的金属载体1那样，作为使波形箔2的卷起终端部处的波高度逐渐降低的方法，考虑过冲压加工，但当由通常的冲压加工使波形箔2的波高度逐渐降低时，如图3所示，由于上模具31及下模具32与波形箔2的形状差异很大，因此波形箔2与模具不相适合而产生变形。
因此，在本实施方式中，如图4(a)～(c)所示，利用通过扩大波间距来减小波高度的原理，以按图4(a)、(b)、(c)的顺序逐渐降低波形箔2的卷起终端部处的波高度的方式进行加工。
图5是表示用于逐渐降低波形箔2的波高度的加工装置的结构的图。如图5所示，加工装置51具有：多个形成有用于固定波形箔2的波顶部的槽52的冲模53、连结各冲模53之间的冲模保持螺栓54、插入到波形箔2的波谷部的冲头55、保持冲头55的冲头支承件56、连结各冲头支承件56之间的冲模保持螺栓57、能向左右移动地支承冲头支承件56的滑动基板58。
在这样构成的加工装置51中，图5表示加工前的状态，按要进行加工的波形箔2的波峰的数量准备冲模53。在该冲模53的上表面形成有与波形箔2的波顶部相同R(圆弧)尺寸的槽52，各冲模53由冲模保持螺栓54连结。
另一方面，冲头55插入并保持于在冲头支承件56上加工出的孔(未图示)中，按要进行加工波形箔2的波谷的数量准备冲头55及冲头支承件56。各冲头支承件56由冲模保持螺栓57连结，被载置在滑动基板58上。
在图5所示的初始状态下，由未图示的气缸等致动器使推压冲模5 3及冲头支承件56分别在卷起方向上被压紧而成为紧贴状态。在该状态下，在冲模53上加工出的槽52之间的宽度成为与波形箔2的波峰间距相同的尺寸，如图5所示，波形箔2成为嵌在槽52中的状态。另一方面，各冲头55被保持成与波形箔2的谷部位置对准的状态。
而且，当冲头55与冲头支承件56及滑动基板58一体下降时，冲头55插入到波形箔2的谷部，在冲头55与冲模53的槽52之间夹住波形箔2的波顶部并将其固定。
然后，当使冲头支承件56和冲模53同步、并由未图示的气缸等致动器向与卷起方向相反的方向扩展时，如图6所示，成为波形箔2的波高度逐渐降低的形状，则由本实施方式的加工装置51对波形箔2进行的加工结束。
此时，如图6所示，由于冲头支承件56和冲模53是分别由冲模保持螺栓57和冲模保持螺栓54预先设定了分开间隔，因此，波形箔2被加工成预先设定的形状。
在图5中，在冲模保持螺栓54及冲模保持螺栓57中分别省略了从左侧起的第4个保持螺栓54、57的图示，示出第5个保持螺栓。这是由于第5个以后的保持螺栓的长度比各冲模的长度长，一直跨越到比相邻的冲模更靠右方的冲模。这时的保持螺栓被设置成在水平面方向上相互错开。
如此，在第1实施方式的金属载体1的制造方法中，由于以这样的方式进行加工，即，在卷起平箔3和波形箔2时的卷起终端部处，从波峰侧和波谷侧夹住并固定波形箔2的波顶部，使被固定的波顶部的间隔逐渐变宽地进行扩展，从而使波形箔2的波高度逐渐变低，因此可以消除制造出的金属载体1的卷起终端部处的台阶。特别是由于在本实施方式中，从波峰侧和波谷侧夹住并固定波形箔2的波顶部，因此可以在使波形箔2的形状稳定的状态下进行加工。
第2实施方式
下面，根据附图说明第2实施方式的金属载体的制造方法。图7是表示用于逐渐降低波形箔2的波高度的加工装置的结构的图。如图7所示，加工装置71具有形成有用于固定波形箔2的波顶部的槽72a～72g的冲模73、插入波形箔2的波谷部的冲头74a～74g。但是，作为用于使冲头74a～74g下降的机构，可以使用采用了凸轮机构的方式或采用致动器的方法等通常方法。
在这样构成的加工装置71中，图7表示加工前的状态，在冲模73上，按波形箔2的波峰的数量在加工完成状态的位置准备槽72a～72g。
另一方面，冲头74a～74g做成与波形箔2的扩展角度对应的形状，各冲头74a～74g的位置设置在与槽72a～72g对应的位置上。
在图7所示的初始状态下，波形箔2被设置在波顶部嵌入槽72a内的位置上，在该状态下，波形箔2的顶部与槽72的位置相对准的只有槽72a的位置，波形箔2成为载置在冲模73之上的状态。
然后，首先如图8所示，仅冲头74a下降并在该冲头74a与槽72a之间夹住波形箔2的波顶部而扩展第1个波峰。通过该加工，波形箔2向图8的右方产生位移，则波形箔2的第2个波峰进入槽72b。
此后，如图9所示，当第2个冲头74b下降并扩展波形箔2的第2个波峰时，波形箔2再向右方移动，如此，从冲头74c到冲头74g依次下降并扩展波形箔2，最终如图10所示，通过下降全部的冲头74a～74g并把波形箔2扩展到预先设定的状态，波高度被加工成逐渐降低，由本实施方式的加工装置71对波形箔2进行的加工结束。
如此，在第2实施方式的金属载体的制造方法中，由于以这样的方式进行加工，即，在卷起平箔3和波形箔2时的卷起终端部处，把波形箔2的波顶部逐个压入形成为间隔逐渐扩大的槽72a～72g内，从而使波形箔2的波高度逐渐降低，因此可以消除制造出的金属载体1的卷起终端部处的台阶。特别在本实施方式中，由于不需要用于移动冲头74a～74g、槽72a～72g的机构，因此可以减少装置成本。
第3实施方式
下面，根据附图说明第3实施方式的金属载体的制造方法。图11～图13是表示用于使波形箔2的波高度逐渐降低的加工装置的结构的图，图11是主视图，图12是从上方看到的俯视图，图13是表示放置在加工装置上的状态的波形箔的侧视图。
如图11和图12所示，加工装置81具有：形成为具有完成时的波形箔2的形状的冲模82、用于载置波形箔2的升降机83、插入波形箔2的波谷部的销84、保持销84的块部件85、连结各块部件85的保持螺栓86、对销84施力的弹簧87、形成为具有完成时的波形箔2的形状的冲头88。
在这样构成的加工装置81中，加工前在设于冲模82上的升降机83上载置波形箔2。另外，在冲模82的上方设有冲头88，在冲模82和冲头88形成有波形箔2加工完成时的形状。另外，在波形箔2的两侧，由块部件85和弹簧87保持销84，如图12所示，按要加工的波的波峰数量设置销84。而且，各块部件85由保持螺栓86连结。
在图11所示的初始状态下，在升降机83的上面进行波形箔2的初始定位。接着，如图12所示，由未图示的气缸等致动器对抗弹簧87的作用力而向箭头(1)的方向推出销84而将销84插入波形箔2的谷部。同样地，位于相反一侧的销84也插入到波形箔2的谷部。此时，波形箔2和销84的关系成为图13那样。
此后，向箭头(2)的方向移动块部件85。移动完成时成为图14所示的状态。此时，如图14所示，由于块部件85由保持螺栓86预先设定了分开间隔，因此，波形箔2被扩展成预先设定的形状。
接着，使升降机83和销84退避，如图15所示，使冲模82上升，并使冲头88下降，按照冲模82和冲头88的金属模具形状对波形箔2进行冲压加工，则由本实施方式的加工装置81对波形箔2进行的加工结束。
如此，在第3实施方式的金属载体1的制造方法中，由于以这样的方式进行加工，即，在卷起平箔3和波形箔2时的卷起终端部处，从波形箔2的两侧向波形箔2的波谷部插入销84，使插入的销84的间隔逐渐变宽地进行扩展，从而使波形箔2的波高度逐渐变低，因此可以消除制造出的金属载体1的卷起终端部处的台阶。特别在本实施方式中，由于在从波形箔2的两侧向波形箔2的波谷部插入销84，使插入的销84的间隔逐渐变宽地进行扩展后，增加并实施冲压加工，因此可以高精度地加工波形箔2的形状。
以上，根据图示的实施方式说明了本发明的金属载体及其制造方法，但本发明不局限于此，各部分的结构都可以替换成具有同样功能的任意结构。

Claims (4)

1.一种金属载体，是通过叠合并卷起金属制的平箔(3)和波形箔(2)而制造的，其特征在于，
使上述波形箔(2)的波高度在卷起上述平箔和上述波形箔时的卷起终端部处逐渐降低。
2.一种金属载体的制造方法，通过叠合并卷起金属制的平箔(3)和波形箔(2)而制造金属载体，其特征在于，
进行如下加工：在卷起上述平箔(3)和上述波形箔(2)时的卷起终端部处，从波峰侧和波谷侧夹住并固定上述波形箔(2)的波顶部，通过逐渐扩大被固定的波顶部的间隔，而使上述波形箔(2)的波高度逐渐变低；通过卷起进行了上述加工后的波形箔(2)和平箔(3)来制造上述金属载体。
3.一种金属载体的制造方法，通过叠合并卷起金属制的平箔(3)和波形箔(2)而制造金属载体，其特征在于，
进行如下加工：在卷起上述平箔(3)和上述波形箔(2)时的卷起终端部处，通过把上述波形箔(2)的波顶部逐个地压入到间隔逐渐扩大地形成的槽(72a～72g)中，而使上述波形箔(2)的波高度逐渐变低；通过卷起进行了上述加工后的波形箔(2)和平箔(3)来制造上述金属载体。
4.一种金属载体的制造方法，通过叠合并卷起金属制的平箔(3)和波形箔(2)而制造金属载体，其特征在于，
进行如下加工：在卷起上述平箔(3)和上述波形箔(2)时的卷起终端部处，从上述波形箔的两侧向上述波形箔(2)的波谷部插入销(84)，通过逐渐扩大插入的销(84)的间隔，而使上述波形箔(2)的波高度逐渐变低，进一步对加工后的波形箔(2)实施冲压加工，然后通过卷起该冲压加工后的波形箔(2)和平箔(3)来制造上述金属载体。
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