CN114837785A - 一种变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板 - Google Patents
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Abstract
本发明属于汽车排气系统消音技术领域，具体涉及一种变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，其包括以轧制差厚板为坯料制作而成的变厚度挡板本体，轧制差厚板由沿轧制方向设置的至少两个等厚度区和至少一个过渡区构成，各个等厚度区的厚度相等或不等，相邻两个等厚度区之间利用过渡区连接。本发明解决了现有消音器挡板等厚而不利于减重的问题，实现对零件的减重，从而有利于实现汽车排气系统的轻量化设计，同时增强消音器的消音效果。
Description
技术领域
本发明属于汽车排气系统消音技术领域，具体涉及一种变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板。
背景技术
汽车轻量化是现有汽车技术发展的趋势，汽车轻量化对汽车节油、减少排放、改善性能、汽车产业健康发展都具有重要意义。
汽车排气系统主要起到减震降噪、减少有害气体污染的作用。不锈钢材料通常用于制作汽车排气系统中排气歧管、中管、消音器、尾管、挡板等部件。汽车排气管消音器用来降低发动机产生的噪音，并使高温废气能安全有效的排出。消音器挡板将消音器内部分隔成不同的型腔，高压气流在消音器型腔内经多次控流，通过多通道使气流分流，再由各气流相互冲击，消耗气流能量，逐级改变原气流的声频，进而控制消音器的频谱性能，达到消音的效果。
其中，挡板与消音器内部管结构通过焊接固定，为了保证最终产品的使用性能，要求挡板在焊接处的位置应大于某一设定厚度，本行业中，消音器挡板采用等厚度不锈钢板制作而成，这就要求挡板只能选用较厚的不锈钢板才能满足焊接要求。但实际上，等厚度不锈钢板只是方便制作，并不利于整个汽车排气系统减重。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种结构设计合理、使用安全可靠的变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，解决现有消音器挡板等厚而不利于减重的问题，通过不同位置厚度的差异化设计，实现对零件的减重，从而有利于实现汽车排气系统的轻量化设计，实现节能减排，同时，通过不同位置厚度的差异化设计增强消音效果。
本发明的技术方案是：
一种变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，其技术要点是：包括以轧制差厚板为坯料制作而成的变厚度挡板本体，所述轧制差厚板由沿轧制方向设置的至少两个等厚度区和至少一个过渡区构成，各个等厚度区的厚度相等或不等，相邻两个等厚度区之间利用过渡区连接，所述等厚度区的厚度为0.6 mm～2.0mm，同一变厚度挡板本体的最厚处厚度与最薄处厚度比值不超过1.8∶1，所述过渡区的长度为其所连接的两个等厚度区厚度差的80～200倍。
上述的变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，所述轧制差厚板沿轧制方向由等厚度区A、过渡区D、等厚度区B、过渡区E和等厚度区C构成，所述等厚度区A和等厚度区C的厚度相等且小于等厚度区B的厚度，所述等厚度区B开设有用于与消音器内部管结构焊接的大孔径通孔，所述等厚度区A、等厚度区B和等厚度区C均开设有用于汽车废气流通的小孔。
上述的变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，所述等厚度区A和等厚度区C的厚度为0.6mm，等厚度区B的厚度为0.8mm，等厚度区A的长度为50mm，等厚度区B的长度为120mm，等厚度区C的长度70mm，过渡区D的长度20mm，过渡区E的长度20mm。
上述的变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，所述轧制差厚板沿轧制方向由等厚度区A、过渡区E、等厚度区B、过渡区F、等厚度区C、过渡区G和等厚度区D构成，所述等厚度区A和等厚度区D的厚度相等且小于等厚度区B的厚度，且等厚度区A、等厚度区B和等厚度区D的厚度均小于等厚度区C的厚度，所述等厚度区B和等厚度区C开设有用于与消音器内部管结构焊接的大孔径通孔，所述等厚度区A、等厚度区B、等厚度区C和等厚度区D均开设有用于汽车废气流通的小孔。
上述的变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，所述等厚度区A和等厚度区D的厚度为0.6mm，等厚度区B的厚度为0.8mm，等厚度区C的厚度为1.0mm，过渡区E和过渡区F的长度相等且均为其所连接的两个等厚度区厚度差的100倍，过渡区G的长度为其所连接的两个等厚度区厚度差的100倍，等厚度区A的长度40mm，等厚度区B的长度55mm，等厚度区C的长度65mm，等厚度区D的长度50mm，过渡区E的长度20mm，过渡区F的长度20mm，过渡区G的长度40mm。
上述的变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，所述轧制差厚板沿轧制方向由等厚度区A、过渡区D、等厚度区B、过渡区E和等厚度区C构成，所述等厚度区A的厚度小于等厚度区C的厚度，等厚度区C的厚度小于等厚度区B的厚度，所述等厚度区B上设有用于与消音器内部管结构焊接的大孔径通孔，所述等厚度区A、等厚度区B和等厚度区C均开设有用于汽车废气流通的小孔。
上述的变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，所述等厚度区A的厚度为1.2mm，等厚度区B的厚度为2.0mm，等厚度区C的厚度为1.6mm，等厚度区A的长度为50mm，等厚度区B的长度为100mm，等厚度区C的长度60mm，过渡区D的长度64mm，过渡区E的长度80mm，过渡区D的长度为其所连接的两个等厚度区厚度差的80倍，过渡区E的长度为其所连接的两个等厚度区厚度差的200倍，等厚度区B的厚度与等厚度区A的厚度比值为1.67∶1，等厚度区B的厚度与等厚度区C的厚度比值为1.25∶1。
本发明的有益效果是：
1、本发明所述的消音器挡板采用轧制差厚板为坯料制作而成，代替等厚板消音器挡板，制作而成的变厚度挡板本体由沿轧制方向设置的至少一个等厚度区和至少一个过渡区构成，即变厚度挡板本体根据需要柔性地设计不同位置的板料厚度，采用较厚位置与消音器内部管结构焊接连接，其他位置采用较薄的厚度，在保证零件使用性能的前提下，最大限度地降低零件重量，以实现最大程度的减重效果。
2、变厚度设计的挡板，其厚度变化具有阶梯性，厚度变化增加了气体流动的多向性，加剧了各气流相互冲击的频率，进而有利于气流在流动过程中能量的消耗，从而增强了消音效果。
3、轧制差厚板是以厚度渐变的过渡区将不同的等厚度区域相连接的板材，由于没有焊缝，其在实现大幅度减重的同时最大限度保证了零件的力学性能。
4、通过变厚度设计，不仅减轻了汽车排气系统的重量，而且保证了产品的使用性能，在节省材料使用的同时，实现了降低成本的效果。
附图说明
图1是本发明所述挡板所用轧制差厚板的变厚度轧制过程的示意图；
图2是本发明所述挡板所用轧制差厚板的热处理过程的示意图；
图3是本发明所述挡板所用轧制差厚板的矫直、剪切过程的示意图；
图4是本发明实施例1所述挡板所用轧制差厚板的结构示意图；
图5是本发明实施例1所述挡板所用异形轧制差厚板的结构示意图；
图6是本发明实施例1所述挡板成型结构示意图；
图7是本发明实施例1所述挡板应用于汽车排气消音器的示意图；
图8是本发明实施例1所述挡板应用于汽车排气消音器的立体图；
图9是本发明实施例1所述挡板应用于汽车排气消音器的另一角度立体图；
图10是本发明实施例2所述挡板所用轧制差厚板的结构示意图；
图11是本发明实施例2所述挡板所用异形轧制差厚板的结构示意图；
图12是本发明实施例2所述挡板成型结构示意图；
图13是本发明实施例2所述挡板应用于汽车排气消音器的示意图；
图14是本发明实施例2所述挡板应用于汽车排气消音器的立体图；
图15是本发明实施例2所述挡板应用于汽车排气消音器的另一角度立体图；
图16是本发明实施例3所述挡板所用轧制差厚板的结构示意图；
图17是本发明实施例3所述挡板所用异形轧制差厚板的结构示意图；
图18是本发明实施例3所述挡板成型结构示意图；
图19是本发明实施例3所述挡板应用于汽车排气消音器的示意图；
图20是本发明实施例3所述挡板应用于汽车排气消音器的立体图；
图21是本发明实施例3所述挡板应用于汽车排气消音器的另一角度立体图；
图22是排气噪声声压测量示意图；
图23是应用实施例1和应用对比例1的不同消音器的排气口噪声对比示意图；
图24是应用实施例2和应用对比例2的不同消音器的排气口噪声对比示意图；
图25是应用实施例3和应用对比例3的不同消音器的排气口噪声对比示意图。
图中：1.不锈钢原料卷、2.变厚度轧机、3.轧硬态的变厚度不锈钢钢卷、4.热处理装置、5.退火态的变厚度不锈钢钢卷、6.矫直机组、7.剪切机、8.轧制差厚板、9. 异形轧制差厚板、10.变厚度挡板本体、1001.大孔径通孔、1002.小孔、11.消音器、12.消音器内部管结构、13.传声器、14.排气口。
具体实施方式
结合附图对本发明作详细描述。
实施例1
如图4-图6所示，该变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，包括以轧制差厚板8为坯料制作而成的变厚度挡板本体10。
本实施例中，所述轧制差厚板8沿轧制方向由等厚度区A、过渡区D、等厚度区B、过渡区E和等厚度区C构成，所述等厚度区A和等厚度区C的厚度相等且小于等厚度区B的厚度。所述等厚度区B开设有用于与消音器内部管结构12焊接的大孔径通孔1001，所述等厚度区A、等厚度区B和等厚度区C均开设有用于汽车废气流通的小孔1002。其中，等厚度区A和等厚度区C的厚度为0.6mm，等厚度区B的厚度为0.8mm，等厚度区A的长度为50mm，等厚度区B的长度为120mm，等厚度区C的长度70mm，过渡区D的长度20mm，过渡区E的长度20mm。过渡区D和过渡区E的长度相等且均为其所连接的两个等厚度区厚度差的100倍，等厚度区B的厚度与等厚度区A的厚度比值为1.33∶1。
本实施例中，变厚度挡板本体10的制作过程是：
步骤1、根据厚度需求选择不锈钢原料卷1，不锈钢原料卷1开卷后进入变厚度轧机2，经过变厚度轧制卷取后得到轧硬态的变厚度不锈钢钢卷3，参见图1。
步骤2、轧硬态的变厚度不锈钢钢卷3经过热处理装置4热处理后，得到退火态的变厚度不锈钢钢卷5，参见图2。退火态的变厚度不锈钢钢卷5开卷后通过矫直机组6进行矫直，参见图3。
步骤3、矫直的变厚度不锈钢带经过剪切机7剪切得到8轧制差厚板，参见图3。
步骤4、轧制差厚板8经激光切割或冲压落料形成设定尺寸需求的异形轧制差厚板9，参见图4、图5。
步骤5、利用成型机将异形轧制差厚板9制作成为设定形状的变厚度挡板本体10，参见图6，成型的变厚度挡板本体10外周设有环形翻边。
参见图7-图9，将本实施例所述的变厚度挡板本体10组装于消音器11中，变厚度挡板本体10的数量为3个，变厚度挡板本体10上的大孔径通孔1001与消音器内部管结构12焊接固定，变厚度挡板本体10的环形翻边与消音器11内壁间隙配合，便于组装和拆卸。本实施例中，3个变厚度挡板本体10在消音器11中分隔成4个型腔，废气经消音器内部管结构12进入到消音器11中，通过消音器内部管结构12上的通气孔和变厚度挡板本体10上的大孔径通孔1001，依次经过各个型腔进行消音。
在此过程中，由于本发明设计的变厚度挡板本体10，厚度变化具有阶梯性，厚度变化增加了气体流动的多向性，加剧了各气流相互冲击的频率，进而有利于气流在流动过程中能量的消耗，从而增强了消音效果。
对比例1
长度和宽度与实施例1所述的变厚度挡板本体10相同的等厚板消音器挡板，厚度为0.8mm，其重量为0.212kg。
实施例1经变厚度设计得到的挡板重量为0.185kg，与对比例1相比，减重率达到12.7%，大大降低了汽车排气系统的总重量，实现了汽车轻量化的目的。
根据汽车行业标准：《汽车排气消音器总成技术条件及试验方法》所规定的测试方法，对减重前后的汽车消音器进行噪声测试，如图22所示，采集设备选用传声器。在其他条件相同的情况下，经过测试，通过传声器13得到采用实施例1所述挡板的消音器11和采用对比例1挡板的消音器11在排气口14处的噪声结果对比，参见图23。从图23中可知，在汽车发动机不同转速情况下，应用实施例1的消音器11的设计均减低了排气口噪声。
实施例2
如图10-图12所示，本实施例中，所述轧制差厚板8沿轧制方向由等厚度区A、过渡区E、等厚度区B、过渡区F、等厚度区C、过渡区G和等厚度区D构成。所述等厚度区A和等厚度区D的厚度相等且小于等厚度区B的厚度，且等厚度区A、等厚度区B和等厚度区D的厚度均小于等厚度区C的厚度。所述等厚度区B和等厚度区C上分别设有用于与消音器内部管结构12焊接的大孔径通孔1001。所述等厚度区A、等厚度区B、等厚度区C和等厚度区D均开设有用于汽车废气流通的小孔1002。
其中，等厚度区A和等厚度区D的厚度为0.6mm，等厚度区B的厚度为0.8mm，等厚度区C的厚度为1.0mm，过渡区E和过渡区F的长度相等且均为其所连接的两个等厚度区厚度差的100倍，过渡区G的长度为其所连接的两个等厚度区厚度差的100倍。等厚度区A、等厚度区B、等厚度区C、等厚度区D的厚度比值为1:1.33:1.67:1。等厚度区A的长度40mm，等厚度区B的长度55mm，等厚度区C的长度65mm，等厚度区D的长度50mm，过渡区E的长度20mm，过渡区F的长度20mm，过渡区G的长度40mm。
制作过程同实施例1。
参见图13-图15，将本实施例所述的变厚度挡板本体10组装于消音器11中，变厚度挡板本体10的数量为3个，变厚度挡板本体10上的大孔径通孔1001与消音器内部管结构12焊接固定，变厚度挡板本体10的环形翻边与消音器11内壁间隙配合，便于组装和拆卸。本实施例中，3个变厚度挡板本体10在消音器11中分隔成4个型腔，废气经消音器内部管结构12进入到消音器11中，通过消音器内部管结构12上的通气孔和变厚度挡板本体10上的大孔径通孔1001，经过各个型腔进行消音。
在此过程中，由于本发明设计的变厚度挡板本体10，厚度变化具有阶梯性，厚度变化增加了气体流动的多向性，加剧了各气流相互冲击的频率，进而有利于气流在流动过程中能量的消耗，从而增强了消音效果。
对比例2
长度和宽度与实施例2所述的变厚度挡板本体10相同的等厚板消音器挡板，厚度为1.0mm，其重量为0.401kg。
实施例2经变厚度设计得到的挡板重量为0.313kg，与对比例2相比，减重率达到21.9%，大大降低了汽车排气系统的总重量，实现了汽车轻量化的目的。
根据汽车行业标准：《汽车排气消音器总成技术条件及试验方法》所规定的测试方法，对减重前后的汽车消音器进行噪声测试，如图22所示，采集设备选用传声器13。在其他条件相同的情况下，经过测试，得到采用实施例2中所述挡板的消音器11和采用对比例2中等厚板消音器挡板的消音器11在排气口14处的噪声结果对比，参见图24。从图24中可知，在汽车发动机不同转速情况下，应用实施例2的消音器11的设计均减低了排气口噪声。
实施例3
如图16-图21所示，本实施例中，所述轧制差厚板8沿轧制方向由等厚度区A、过渡区D、等厚度区B、过渡区E和等厚度区C构成，所述等厚度区A的厚度小于等厚度区C的厚度，等厚度区C的厚度小于等厚度区B的厚度。所述等厚度区B上设有用于与消音器内部管结构12焊接的大孔径通孔1001。所述等厚度区A、等厚度区B和等厚度区C均开设有用于汽车废气流通的小孔1002。
其中，等厚度区A的厚度为1.2mm，等厚度区B的厚度为2.0mm，等厚度区C的厚度为1.6mm；等厚度区A的长度为50mm，等厚度区B的长度为100mm，等厚度区C的长度60mm，过渡区D的长度64mm，过渡区E的长度80mm。过渡区D的长度为其所连接的两个等厚度区厚度差的80倍，过渡区E的长度为其所连接的两个等厚度区厚度差的200倍；等厚度区B的厚度与等厚度区A的厚度比值为1.67∶1，等厚度区B的厚度与等厚度区C的厚度比值为1.25∶1。
制作过程同实施例1。
参见图16-图21，将本实施例所述的变厚度挡板本体10组装于消音器11中，变厚度挡板本体10的数量为2个，变厚度挡板本体10上的大孔径通孔1001与消音器内部管结构12焊接固定，变厚度挡板本体10的环形翻边与消音器11内壁间隙配合，便于组装和拆卸。本实施例中，2个变厚度挡板本体10在消音器11中分隔成3个型腔，废气经消音器内部管结构12进入到消音器11中，通过消音器内部管结构12上的通气孔和变厚度挡板本体10上的大孔径通孔1001，经过各个型腔进行消音。
在此过程中，由于本发明设计的变厚度挡板本体10，厚度变化具有阶梯性，厚度变化增加了气体流动的多向性，加剧了各气流相互冲击的频率，进而有利于气流在流动过程中能量的消耗，从而增强了消音效果。
对比例3
长度和宽度与实施例3所述的变厚度挡板本体10相同的等厚板消音器挡板，厚度为2.0mm，其重量为0.889kg。
实施例3经变厚度设计得到的挡板重量为0.756kg，与对比例3相比，减重率达到14.9%，大大降低了汽车排气系统的总重量，实现了汽车轻量化的目的。
根据汽车行业标准：《汽车排气消音器总成技术条件及试验方法》所规定的测试方法，对减重前后的汽车消音器进行噪声测试，如图22所示，采集设备选用传声器13。在其他条件相同的情况下，经过测试，得到采用实施例3中所述挡板的消音器11和采用对比例3中等厚板消音器挡板的消音器11在排气口14处的噪声结果对比，参见图25。从图25中可知，在汽车发动机不同转速情况下，应用实施例3的消音器11的设计均减低了排气口噪声。
以上对本发明的实施例1、实施例2和实施例3进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1. 一种变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，其特征在于：包括以轧制差厚板为坯料制作而成的变厚度挡板本体，所述轧制差厚板由沿轧制方向设置的至少两个等厚度区和至少一个过渡区构成，各个等厚度区的厚度相等或不等，相邻两个等厚度区之间利用过渡区连接，所述等厚度区的厚度为0.6 mm～2.0mm，同一变厚度挡板本体的最厚处厚度与最薄处厚度比值不超过1.8∶1，所述过渡区的长度为其所连接的两个等厚度区厚度差的80～200倍。
2.根据权利要求1所述的变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，其特征在于：所述轧制差厚板沿轧制方向由等厚度区A、过渡区D、等厚度区B、过渡区E和等厚度区C构成，所述等厚度区A和等厚度区C的厚度相等且小于等厚度区B的厚度，所述等厚度区B开设有用于与消音器内部管结构焊接的大孔径通孔，所述等厚度区A、等厚度区B和等厚度区C均开设有用于汽车废气流通的小孔。
3.根据权利要求2所述的变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，其特征在于：所述等厚度区A和等厚度区C的厚度为0.6mm，等厚度区B的厚度为0.8mm，等厚度区A的长度为50mm，等厚度区B的长度为120mm，等厚度区C的长度70mm，过渡区D的长度20mm，过渡区E的长度20mm。
4.根据权利要求1所述的变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，其特征在于：所述轧制差厚板沿轧制方向由等厚度区A、过渡区E、等厚度区B、过渡区F、等厚度区C、过渡区G和等厚度区D构成，所述等厚度区A和等厚度区D的厚度相等且小于等厚度区B的厚度，且等厚度区A、等厚度区B和等厚度区D的厚度均小于等厚度区C的厚度，所述等厚度区B和等厚度区C开设有用于与消音器内部管结构焊接的大孔径通孔，所述等厚度区A、等厚度区B、等厚度区C和等厚度区D均开设有用于汽车废气流通的小孔。
5.根据权利要求4所述的变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，其特征在于：所述等厚度区A和等厚度区D的厚度为0.6mm，等厚度区B的厚度为0.8mm，等厚度区C的厚度为1.0mm，过渡区E和过渡区F的长度相等且均为其所连接的两个等厚度区厚度差的100倍，过渡区G的长度为其所连接的两个等厚度区厚度差的100倍，等厚度区A的长度40mm，等厚度区B的长度55mm，等厚度区C的长度65mm，等厚度区D的长度50mm，过渡区E的长度20mm，过渡区F的长度20mm，过渡区G的长度40mm。
6.根据权利要求1所述的变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，其特征在于：所述轧制差厚板沿轧制方向由等厚度区A、过渡区D、等厚度区B、过渡区E和等厚度区C构成，所述等厚度区A的厚度小于等厚度区C的厚度，等厚度区C的厚度小于等厚度区B的厚度，所述等厚度区B上设有用于与消音器内部管结构焊接的大孔径通孔，所述等厚度区A、等厚度区B和等厚度区C均开设有用于汽车废气流通的小孔。
7.根据权利要求6所述的变厚度不锈钢汽车排气消音器挡板，其特征在于：所述等厚度区A的厚度为1.2mm，等厚度区B的厚度为2.0mm，等厚度区C的厚度为1.6mm，等厚度区A的长度为50mm，等厚度区B的长度为100mm，等厚度区C的长度60mm，过渡区D的长度64mm，过渡区E的长度80mm，过渡区D的长度为其所连接的两个等厚度区厚度差的80倍，过渡区E的长度为其所连接的两个等厚度区厚度差的200倍，等厚度区B的厚度与等厚度区A的厚度比值为1.67∶1，等厚度区B的厚度与等厚度区C的厚度比值为1.25∶1。
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