CN107427881B - 制造排气系统的筒形壳体的方法和制造废气处理单元的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于制造用于车辆的废气处理单元的筒形壳体的方法，该方法包括以下步骤：a)提供具有至少一个压印部(18)的平的金属板部件(16)；b)在圆形压弯工具(22)中通过使该金属板部件(16)在辊(24、26)之间移位来使该金属板部件被压弯成圆形，使得该金属板部件(16)获得具有平行于辊轴的纵向方向的筒形形状，使用至少一个弹性辊，使得金属板部件(16)的压印部(18)在圆形压弯期间被保持，其中所述至少一个压印部(18)的突出侧部(V)仅与所述至少一个弹性辊(26)接触；以及c)将筒形的金属板部件(16)的纵向边缘连接以形成管。还公开了一种用于制造废气处理单元的方法。

Description

制造排气系统的筒形壳体的方法和制造废气处理单元的方法
本发明涉及制造用于车辆的废气处理单元的筒形壳体的方法，废气流动通过该废气处理单元的筒形壳体，并且涉及制造用于车辆的废气处理单元的方法。
对于用于废气处理单元比如消声器、催化器或颗粒过滤器的壳体存在各种各样的、部分相反的要求。涉及壳体的高刚度、声学特性和外观的要求与涉及尽可能低的重量的要求相反。通常，这样的壳体因此由设置有肋状部或珠状部的薄金属板生产。因此，通过使用少量的材料获得壳体期望的刚度、声学特性和外观。然而，这种带珠状部的壳体的制造复杂且成本高，这是因为带珠状部的壳体通常以硬壳式结构(monocoque)设计来制造。
本发明的目的是提供一种制造废气处理单元的壳体的方法，该方法既节省成本还提供具有所需刚度的轻质壳体。
该目的通过一种制造用于车辆的废气处理单元的筒形壳体的方法来实现，其中废气流动通过该用于车辆的废气处理单元的筒形壳体，所述方法包括以下步骤：
a)提供具有至少一个压印部的平的金属板部件；
b)在圆形压弯工具中通过使金属板部件在辊之间移位来使金属板部件圆形压弯，使得金属板部件获得具有平行于辊轴的纵向方向的筒形形状，使用至少一个弹性辊，使得金属板部件的压印部在圆形压弯期间被保持，其中所述至少一个压印部(18)的突出侧部(V)仅与所述至少一个弹性辊(26)接触；以及
c)将筒形的金属板部件的纵向边缘连接以形成管。
本文中弹性辊也意味着辊的周缘壁是弹性柔韧的并且具有例如弹性包覆层。此外，术语“筒形形状”是指圆筒形以及具有卵形、椭圆形或任何基部的那些筒形。在步骤b)中，筒形不需要沿周向闭合，但是金属板被弯曲到相对的纵向边缘可以在没有任何其他塑性的重新成形的情况下被按压在一起的程度，以便实现步骤c)。
当使用弹性辊时，可以将金属板部件处理成形成具有压印部的壳体，该压印部使用节约成本的圆形压弯方法来特别加强壳体。这使得以简单的且节约成本的方式来制造加强的且同时轻质的用于废气处理单元的壳体。
优选地，金属板部件在圆形压弯之前在平的状态下被切割成一定尺寸并被压印，使得在纵向边缘的连接之后壳体已经完成。现在这使得在圆形压弯期间保持压印部是可能的。到目前为止，在使用复杂工具制造筒形壳体之后，已经部分地并入了压印部。
切割成一定尺寸和压印可以在一个加工处理步骤中执行，由此进一步降低了制造壳体的成本。
切割成一定尺寸和压印例如以冲压工具执行，将金属板的切割成一定尺寸以及并入压印部在同一行程中执行，由此可以使用已知的和节约成本的生产方法。
压印部优选地产生肋状部、珠状部和/或蜂窝状结构。因此，压印部有助于壳体的加强。
多个压印部例如结合到金属板部件中，所有的压印部向金属板部件的同一侧突出，并且圆形压弯工具的与压印部的突出侧部相接触的至少一个辊以弹性方式实现。因此，确保了金属板部件的压印部在圆形压弯期间被保持。
在一个变型实施方式中，至少三个辊用于圆形压弯，其中，至少一个上辊和一个下辊，至少一个辊被驱动。金属板在这里在辊之间来回移位几次，并且至少一个上辊和至少一个下辊在各个移位步骤中以不同的方式彼此间隔开。因此，可以以简单的方式制造具有圆形、椭圆形、卵形或其他基部的筒形壳体。
优选地，使用多个下辊，所述多个下辊并排、即沿着金属板的移位方向一个接一个地且彼此平行地布置，当金属板移位时，下辊中的靠外的辊相对于彼此移位，由此能够调节壳体的局部弯曲半径。
例如使用具有辊芯和包覆层特别是橡胶包覆层的一个弹性辊，该包覆层被紧固，特别是被硫化在辊芯上，由此辊具有较长的使用寿命。
当辊不是弹性辊时，可以使用由钢制成的辊芯和/或辊，由此提高了圆形压弯的品质。
在一个变型实施方式中，使用具有至少5mm的厚度和/或最大95的肖氏硬度的包覆层，由此确保了压印部在圆形压弯期间被保持。
包覆层的厚度可以是最深压印部的最大突出的至少125％。
可以使用构造为弹性辊的三个下辊，由此实现了特定的精确的圆形压弯结果。
在本发明的一个构型中，壳体具有小于1.25mm的壁厚，特别是0.8mm或更小的壁厚，使得壳体特别轻。
纵向边缘优选地通过焊接、特别是通过钨惰性气体焊接(TIG焊接)和/或通过卷边接缝(seaming)来彼此连接，由此可以以简单的且节约成本的方式闭合壳体。
此外，该目的还通过制造用于车辆的废气处理单元特别是消声器的方法来实现，该方法包括以下附加步骤：
-通过使用上述方法来制造筒形壳体；
-将插入件插入沿周向闭合的壳体中；以及
-将覆盖件紧固至壳体的端面。
本文中，插入件可以是隔音插入件或者催化器整体或颗粒过滤器整体。插入件可以通过填料并入到壳体中。这允许节约成本地制造用于车辆的废气处理单元。
在消声器单元作为废气处理单元的情况下，可以将隔音材料、特别是可以将毛织品结合到壳体中，由此改善消音器的隔音性能。
其他特征和优点将从下面的描述和参考的附图中变得明显。在附图中：
-图1a和图1b以侧视图示意性地示出了根据本发明制造的两个废气处理单元，
-图1c以沿着轴线I-I截取的截面图示意性地示出了图1a和图1b的废气处理单元，
-图2a以俯视图示意性地示出了在废气处理单元的制造中作为中间产品的金属板部件，
-图2b以沿着轴线II-II截取的示意性截面图示出了根据图2a的金属板部件，
-图3以截面图示意性地示出了在圆形压弯期间的图2b的金属板部件，
-图4a以侧视图示出了圆形压弯之后的根据图2a的金属板部件，
-图4b以沿着图4a的轴线IV-IV截取的截面图示出了根据图4a的金属板部件，
-图5以截面图示出了根据所述方法制造的壳体，
-图6以侧视图示意性地示出了图5的壳体以及隔音材料和待插入的隔音插入件，以及
-图7以侧视图示出了根据本发明制造的壳体的第二实施方式。
图1a和图1b分别以侧视图和截面图示出了废气处理单元10。
废气处理单元10用于车辆，并且可以例如是消音器、催化器和/或颗粒过滤器。
废气处理单元10具有壳体12，在该壳体12中可以布置有例如用于隔音的插入件14。
此外，壳体12内可以设置有隔音材料15，例如毛织品。
壳体12由具有压印部18的金属板部件16制成。
压印部18从壳体12向外突出。然而，也可以想到向内突出的压印部。
此外，壳体12中设置有孔20，该孔20例如用于将壳体12紧固至车辆。
壳体12是筒形的并且在所示实施方式中具有大致梯形的基部，该大致梯形的基部具有圆角。
当然也可以想到圆形、卵形或椭圆形的基部。
平的金属板部件16首先被切割成制造壳体12的尺寸。
金属板部件16具有小于1.25mm的壁厚，特别是0.8mm或更小的壁厚，使得壳体12也具有小于1.25mm的壁厚，特别是0.8mm或更小的壁厚。
然后，金属板部件16设置有压印部18。还形成有孔20。在图2a和图2b中示出了这种金属板部件16。
可以在一个共同的处理步骤中执行将金属板部件16切割成一定尺寸以及并入压印部18和孔20。例如两者都是以冲压工具(未示出)实现的。可以使用冲压工具将金属板部件16切割成一定尺寸，并且可以在同一行程中并入压印部18。
压印部18是并入到金属板部件16的形成壳体12的壁的表面中的肋状部或珠状部。
在图2b中所示的实施方式中，孔20由例如垂直于截面平面延伸的两个压印部18围绕。
所有的压印部18以向金属板部件16的在下文中被称为突出侧部V的同一侧突出的方式并入到金属板部件16中。
使用圆形压弯工具22使经压印的金属板部件16重新成形。
在图3中通过示例示意性地示出了圆形压弯工具22。
圆形压弯工具22包括上辊24和三个下辊26。
在上辊24和下辊26之中，至少一个辊被驱动以能够将插入的且已经压印的金属板部件16移位。
在所示实施方式中只有上辊24被驱动。
三个下辊26被构造成弹性辊。这意味着三个下辊26的周缘壁是弹性柔韧的。
为此，下辊26包括广泛使用的刚性的辊芯28和沿辊芯28的整个周缘的弹性包覆层30，例如橡胶包覆层。
包覆层30可以硫化到辊芯28上。此外，包覆层30可以具有至少约5mm的厚度和/或最大95的肖氏硬度。
下辊26的辊芯28和上辊24由钢制成。
在圆形压弯工具的静止位置，三个下辊26并排且彼此平行地布置，三个下辊26的周缘壁形成了限定引入平面E的均匀的支承表面。
上辊24和下辊26的辊轴彼此平行并且平行于引入平面E。
三个下辊26中的中间下辊具有空间固定的中心轴线，而两个靠外的下辊26适于以机动化的方式垂直于引入平面E移动。因此，两个靠外的下辊26被安装成以相对于彼此沿着图3中的垂直箭头的方向能够移位。
上辊24布置在下辊26的引入平面E的相对侧上。更精确地，穿过上辊24的轴线和中间下辊26的轴线的直线形成了相对于引入平面E的垂线。
为了使金属板部件16圆形压弯，金属板部件16沿引入平面E被引入到圆形压弯工具22中。这里必须指出的是，压印部18的突出侧部V被布置在引入平面E的面向下辊26的一侧，使得构造成弹性辊的下辊26与压印部18的突出侧部V相接触。
金属板部件16被引入上辊24与中间下辊26之间，并且可以通过驱动辊被沿着移位方向R来回移位，在本实例中驱动辊是上辊24。
为了使金属板部件16重新成形，靠外的下辊26中的一个下辊26被向前推动并移位到引入平面E中，而金属板部件16通过驱动上辊24被来回移位几次。因此，金属板部件16被靠前的下辊26偏离和弯曲。
弯曲角度或局部弯曲半径由上辊24与靠前的下辊26之间的距离来确定。
在图3中示出了这种圆形压弯过程的快照。
金属板部件16通过例如如图4a和图4b中所示的圆形压弯而成为筒形形状。
金属板部件16的该筒形形状的纵向方向与上辊24的辊轴和下辊26的辊轴平行。
压印部18的突出侧部V仅与弹性辊相接触，并且弹性辊的弹性包覆层30——在本实例中为下辊26的橡胶包覆层——适应于压印部18的形状。因此，在圆形压弯期间压印部18也被保持。
在所示实施方式中，金属板部件16重新成形成使得结合的肋状部布置在筒形金属板部件的侧壁上。
金属板部件16的纵向边缘L现在彼此相对布置。也可以想到的是，金属板部件16的纵向边缘L彼此稍微交叠。获得具有闭合的或略微敞开的横截面的筒。然而，纵向边缘L也可以在没有任何其他塑性的重新成形的情况下彼此接触。
在下一步骤中，金属板部件16的纵向边缘L彼此连接。这可以通过焊接、特别是钨惰性气体焊接(TIG焊接)执行。
图5示出了完成的壳体12，其中，金属板部件16的纵向边缘L由焊缝32连接。
然而，也可以想到的是，金属板部件16的两个纵向边缘L通过卷边接缝连接。
壳体12现在是沿周向闭合的并且可以用于废气处理单元10的制造。
具有例如壁和隔音材料15的插入件插入到现在的管状壳体12中。插入件14的插入通过填料来实现。在图6中示出了该过程。
还可以想到的是，插入件14是催化器整体或颗粒过滤器整体。
然后，将覆盖件34安装至壳体12的端面，因此，完成如图1a和图1b所示的废气处理单元10。
如图1a中所示，覆盖件34可以沿径向安装至壳体12的外侧。
图1b示出了覆盖件34沿径向紧固至壳体12的内侧的实施方式。
图7以侧视图示出了壳体12的第二实施方式。该第二实施方式大致对应于第一实施方式，也涉及壳体12的制造，并且相同的部件或具有相同功能的部件设置有相同的附图标记。下面仅仅阐述涉及压印部的差异构成的不同之处。
在第二实施方式的壳体12中，压印部18不是肋状部，而是产生了蜂窝状结构36，由此为壳体传送特定的稳定性。
当然，这种蜂窝状结构件36适于与第一实施方式的任何特征结合，也可以与其他压印部结合进而构造成肋状部或珠状部的压印部。

Claims (17)

1.一种制造用于车辆的废气处理单元(10)的筒形壳体(12)的方法，所述方法包括下述步骤：
a)提供具有至少一个压印部(18)的平的金属板部件(16)；
b)在圆形压弯工具(22)中通过使所述金属板部件(16)在辊(24、26)之间移位来使所述金属板部件(16)圆形压弯，使得所述金属板部件(16)获得具有平行于辊轴的纵向方向的筒形形状，使用至少一个弹性辊，使得所述金属板部件(16)的所述压印部(18)在圆形压弯期间被保持，其中所述至少一个压印部(18)的突出侧部(V)仅与所述至少一个弹性辊(26)接触；以及
c)将筒形的所述金属板部件(16)的纵向边缘(L)连接以形成管。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属板部件(16)在圆形压弯之前被切割成一定尺寸并被压印。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在一个处理步骤中执行所述切割成一定尺寸和所述压印。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，以冲压工具执行所述切割成一定尺寸和所述压印，所述金属板部件(16)的所述切割成一定尺寸以及所述压印部(18)的并入在同一行程中进行。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过所述压印部(18)产生肋状部、珠状部和/或蜂窝状结构(36)。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，多个压印部(18)被并入到所述金属板部件(16)中，所有压印部(18)向所述金属板部件(16)的同一侧(V)突出。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用至少三个辊(24、26)进行所述圆形压弯，有至少一个上辊(24)和至少一个下辊(26)，至少一个上辊(24)被驱动，并且所述金属板在所述辊(24、26)之间来回移位几次，而至少一个上辊(24)和至少一个下辊(26)在各个移位步骤中以不同的方式彼此间隔开。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，下辊(26)并排且彼此平行地布置，当所述金属板部件(16)移位时沿所述金属板部件的移位方向靠外的下辊(26)相对于彼此移位。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用具有辊芯(28)和弹性包覆层(30)的至少一个弹性辊，所述包覆层(30)被紧固在所述辊芯(28)上。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使用具有至少约5mm的厚度和/或最大95的肖氏硬度的包覆层(30)。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述包覆层为硫化在所述辊芯(28)上的橡胶包覆层。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述圆形压弯工具的所述辊不是弹性辊时，使用由钢制成的辊芯(28)和/或辊。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述壳体(12)具有小于1.25mm的壁厚。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述纵向边缘(L)通过焊接和/或通过卷边接缝来彼此连接。
15.一种制造用于车辆的废气处理单元(10)的方法，所述方法包括下述步骤：
-通过使用根据权利要求1或2所述的方法来制造筒形壳体；
-将插入件(14)插入沿周向闭合的所述壳体(12)中；以及
-将覆盖件(34)紧固至所述壳体(12)的端面。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，将隔音材料(15)并入到所述壳体(12)中。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述隔音材料(15)是毛织品。
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