用于在消声器壳体中形成套管的方法与流程

本发明涉及一种在用于内燃机的消声器的消声器壳体中形成套管的方法。

背景技术：

由于越来越高的灵活性要求以及具有用于不同车辆平台的通用部件的要求，消声器，特别是后消声器，常常被设计为适应在横向于行车方向的方向上的、行李箱下方的空间。这种横向消声器还允许设置在车辆后部各侧上的两个尾管的非常容易的设计和集成。横向消声器然后沿与后桥平行的方向定位在行李箱之下的、汽车的后部处。虽然该结构允许使用两个车轮之间的距离，因此允许多达800mm以上的消声器长度，然而，在与沿车辆的方向(车辆的行车方向)从前到后定向的纵向消声器相比时，该结构需要必须减小横向消声器的高度，以便维持行李箱容量。横向后消声器的这种平坦形状允许消声器以最小的行李箱体积损失装配在汽车行李箱的底板下方。

为了允许横向消声器与排气系统的容易集成，穿过消声器壳的侧壁到达消声器中的排气管的侧面入口(意指从内燃机向消声器输送废气的、穿过在消声器的纵向侧上的消声器壳体的排气管入口)特别受关注，因为将废气输送到后消声器中的、在横向后消声器上游的排气管通常被定位在汽车底下的中间通道中。因此，有利的是排气管穿过消声器的消声器壳进入横向后消声器，以便防止导致排气系统的额外反向压力、成本以及降低紧凑性的额外排气管长度和额外弯曲(弯曲管部)。另选地，可能需要侧面出口，该侧面出口意指用于从消声器排放废气的、源自于在消声器的纵向侧上的消声器壳体的出口管。

为了允许防漏和安全连接，这种侧面入口或侧面出口的形成包括用于将排气管或排气管道连接到横向消声器的套管的形成。具体地，侧面入口将位于消声器壳的曲率半径小的平坦横向消声器的一侧上。然而，问题出现在处于这种高度弯曲位置的套管的形成期间，诸如消声器壳片的破裂和关于例如管焊接的管状连接的再现性。

因此，在横向消声器的侧上制作套管孔是技术挑战，特别是对于套管必须制作在消声器壳的半径非常小并因此强烈弯曲的、消声器壳的区域中的非常平坦的消声器。在极端情况下，需要适合排气管的直径的套管的直径仅稍微小于消声器本身的高度。这种情形特别是对于用于具有需要大管直径的高质量流率的强力发动机的排气系统出现。

生成套管的当前方法基于使用在一个或更多个线性冲程中被拉动的冲压机(或冲模)(例如，具有增大直径的若干冲模)的冲压和拉伸。

现有方法具有在高度弯曲片中(诸如在平坦横向消声器中)制作套管的缺点，套管位于消声器壳的弯曲区域中。一个缺点是制作消声器壳的材料(通常为钢)在将冲模拉动穿过孔时无法足以从高度弯曲消声器壳流动到角落。极端变薄一直发生到套管开始开裂的破裂极限。当裂缝出现在套管中时，因为消声器与排气管之间的连接将不是耐用且防漏的，所以必须废弃消声器壳，甚至废弃整个消声器。为了避免裂缝，可以在逐步工艺中使用具有增大直径的多个冲模，从而逐渐形成套管。在下文中对于轧制壳消声器描述的这种逐步工艺涉及多个工序，在该多个工序期间，必须首先借助端盖开口将各冲模引入到消声器的内空间(内部)中，在端盖开口中，端盖在稍后阶段闭合消声器，因为具有比侧面进入孔大的直径的冲模无法借助侧面进入孔引入到消声器的内空间(内部)中。这需要套管在尚未插入消声器的内部部件(例如，挡板)时(即，在装填之前)来形成。在该阶段，消声器壳体未被例如挡板支撑，因此在形成套管期间可能容易变形。消声器壳体的这种变形不可接受，并且必须废弃消声器壳体。因此，该过程是非常耗时且非常昂贵的多步骤工艺，其不能确保在没有裂缝的情况下进行合适的套管形成。即使在不开裂地形成套管的情况下，套管的端部圆周也由于所引起的大变形而是钝锯齿状的。钝锯齿通常为套管口的粗糙和用现有技术方法由套管形成步骤生成的套管周围的裂缝的起裂。

钝锯齿对排气管与侧面进入套管之间的焊接连接的耐用性具有不利的影响，这使得需要另外的加工步骤来消除钝锯齿。除了这种额外加工步骤耗时且昂贵之外，还不期望由加工生成的金属毛刺或颗粒，因为它们可能陷入(trap)最终产品中。这种金属毛刺或颗粒然后可能引起消声器中的卡嗒噪声。去除加工毛刺、恒定地清洁刀具等再次增加生产的复杂度和成本。

因此，本发明的目的是克服制作套管的现有方法的缺点。

为了克服这些问题，本发明提出一种如下的方法。

技术实现要素：

本发明涉及一种在用于内燃机的消声器的消声器壳体中形成套管的方法，该方法包括以下步骤：

提供消声器壳，该消声器壳由金属片材制成并形成消声器壳体，该消声器壳具有排气口；

提供具有旋转轴线和至少两个可移动扩张器的套管形成头；

通过使收缩的套管形成头沿着旋转轴线移动穿过消声器壳中的排气口来将套管形成头引入到消声器壳体中，其中，扩张器处于收缩位置中，其中，收缩的套管形成头具有的最大直径比消声器壳中的排气口的最大直径小；

使被引入到消声器壳体中的套管形成头的扩张器从收缩位置径向地远离套管形成头的旋转轴线移动至扩张位置，在该扩张位置中，扩张的套管形成头在径向上到旋转轴线的最大直径大于排气口的最大直径；

使套管形成头围绕套管形成头的旋转轴线旋转；

通过使扩张的套管形成头在从消声器壳体的内部向外的方向上沿着旋转轴线移动来使旋转的扩张套管形成头与和在消声器壳中的排气口相邻并围绕该排气口的金属片接触；

通过使围绕排气口的金属片的边缘向外逐渐展开以在排气口的周围形成向外突出套管，并且通过使扩张的套管形成头沿着旋转轴线(在从消声器壳体的内部向外到消声器壳体的外部的方向)移动而增大排气口的尺寸。

排气口的最小直径是由排气口限定的圆或圆柱的最大直径。排气口的最大直径是限定排气口的圆或圆柱的最小直径。具体地，这些参数在径向远离套管形成头的旋转轴线突出并垂直于该轴线的平面中测量。

在排气口具有伸长且套管形成头不是圆形并具有比消声器壳中的排气口的最大直径小但比排气口的最小直径大的最大直径时，在套管形成头的伸长处于排气口的伸长的方向上的位置处将套管形成头引入到排气口中。然而，具体地，套管形成头的最大直径可以小于在消声器壳中的排气口的最小直径。

套管形成头的扩张器可以沿远离旋转轴线的径向方向移动。该移动可以沿与旋转轴线垂直的方向执行或另选地相对于与旋转轴线垂直的方向以一角度倾斜。

排气口可以为在进行任意套管形成之前的原始开口或在套管的逐步形成的情况下在套管形成的先前步骤中形成的已经存在的套管。

套管形成头的旋转必须发生在使扩张的套管形成头与和排气口相邻并围绕排气口的金属片接触的阶段。然而，套管形成头可能已经在该步骤之前的任意时间旋转。

根据本发明的方法在降低裂缝风险的同时允许消声器壳体中的非常高效且可靠的套管形成。该方法对于形成消声器壳体的双层消声器壳是特别有利的。具体地，扩张器的旋转允许套管的非常温和的形成，以便形成具有完美质量的套管。

该方法允许在轧制封包型消声器(消声器壳体由一个消声器封包制成，该封包可以包括被轧制为形成消声器壳体的一层或更多层金属片)或半壳型消声器(消声器壳体由接合在一起的两个消声器壳半部制成)的消声器壳体中的套管形成。在半壳型消声器中，任意一个壳半部或两个壳半部具有排气口。可以在用于半壳型消声器或用于轧制封包型消声器的排气口中的一个或更多个上形成向外突出套管。

在半壳型消声器的情况下，消声器壳体包括两个壳半部，该两个壳半部接合在一起，以形成消声器壳体。在提及消声器壳或消声器壳体时，将理解，消声器壳或消声器壳体可以由两个半壳形成。

套管形成具体可以在一个步骤中形成。这意味着套管具体在没有套管的增量逐步形成的情况下来形成。套管形成头的直径具有要在套管形成的步骤期间形成的最终套管的直径。

根据本发明的方法的另外方面，该方法还包括以下步骤：将消声器内部部件插入到消声器壳体中，该步骤在形成向外突出套管的步骤之前执行。

在形成套管的步骤之前插入消声器内部部件允许非常高效的消声器的制造工艺，并且降低由消声器内部部件支撑的消声器壳体的变形风险。

根据本发明的方法的又一方面，方法还包括以下步骤：将消声器内部部件插入到消声器壳体中，该步骤在形成向外突出套管的步骤之后来执行。

在套管形成之后插入消声器内部部件在内管在插入到消声器壳体中之前已经附接到消声器内部的情况下是特别有利的。在半壳型消声器的情况下，例如，然后可以在将第二半壳接合到第一半壳以闭合消声器之前将消声器内部部件容易地引入到消声器的半壳中的一个中。在套管形成之后插入消声器内部在内管具有弯曲的情况下也可以是有利的，因为简化了向消声器壳体的内部空间中的引入。

仍然根据本发明的方法的另外方面，方法包括以下步骤：借助向外突出套管将内管插入到消声器壳体中。内管的插入可以从消声器壳体的内部(消声器壳体的内部空间)穿过向外突出套管朝向消声器壳体的外部(在这种情况下为在插入消声器内部部件之前)或从消声器壳体的外部穿过向外突出套管到达消声器壳体的内空间中(在这种情况下为在消声器内部部件的插入之前或之后二者之一)进行。

内管穿入消声器的壳体中，以便将废气引入消声器中或从消声器排放废气。内管沿着圆周可以具有多个冲孔。由此，降低了排放噪声中所包含的高频，并且排放噪声被调整为低频带和中频带中的低噪声。内管具体从套管口向外突出多达10mm(具体为多达5mm，非常具体地为从1mm至3mm)的距离。

仍然根据本发明的方法的另一个方面，在排气口周围形成向外突出套管包括形成套管壁，并且在插入内管的步骤之后，使内管扩张，以接触向外突出套管的壁。

使内管扩张以接触向外突出套管的壁的步骤还被称为校准。校准允许所制造的消声器中的防漏接头。另外，校准允许再现地且耐用地接合在由机械锁定(诸如脊锁(ridgelock))或由焊接制造的消声器中的管。

根据本发明的方法的又一方面，方法包括以下步骤：借助向外突出套管将外管插入到内管中。

外管例如是将废气从内燃机传导到消声器的入口排气管或用于从消声器排放废气的尾管。外管具体焊接到向外突出套管。具体地，在内管从套管口向外突出时，焊接将接合外管、内管以及向外突出套管。

根据本发明的方法的另外方面，提供消声器壳的步骤包括形成由消声器壳制成的轧制封包消声器壳体。

根据本发明的方法的另选方面，提供消声器壳的步骤包括提供两个消声器壳半部，以便由两个消声器壳半部制成的消声器壳体，并且其中，排气口设置在消声器壳半部中的至少一个中。

在半壳型消声器的情况下，形成向外突出套管的步骤具体在将消声器内部部件插入到消声器壳体中并接合两个消声器壳半部以形成闭合消声器壳体的步骤之后来执行。该顺序允许在特别硬的消声器壳体上形成向外突出套管。消声器内部部件例如包括挡板和管。

根据本发明的方法的另外方面，提供消声器壳的步骤包括提供包括排气口的至少一个平坦金属片，并且轧制金属片，以形成消声器壳体，或者深拉金属片，以形成两个壳半部中的至少一个。

根据本发明的方法的另一个方面，提供消声器壳的步骤包括提供两个平坦金属片，并且深拉金属片，以形成两个壳半部，并且在壳半部中的至少一个中在深拉步骤期间形成排气口。

仍然根据本发明的方法的另外方面，提供消声器壳的步骤包括提供至少一个平坦金属片，轧制金属片，以形成消声器壳体，或者深拉金属片，以形成两个壳半部中的至少一个，并且继轧制或深拉步骤之后，形成排气口。

根据本发明的方法的又一个方面，提供消声器壳的步骤包括提供具有长形排气口的消声器壳，该长形排气口适于形成在旋转轴线的径向方向上具有平面口的套管。

平滑边缘没有钝锯齿的平面口允许例如由机器人焊接实现的与排气管的可靠、可再现以及耐用接合连接，从而使手动焊接修理最小化。

因此，平面口对于在用一个焊接同时将两个管和套管焊接在一起时的消声器上的套管形成是特别有利的。穿过所形成的套管插入到消声器中的内管具有笔直切口且从套管口稍微突出。外管(例如，通道中的中间管，或尾管)插入到内管的内部(通常超过15mm至30mm的深度)。套管的平面口允许沿着内管的切口的容易焊接，使得通过焊接内管、外管和套管口由焊接接合在一起。

根据本发明的方法避免为了排气管到套管的可靠连接而对套管进行加工。此外，该方法防止来自加工的毛刺和颗粒进入消声器的内部，该进入导致从消声器去除碎片的另外步骤。具体地，长形的排气口可以为椭圆或椭圆形的，并且被设计并调整为避免继套管形成步骤之后的加工。

根据本发明的方法的另一个方面，沿远离消声器壳的方向形成在套管的端部处包括套管口的向外突出套管的步骤包括形成具有圆形状的套管口。

具体地，提供套管形成头包括提供具有扩张器的套管形成头，这些扩展器被构造为移动至各种扩张位置中，从而改变扩张套管形成头的直径。

这种构造允许方法的灵活使用，该方法然后适于形成用于要连接到消声器的侧面入口的、具有不同直径的多种多样的排气管的套管。另外，该方法通过逐步增加套管形成头的直径来允许套管的增量逐步形成。

另选地可以通过逐步增大套管形成头的直径对于套管的逐步形成重复将处于收缩位置中的套管形成头引入到消声器的消声器壳体中、使套管形成头的扩张器移动至扩张位置以及使旋转的扩张套管形成头与围绕消声器壳中的排气口的金属片接触的步骤。

步骤在增量工艺中重复，直到达到套管的最终直径为止。该增量法由套管形成头的特定使用来促进。除了旋转套管形成头之外，增量法允许套管在消声器壳体中的更缓和形成。

沿远离消声器壳的方向形成在套管的端部处包括套管口的向外突出套管的步骤可以包括形成具有圆形状的套管口。套管口另选地可以被伸长并具有例如椭圆形或卵形。

提供套管形成头的步骤具体可以包括提供：套管形成头，该套管形成头可沿着旋转轴线朝向和远离消声器壳中的排气口而移动，并且具有扩张器，这些扩张器被构造为接合与排气口相邻并围绕排气口的所述消声器壳的部分，以形成套管；安装部，该安装部将扩张器保持在套管形成头上；扩张器，这些扩张器被构造为在收缩位置与延伸套管形成位置之间在旋转轴线的径向上移动。

提供套管形成头的步骤可以包括提供：套管形成头；致动器，该致动器用于使所述套管形成头相对于消声器壳中的排气口沿着轴线移动至排气口中以及远离排气口移动；扩张器，这些扩张器适于接合与排气口相邻并围绕排气口的消声器壳的部分，以形成套管；以及安装部，该安装部将扩张器可移动地保持在套管形成头上，该套管形成头被构造为在收缩位置与延伸套管形成位置之间相对于旋转轴线轴向和径向移动，其中，扩张器的至少部分位于在扩张位置中与排气口相邻的消声器壳的边缘之下。

扩张器可以相对于旋转轴线倾斜。

这里所描述的各特征和每一个特征以及这种特征中的两个或更多个的各组合和每一个组合被包括在本发明的范围内(假如在这种组合中包括的特征不互相不一致)。另外，可以从本发明的任意实施方式特别排除任意特征或特征的组合。

附图说明

关于借助于以下附图例示的实施方式进一步描述本发明，附图中：

图1是用于执行根据本发明的方法的套管形成设备的实施方式的侧立面图；

图2是图1的套管形成设备的片段立面图，在虚线中示出了凸缘形成构件的收缩和扩张套管形成位置，并且在实线中示出了从消声器壳退回的、处于扩张套管形成位置中的凸缘形成构件；

图3a至图3h示出了根据本发明方法的一个实施方式的、用于在消声器壳体中形成套管的方法的步骤。

具体实施方式

参照附图，图1中在紧接在在消声器壳18的金属片16中的排气口14周围形成套管或颈部12之后的位置中示出了通常在10处指示的、本发明的套管形成设备。套管形成设备10包括框架20，该框架具有固定有竖立支撑柱24(示出一个)的底座22。一对竖直地间隔开的台26和28可滑动地安装到支撑柱24，以便相对于底座22移动并相对于彼此移动。液压缸30介于底座22与下台28之间，并且可操作为使台28上升和下降。具有杆34的竖直位移致动器32使上台26与处于调节固定位置中的下台28连接，使得液压缸30的操作使得台26和28同时移动，同时竖直位移致动器32的操作引起上台26与下台28之间的相对垂直移动。

夹紧消声器壳体可以用挠性构件36来进行，该挠性构件固定到下台28的下侧，并且环绕消声器壳18，这将消声器壳牢固地保持在固定到台28下侧的支撑脚38。台28的竖直可调节移动允许套管形成设备10在具有各种直径的消声器壳中容纳排气口。然而，用于保持消声器的任意其他方法可适用。

上台26承载驱动器40，该驱动器延伸穿过下台28，以便相对于下台竖直移动，并且套管形成头42固定到驱动器40。在操作期间形成套管的扩张器44安装到套管形成头42，并且可操作为使围绕排气口14的金属接合，从而改变套管形成头42的直径。在扩张器44从消声器壳的内部向消声器壳的外部沿着轴向路径从排气口14缩回的同时由驱动器40围绕套管形成头42的竖立旋转轴线46旋转时，扩张器44对金属进行作业，以形成套管12。套管形成头42沿着旋转轴线46的移动由竖直位移致动器32的操作来实现，该操作使得上台26相对于台28上下移动，以便使套管形成头42和扩张器44上下移动。

套管形成头42承载对称设置的扩张器44。扩张器可移动，并且被构造为改变相对于旋转轴线46的在径向方向上的、套管形成头42的直径。

扩张器44可以被位移至它们的扩张套管形成位置或它们的收缩位置，从而改变套管形成头的直径。图2中的箭头示出了扩张器的移动。

如图2所示，各扩张器44具有纵向轴线，并且包括工作面98，侧壁从工作面横向地延伸。纵向槽104形成在各扩张器44中，以容纳支撑构件62的矩形安装部106，扩张器44以合适方式固定到支撑构件62。因此，各种尺寸和形状的扩张器44可以可互换地安装到支撑构件62，以适合消声器壳18的孔尺寸、金属片厚度以及组成。

在操作时，由夹具36将消声器壳18夹紧至脚38。扩张器44如在图2的右手侧中的虚线所示的处于它们的收缩位置中。然后将竖直位移致动器32操作为使上台26相对于下台28下降，以便使套管形成头42下降，以将收缩的扩张器44通过排气口14插入到消声器壳18的内空间(内部)中。接着，如在图2的左手侧上的虚线中所示的，使扩张器44移动至它们的扩张套管形成位置，在那里，它们位于围绕排气口14的金属片16的部分下方。

然后通过对围绕排气口14的金属进行作业来形成套管12。金属的该作业通过致动驱动器40来执行，驱动器使套管形成头42围绕轴线46旋转，从而使扩张器44旋转。然后致动竖直位移致动器32，以升高上台26，由此将旋转的扩张器44从排气口14缩回。在该过程期间，旋转的扩张器44对围绕排气口14的金属进行作业，以形成直立的套管12，并且扩张器被保持在它们的(扩张)套管形成位置中。如图2中的实线所示，扩张器44被示出为处于套管形成过程基本上完成的位置中。其后，使消声器壳18转位到用于下一处理步骤的另一个位置。

然后可以将另一个消声器壳固定到台28的下侧，消声器壳的金属片中的排气口被定位为与套管形成头42对齐。

图3a至图3h示出了用于轧制消声器100的、根据本发明的一个实施方式的消声器制造的各种步骤。图3a所示，提供具有排气口11的平坦金属片16。排气口11具有长形形状，该长形形状适于形成向外突出套管，一旦形成套管12，则该向外突出套管具有在相对于套管形成头42的旋转轴线的径向方向上的平面口。然后轧制平坦金属片16，以便形成如图3b所示的消声器的轧制封包110(消声器壳体)。轧制封包110在消声器壳体的曲率半径低的位置处具有排气口11。

在图3c所示的下一步骤中，执行消声器内部部件120到消声器壳110(消声器壳体)中的装填，随后如图3d所示的执行以下步骤：对消声器进行封端，即，为轧制封包110(消声器壳体)设置端盖140，从而执行闭合消声器。设置有端盖140的消声器壳体110现在具有用于套管形成步骤期间的减小变形的最大稳定性。

随后，如图3e所示，由如前文中详细描述的方法形成向外突出套管12。具体地，通过使收缩的套管形成头42沿着套管形成头42的旋转轴线46移动穿过消声器壳18中的排气口11来在扩张器44处于收缩位置中(收缩的套管形成头42)的情况下将套管形成头42引入到轧制封包110的内部空间中。然后使套管形成头的扩张器44从收缩位置向扩张位置(扩张的套管形成头42)径向地移动远离套管形成头42的旋转轴线46。在使扩张的套管形成头42围绕套管形成头42的旋转轴线46旋转的同时，通过使扩张的套管形成头42在从轧制封包110的内部向外的方向沿着旋转轴线46移动来使旋转的扩张套管形成头42与和轧制封包110中的排气口11相邻并围绕该排气口的金属片16接触，由此通过使围绕排气口11的金属片16的边缘向外展开在排气口的周围形成向外突出套管12，并且通过使扩张的套管形成头42沿着旋转轴线46移动而增大排气口11的尺寸。形成向外突出套管12在一个步骤中执行，从而在不需要重复套管形成步骤的情况下形成套管12。

如可以从图3e最佳看到的且具体在套管的缩放表示中，长形排气口11具有适于形成具有平面口的向外突出套管12的形状。

继形成向外突出套管12之后，借助向外突出套管12将内管20引入到消声器中。如可以从图3f看到的且具体在套管的缩放表示中，内管20从套管口稍微突出超过大约1mm长度。内管20可以由机械锁定或压入配合接合到消声器内部120(由在将零件接合在一起之后的摩擦实现的两个零件之间的紧固)。在已经将内管20引入到消声器中之后，在校准步骤中使内管20稍微扩张，以接触向外突出套管12的壁13，以确保套管12与内管20之间的连接。

最后，如图3g所示且具体在具有外管22和内管20的套管的缩放表示中，将外管22引入到消声器的内管中超过大约1cm。随后，将外管22焊接到向外突出套管12。如可以从是具有外管22和内管20的套管的缩放表示的图3h最佳看到的，焊缝23还将内管20的凸出部接合到套管12和外管22。

从以上描述，可以看到，为在具有各种金属片厚度、排气口以及材料组成(不管消声器的装填如何)的消声器壳体中形成套管提供了一种改进的套管形成方法。扩张器被构造为允许各种套管形成头直径，从而允许将套管形成头灵活用于具有多种套管直径和长度的任意种类的消声器，由此提供方法的增强多功能性。另外，方法允许在半壳型消声器的消声器半壳中的套管形成。