CN106368786B - 带有整体式气动护罩的消音器壳体主体 - Google Patents

Abstract

一种由金属板坯件形成的消音器壳体。该壳体包括管状主体部，其被轧制成管件以使得坯件的第一边缘能够焊接至横跨坯件的中间接缝线。气动护罩延伸部在中间接缝线和坯件的第二边缘之间由管状主体部整体地突出以在安装到车辆上时覆盖消音器和相邻结构之间的间隙。

Description

带有整体式气动护罩的消音器壳体主体

技术领域

本发明一般涉及用于具有内燃发动机的车辆的排气系统的消音器，并且更具体地，涉及由金属板坯件制造的消音器壳体。

背景技术

在大量生产用于机动车辆等的排气系统的消音器时，由于材料成本低且可自动化制造和装配的优势，基于外部结构，通常使用由金属板制成的管状壳体。在形成管状壳体之后，内挡板、导管和端盖的增设构成消音器。

当安装到诸如汽车或卡车的车辆中时，消音器的底侧通常暴露于车辆下方的开放空间。在车辆移动期间，车辆下方的高速气流能够与消音器和任意间隙、连接结构、或者与消音器间隔或围绕消音器的保护衬垫/护罩相互作用。这种相互作用能够产生不被希望的影响车辆性能并增加乘客舱内的噪音的湍流。在将消音器横向于车辆行驶方向安装时，这种相互作用尤其显著。

申请人于2014年11月20日提交的、题为“Muffler Shield and Muffler AssemblyEmploying the Same”的第14/549,188号共同未决美国申请(其全部内容通过引用结合于此)公开了增设气动护罩以占据邻近消音器的间隙。特别地，制造单独的气动形式并且之后附接到消音器主体的外表面。然而，气动护罩结构单独制造和附接以填充围绕消音器的间隙会导致成本增加且制造复杂。

发明内容

在本发明的一方面中，一种由金属板的板件形成的消音器壳体。该壳体包括管状主体部，其中板件的第一边缘焊接至横跨板件的中间接缝线。气动护罩延伸部在中间接缝线和板件的第二边缘之间由管状主体部整体地突出。

该板件优选为金属板坯件，并且可利用包括冲压、冲孔、弯曲、折叠和轧制的各种制造工艺在护罩延伸部上提供各种部件(诸如冲压肋片的成型)以增加该护罩延伸部的刚度。之后优选利用轧制将坯件的剩余部分形成管状主体部。最后，在护罩延伸部和主体部的外部表面之间形成阻尼连接部(与接缝线间隔开)以降低护罩振动。

在另一实施例中，消音器包括：金属板坯件形成的管状主体部和气动护罩延伸部，其中坯件的第一边缘焊接至横跨坯件的中间接缝线以封闭主体部，并且其中护罩延伸部在接缝线和坯件的第二边缘之间由主体部整体地突出；以及端盖，端盖接合至主体部的管状端部。

在另一个实施例中，其中护罩延伸部邻近中间接缝线凹口，以提供用以容纳端盖的护罩延伸部的减小的横向宽度。

在另一个实施例中，其中护罩延伸部包括垂直于坯件的第二边缘延伸的冲压肋片。

在另一个实施例中，护罩延伸部具有至少一个边缘，至少一个边缘包括通过折叠至少一个边缘形成的摺边。

在另一个实施例中，护罩延伸部包括角板(gusset)，角板包括通过横向折叠从护罩延伸部的边缘延伸的外部接片(tab)。

在另一个实施例中，护罩延伸部包括将坯件的第二边缘与主体部并置的弯曲部，并且其中消音器还包括第二边缘和主体部之间的焊缝。

在另一个实施例中，护罩延伸部包括朝向主体部弯曲并焊接至主体部的内部缺口接片(internal cutaway tab)。

在本发明的优选方法中，消音器由金属板坯件制成。气动护罩邻近坯件的第一端成形。坯件的一部分由与第一端相对的坯件的第二端轧制直至第二端接近中间接缝线。第二端沿着接缝线焊接到坯件以构成管状主体部，其中气动护罩从主体部整体地延伸。然后端盖接合到主体部的管状端部。

在另一实施例中，其中成形气动护罩包括将肋片冲压到护罩中以增加刚度。

在另一实施例中，其中成形气动护罩包括弯曲以形成至少一个摺边或角板。

在另一实施例中，该方法进一步包括远离接缝线在气动护罩和主体部之间形成阻尼连接的步骤。

在另一实施例中，该方法进一步包括在第一端处凹口坯件以提供用以容纳端盖的气动护罩的减小的横向宽度的步骤。

附图说明

图1为带有单独形成的气动护罩的消音器的立体图。

图2为根据第一实施例的带有整体式护罩延伸部的轧制的消音器壳体的立体图。

图3为带有端盖的图2的消音器壳体的俯视图。

图4A至图4E示出了金属坯件经过一系列轧制、焊接和弯曲以形成消音器壳体。

图5为根据另一实施例的金属坯件的俯视图，其中在主体部的轧制之前附加的冲压和切割提供附加的护罩部件。

图6为在主体部的轧制之后且示出端盖的图5的金属坯件的俯视图。

图7为示出了沿着气动护罩的边缘的卷边的金属坯件的俯视图。

图8为示出了用以在气动护罩上形成摺边和角板的冲压肋片和边缘部件的金属坯件的俯视图。

图9为沿着图8中的线9-9的护罩的截面。

图10为带有将护罩连接到主体部的缺口接片的消音器壳体的立体图。

图11为带有在护罩内的弯曲部的消音器壳体的立体图，弯曲部用以将护罩的外部边缘接合到主体部。

具体实施方式

参考图1，消音器组件10包括护罩11，护罩为管状形状以接收包括端盖12的端盖。消音器组件10通常沿纵向方向L延伸，且在横向安装到车辆内时，风W流过消音器组件10。在车辆向前行进期间，风W的方向横向于纵向方向L。为了降低由风W在消音器组件10和车辆内的相邻结构之间的间隙中产生的湍流，在上述的共同未决申请中提出单独的护罩主体13。如图所示，护罩13附接到消音器壳体11的外表面。消音器组件10可优选地具有大体上为椭圆形的横截面，但是也可包括共形凹陷部14以容纳其他车辆部件，例如本领域已知的用于备用轮胎的空间。

由于护罩主体13为单独制造的部件，因此其需要单独的处理和附加的制造工艺，从而将其附接到消音器组件10的外部表面。为了克服这些劣势，本发明适应形成轧制(rolled)的消音器外壳主体的制造工艺，从而形成如图2所示的整体式气动护罩。因此，金属板20被部分地轧制，从而使得该板的第一边缘21与延伸横穿该板的中间接缝线22对齐。边缘21通过沿着接缝线22的焊缝23接合到板20的中间部分，从而形成带有气动护罩延伸部25的管状主体部24，其中气动护罩延伸部25从接缝线22和该板的第二边缘26之间的主体部24整体地突出。之后端盖(未示出)被增设到管状主体部24的开口端，从而使得带有整体式气动护罩的消音器组件避免单独护罩的单独的制造、处理和安装。

图3为示出了增设端盖27和28的壳体20的俯视图。在该实施例中，端盖27和28形成为用以插入到管状主体部24的开口端内的公插头元件，从而避免对气动护罩延伸部25的任何干扰。

图4A至图4E示出了用于处理本发明的消音器壳体的典型制造步骤。在图4A中，金属板坯件30通过轧辊32卷绕在芯轴/轧辊31上。随着坯件30通过轧辊31和32之间，弯曲部33逐渐形成。在芯轴31完整地旋转一周之后，金属坯件30形成连续的环以及展开的延伸部35。已经获得这种构造后，现在该坯件的一个边缘邻近中间接缝线。在图4C中，焊机36设置成邻近该接缝并且通电以产生焊缝(例如，角焊缝)，从而密封该管状主体部。可选地，可以在从芯轴/辊轧机上移除轧制的坯件之后进行焊接，从而进入管状主体部的内部用于由其内部进行焊接。

如图4D所示，因为通常需要椭圆形的横截面用于已抛光的消音器，因此具有圆形横截面的轧制的坯件可被设置在压机中。如图4E所示，该压机具有合适地成形的用以压缩轧制的坯件38的工具表面37，从而为坯件提供椭圆形形状。利用该工具表面上的可选延伸部40同时更改气动护罩延伸部39的形状也是可能的。可选地，如下所述，可在弯曲主体部之前执行该气动护罩延伸部的成形。

图5示出了金属板坯件45，其在管状主体部的轧制之前已进行了预处理从而增设各种部件。更具体地，更改坯件45的一端以在该护罩延伸部上提供各种部件。更具体地，护罩延伸部46可包括凹口边缘47和48以在管状主体部的纵向端部处提供用以接收母端盖的空间(结合图6论述如下)。例如，可通过冲压或切割形成凹口47和48。此外，可通过增设冲压的肋片50来增强护罩延伸部46的刚度。肋片50优选垂直于坯件45的边缘51延伸。虚线52示出了用以引入中心凹陷部(在主体部的轧制之前或之后)的位置，以在消音器组件的顶部处形成共形部，其与管状横截面不同。虽然图5中的护罩示出为方形轮廓，但是边缘优选为圆形的或具有用以最佳填充周围的间隙其他轮廓，以使气动阻力最小化。

在轧制并焊接管状主体部之后，形成如图6中示出的带有护罩延伸部46的消音器壳体55，护罩延伸部46与纵向端部53和54间隔开从而适于端盖56和57的放置。如本领域已知的，端盖56和57优选成型为冲压的金属坯件，其通过焊接或利用轧制翻边机(rolledcrimp)附接到轧制的消音器壳体。

护罩延伸部的边缘可优选地被翻边或摺边，以避免尖锐边缘并提供附加的刚度。如图7所示，从主体部61突出的护罩延伸部60包括边缘接片62、63和64，它们沿着各自的边缘延伸且能够沿着虚线折叠180°以提供摺边。例如，可在切割凹口的冲压操作期间形成接片62-64，其中凹口降低护罩延伸部60的宽度。可利用已知的折叠或刮擦(wiping)操作形成摺边折叠部。

图8示出了进一步的实施例，其中护罩延伸部65包含摺边接片66、67和68。护罩65进一步包括角板(gusset)接片70和71以及多个加强肋片72。可在单个冲压操作期间形成摺边接片、角板接片和加强肋片。如本领域已知，角板接片70和71可折叠成90°角，以为护罩延伸部65提供增加的刚度。图9示出了进行折叠操作后沿护罩延伸部65的截面图，其中摺边接片66已经折叠约180°且角板接片向上折叠约90°。例如，角板接片70和71也可与摺边接片66和/或68结合。此外，肋片72可具有其他配置，例如交叉图案或其他凸起部件(凹陷和凹槽)。

由于护罩延伸部从与消音器壳体的主体部的焊接接缝悬臂伸出，因此护罩延伸部需要附加的加固。悬臂式的护罩延伸部可经受不希望的振动，这能够通过在护罩延伸部和主体部之间增加阻尼连接部(所提供的阻尼连接部与中间接缝线间隔开)来降低。该阻尼连接部加固了该护罩延伸部并降低了其在低频下的振动能力。

图10示出了第一阻尼配置，其中消音器壳体75包括管状主体部76和从焊接接缝线78突出的气动护罩延伸部77。利用从护罩延伸部77的中央区域向上折叠的缺口(cutaway)接片81和82在接缝线78和护罩延伸部77的边缘80之间形成阻尼连接部，从而使得阻尼连接部通过焊缝83和84附接到主体部76的外部表面。可通过冲压操作形成缺口接片81和82。

图11示出了另一实施例，其中消音器壳体90具有沿着接缝线93焊接到护罩延伸部92的管状主体部91。护罩延伸部94包括弯曲部94，其使得护罩延伸部92的边缘95与主体部91的外部表面并置。为了形成阻尼连接部，一系列焊点96将边缘95接合到主体部91。

也可使用单独的附加元件(例如托架、支柱、角板件或冲压凸台)加固该护罩延伸部和/或在该护罩延伸部和该主体部的外部表面之间提供阻尼连接部。此外，护罩延伸部可利用各种气动形状。可调整该护罩延伸部的尺寸、形状和曲率，以匹配用于任意具体车辆设计的被封闭的间隙。

Claims (10)

1.一种由金属板的板件形成的消音器壳体，包括：

管状主体部，其中所述板件的第一边缘焊接至横跨所述板件的中间接缝线；以及

气动护罩延伸部，所述气动护罩延伸部在所述中间接缝线和所述板件的第二边缘之间由所述管状主体部整体地突出，并且所述气动护罩延伸部的至少一部分不与所述管状主体部接触。

2.根据权利要求1所述的消音器壳体，其中，所述护罩延伸部邻近所述中间接缝线凹口，以提供用以容纳所述主体部的管状端部处的端盖的所述护罩延伸部的减小的横向宽度。

3.根据权利要求1所述的消音器壳体，其中，所述护罩延伸部包括为所述护罩延伸部增加刚度的冲压肋片。

4.根据权利要求3所述的消音器壳体，其中，所述冲压肋片包括垂直于所述板件的所述第二边缘延伸的多个肋片。

5.根据权利要求1所述的消音器壳体，其中，所述护罩延伸部具有至少一个边缘，所述至少一个边缘包括通过折叠所述至少一个边缘形成的摺边。

6.根据权利要求1所述的消音器壳体，其中，所述护罩延伸部包括角板，所述角板包括通过横向折叠从所述护罩延伸部的边缘延伸的外部接片。

7.根据权利要求1所述的消音器壳体，进一步包括在所述护罩延伸部和所述主体部之间的阻尼连接部，其中所述阻尼连接部与所述中间接缝线间隔开。

8.根据权利要求7所述的消音器壳体，其中，所述护罩延伸部包括将所述板件的所述第二边缘与所述主体部并置的弯曲部，并且其中所述阻尼连接部包括所述第二边缘和所述主体部之间的焊缝。

9.根据权利要求7所述的消音器壳体，其中，所述护罩延伸部包括朝向所述主体部弯曲的内部缺口接片，并且其中所述阻尼连接部包括所述缺口接片和所述主体部之间的焊缝。

10.一种消音器，包括：

金属板坯件形成的管状主体部和气动护罩延伸部，其中所述坯件的第一边缘焊接至横跨所述坯件的中间接缝线以封闭所述主体部，并且其中所述护罩延伸部在所述接缝线和所述坯件的第二边缘之间由所述主体部整体地突出，并且所述气动护罩延伸部的至少一部分不与所述管状主体部接触；以及

端盖，所述端盖接合至所述主体部的管状端部。

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