专利名称：排气系统部件的外筒的制作方法
技术领域：
本发明涉及排气系统部件的外筒，涉及例如消音器或排气净化装置等的外筒。
背景技术：
在装载有内燃机的汽车等的排气系统中，配设有以降低排气噪音为目的的消音器或以净化废气为目的的排气净化装置等排气系统部件。这些排气系统部件为了抑制辐射音，一般采用形成为2层以上的外筒。例如，在下述专利文献1中，公开了围绕端板以及隔板卷绕板材来构成筒状外筒，并从外筒的外侧用激光焊接将板材与端板和隔板的外周凸缘焊接起来的消音器。
并且，在下述专利文献2中，提出了这样一种将外壳的筒状部形成为内筒和外筒双重筒状结构的内燃机用消音器的方案在内筒的外周面与外筒的外周面之间形成从外壳的下部在轴向向上延伸的排泄通道，在内筒的比规定位置高的地方形成通孔，使排泄通道的上端与通孔连通。其背景是如果外壳的筒状部采用双重筒状结构，则内筒与外筒之间的最低的地方有可能存水，如果积存的水受热变成水蒸气，则其压力有可能使外筒的下部向下鼓出，因此使水蒸气通过排泄通道和通孔流入消音器内，以防止变形。并且，上述专利文献1中记载的外筒相当于专利文献2中记载的外壳，与构成外壳的一部分的外筒不同。而且，下述专利文献3中公开了将外管的钢板向内翻卷到内管的外周、用卷边接缝加工制造消音器的方法。
专利文献1日本特开昭59-162318号公报专利文献2日本特开2004-285969号公报专利文献3日本特开平6-269884号公报如上述专利文献记载的那样，作为消音器的外筒，以将金属制的板材卷绕成双重，形成由内板和外板构成的筒状，并且使内板和外板的轴向的端部在轴向交叉形成重叠部，用激光焊接等连接该重叠部的外筒为主流。这种双重卷绕结构的外筒即使是具有一定曲率的圆截面的形状，内板与外板也不可能沿整个圆周均匀地紧贴，而且由于板材的弯曲条件、弯曲方法以及弯曲后的回弹等，不可避免地要在轴向相邻地形成紧贴的部分和有间隙的部分。非圆形截面的外筒由于弯曲部分的曲率半径有大有小，因此这种倾向更加明显。即，针对曲率半径相对较小的部分没有间隙地紧贴，曲率半径相对较大的部分容易形成间隙。
像上述那样具备双重卷绕结构的外筒的消音器在内板和外板的轴向的端部以及与外筒两侧的端板的结合部或嵌合部用例如激光焊接气密密封的情况下，如果内板与外板之间的水分变成水蒸气、使两者之间的空间膨胀，则既不能排出到消音器内也不能排出到消音器外。结果，水蒸气的膨胀使上述空间内的压力急剧上升，内板向内侧、外板向外侧膨胀变形。这种情况不仅在连续焊接内板和外板的轴向的端部的情况下产生，在点焊的情况下也会产生。在点焊连接的情况下，面对点焊连接部的空间存在的水蒸气将焊接部之间的间隙扩大，形成连通通道，可以从该连通通道排出到外部，但由于在该连通通道以外，长度方向和轴向都被密封，因此上述双重卷绕结构还不能够避免膨胀变形。
并且，不只是在连续卷绕结构的情况下，就是在多板卷绕结构(将多块板材层叠起来形成筒状)的外筒也一样，例如在多板卷绕结构的外筒的始端和终端像上述专利文献3记载的那样，用卷边接缝加工铆接固定、并且外筒的两端被用力卷曲、高气密性连接的情况下，也不能避免上述膨胀变形。这样，在必须保证外筒与两端板的气密固定的情况下，必须要有将急剧膨胀的水蒸气向周围方向排泄的结构。但是，水蒸气的排出与防止水分浸入是互相矛盾的，像上述专利文献2记载的那样，利用排泄通道和通孔虽然能够排出水蒸气，但由于与消音器内部连通，允许凝结水进入排泄通道内，即有损于外筒的直径方向的防水效果，进而引起凝结水的堆积。
发明内容
因此，本发明的课题是要提供一种排气系统部件的外筒，其是将金属制的板材卷绕成双层而形成筒状，并且通过将使内板和外板的轴向的端部在轴向交叉而形成的重叠部接合来形成的，其是不会损害外筒在径向方向的防水效果、且能够将内板与外板之间产生的水蒸气等气体适当地排出的外筒。
为了解决上述问题，本发明提供一种排气系统部件的外筒，将金属制的板材卷绕成双层，形成由内板和外板构成的筒状，并且使上述内板和外板的轴向端部在轴向交叉形成重叠部，将该重叠部接合而成的，其特征在于，具有多个轴向连通通道，该多个轴向连通通道是形成在上述内板与上述外板之间的，且多个轴向连通通道具有以上述内板和上述外板中的一个的轴向端缘为中心、隔开规定的距离、且相对的顶端部，并沿上述外板的长度方向并排设置；将位于该多个轴向连通通道的相邻的轴向连通通道之间的上述重叠部的至少一部分连接。
在将上述内板和外板的径向方向的截面形成为非圆形的情况下，优选在上述内板和外板的曲率最小的地方形成有上述轴向连通通道。并且，上述多个轴向连通通道可以由使上述外板向外鼓出形成的多个条形槽构成。并且，作为上述重叠部的连接方法，可以将位于上述多个轴向连通通道的相邻的轴向连通通道之间的上述重叠部的一部分焊接起来，例如优选激光点焊。
或者，本发明提供的排气系统部件的外筒，其是将金属制的板材卷绕成双层，形成由内板和外板构成的筒状，并且用卷边接缝加工将上述内板和外板的轴向端部接合而成的，其特征在于，具有多个轴向连通通道，该多个轴向连通通道是形成在上述内板与上述外板之间的，且多个轴向连通通道具有以上述内板和上述外板中的一个的轴向端缘为中心、隔开规定的距离、且相对的顶端部，并沿上述外板的长度方向并排设置。在将上述内板和外板的径向截面形成为非圆形的情况下，优选在上述内板和外板的曲率最小的地方形成上述轴向连通通道。并且，上述多个轴向连通通道可以由使上述外板向外鼓出形成的多个条形槽构成。
发明效果本发明由于采用上述结构，因此具有如下效果。即，如果采用将上述重叠部的至少一部分连接起来的外筒，则当废气中含有的水分等液体汽化变成高压水蒸气等气体时，由于气体能够在多个轴向连通通道内移动，因此从位于相邻的轴向连通通道之间的除了上述一部分的重叠部排出。因此，内板与外板之间的压力不会过度上升，能够抑制外筒的鼓出变形。对此，在废气于外筒的内部流动时的小压力下，由于重叠部密封，因此能够防止废气泄漏到外筒的外部。
在将上述内板和外板的径向截面形成为非圆形的情况下，通过在曲率最小的地方形成轴向连通通道，能够进一步适当地抑制外筒的鼓出变形。并且，如果上述轴向连通通道由使外板向外鼓出形成的多个条形槽构成，则由于能够使外筒的内侧平滑地形成，因此能够容易地将消音器或排气净化装置的构成部件安装到外筒内。如果使用焊接作为重叠部的连接方法，例如用激光点焊，即可容易并且迅速地连接。
并且，即使是通过卷边接缝加工连接上述内板和外板的轴向的端部来形成外筒，当废气中含有的水分等液体汽化变成高压水蒸气等气体时，由于气体能够在多个轴向连通通道内移动，因此气体可从卷边接缝加工部排出。因此，内板与外板之间的压力不会过度上升，能够抑制外筒的鼓出变形。对此，在废气于外筒的内部流动时的小压力下，由于卷边接缝加工部密封着，因此能够防止废气泄漏到外筒的外部。
图1是表示本发明的一个实施形态的外筒的注视2是表示本发明的一个实施形态的外筒的俯视3是图1的A-A向放大剖视4是表示本发明的一个实施形态的外筒的变形例的注视5是表示本发明的一个实施形态的外筒的变形例的俯视6是表示本发明的一个实施形态的外筒的变形例的注视7是表示本发明的一个实施形态的外筒的变形例的俯视8是表示本发明的其他实施形态的外筒的注视9是表示本发明的其他实施形态的外筒的俯视10是将表示本发明的一个实施形态的外筒用于消音器组件的形态的俯视11是图10的双点划线部分的放大12是表示将本发明的其他实施形态的外筒用于消音器组件的形态的俯视13是表示本发明的另外其他实施形态的外筒的俯视图符号说明1，11，21，31，41，51 外筒2，12，22，32 内板3，13，23，33，43，53 外板4，14，24，34，44，54 重叠部5，15，25，35，45，55 条形槽
具体实施例方式
下面参照
本发明的优选实施形态。图1至图3是表示本发明的一个实施形态的排气系统部件的外筒1的图，图3是图1的A-A向放大剖视图。如图1和图2所示，外筒1为将金属制的板材卷绕成双重，形成由内板2和外板3构成的筒状，并使内板2的轴向的端部2a与外板3的轴向的端部3a在轴向交叉形成重叠部4，将该重叠部4连接起来的部件，且形成为2层。内板2的轴向的端部2a和外板3的轴向的端部3a在重叠部4互相紧贴，且平滑地形成。该重叠部4通过焊接(图2中W所示)沿长度方向(母线方向)设置合适的间隔被连接。并且，作为连接方法，只要用点焊或激光焊等任意的焊接方法进行不连续地连接即可。并且，并不局限于贯穿焊接，也可以是通过金属极惰性气体保护焊等进行的(端部的)角焊。
如图2所示，作为沿外板3的长度方向并列设置的多个轴向连通通道的条形槽(加强筋)5向外筒1的外部突出地形成，且该多个轴向连通通道形成在内板2与外板3之间，且各轴向连通通道具有以外板3的轴向端缘3b为中心、隔开规定间隔、且相对的顶端部5a和5b。在本实施形态中，例如通过预先冲压成型外板3，设置多个与外筒1的长度方向(母线方向)交叉(与外板3的轴向端缘3b呈90°角)、在轴向延伸的条形槽5。这些条形槽5既可以在卷绕过程中在通过压辊滚轧成型等卷绕的同时形成，也可以适当地援用其他的众所周知的方法形成。并且，位于相邻的条形槽5之间的重叠部4的一部分由焊接W连接。结果，如图3所示，在各条形槽5内形成沿外筒1的轴向延伸的通道p。多个条形槽5的高度只要是气体(例如水蒸气)能够移动的高度就可以，且可以形成为与构成外板3的板材的厚度相等甚至一半左右的高度。并且，在图2中虽然顶端部5a和5b到轴向端缘3b的距离均等，但距离不等也可以。并且，虽然图2的顶端部5a和5b具有对峙的位置关系，但也可以是在不跨过相邻的条形槽5的范围内的相对的位置关系。
本实施形态的外筒1由于采用上述结构，因此当浸入到内板2与外板3之间的液体(例如水分)被加热汽化，且在内板2与外板3之间的空间成为高压时，气体通过各条形槽5内从外筒1的轴向的端部2a和3a排出。因此能够抑制外筒1的变形。而由于两个轴向的端部2a和3a被平滑地形成且彼此紧贴，因此气密性不会被外筒1内的废气压力破坏。因此能够适当地防止废气泄漏到外筒1的外部。并且，本实施形态由于仅在外板3上设置条形槽5，且外筒1的内部(内板2的里面)被平滑地形成，因此能够容易地将消音器或排气净化装置的构成部件装填到外筒1内。
并且，虽然在图1至图3所示的实施形态中，虽然沿与外筒1的长度方向(母线方向)呈90°交叉的轴向设置各条形槽5，但也可以如图4及图5所示那样与外筒11的长度方向(母线方向)倾斜交叉(例如60°)地设置条形槽15。或者也可以如图6和图7所示的那样，在外筒21的内板22向内突出地设置各条形槽25。并且，由于图4以后的各图中第一位的符号为相同的符号的构成要素实际上与图1至图3的各构成要素相同，因此在以下的说明中以特征部分为中心进行说明，而适当省略其说明。
图8和图9是表示本发明的其他实施形态的外筒31的图，将金属制的内板32和外板33缠绕成双重，且形成为非圆形即椭圆形截面的筒状。外筒31中内板32的轴向的端部32a和外板33的轴向的端部33a以互相紧贴的方式被平滑地形成，并且形成重叠部34。本实施形态中重叠部34也由焊接W沿长度方向(母线方向)隔开适当的间隔而被连接，且由点焊或激光焊接等任意的焊接方法非连续地连接即可。
作为内板32与外板33之间形成的多个轴向连通通道，在外板33上向外筒31的外面突出地形成有多个条形槽35。在本实施形态中，也通过预先冲压成型板材设置多个与外筒31的长度方向(母线方向)交叉、在轴向延伸的条形槽35。在本实施形态中，条形槽35如图8所示设置在外筒31的曲率最小的地方Ra处，而曲率大的地方Rb处不予以设置。
这样一来，本实施形态中由于外筒31的截面形成为椭圆形，与圆形截面时相比能够缩短安装到车辆地上下方向所需要的尺寸，因此能够扩大车厢内的空间或者能够提高最小离地高度。并且，本实施形态中由于外筒31的温度上升时，尤其是在曲率最小的地方Ra，内板32紧紧地压在外板33上，因此气体(例如水蒸气)移动困难。为了解决这一问题，本实施形态由于在曲率最小的地方Ra处设置有条形槽35，因此与上述图1至图7记载的实施形态一样，不仅能够抑制外筒31的变形，而且能够防止废气泄漏。并且，虽然在本实施形态中采用非圆形的椭圆形作为外筒31的截面形状，但也可以采用长圆形或四边形等。
并且，虽然在本实施形态中仅在曲率最小的地方Ra处设置条形槽35，但也可以在曲率大的地方Rb处设置条形槽35。并且，可以与图5一样设置相对外筒31的长度方向(母线方向)倾斜的条形槽。或者也可以与图6一样，在外筒31的内板32上设置向内突出的条形槽35。
图10是表示将图1至图3的外筒1用于消音器组件中的形态的图，隔板(separator)或内管等插入物(图中没有表示)插入外筒1内，且端板(outer plate)6和7嵌套在两端，端板6和7与外筒1被全周焊接固定。例如，在端板6和7的筒状部嵌入外筒1的两端部内的状态下从外筒1进行激光焊接。并且，在左边的端板6上，穿设有用于插入并固定上游侧的排气管(图中没有表示)的入口侧开口6a，同样，在右边的端板(图中没有表示)上穿设有用于插入固定下游侧的排气管的出口侧开口7a。
如将图10的双点画线部分放大而表示在图11中的那样，各条形槽5形成为，与外板3的轴向的端部3a的端缘隔开距离γ、且多个条形槽5的顶端部5a和5b相对。当水蒸气在内板2与外板3之间急剧膨胀流入条形槽5内，且条形槽5内的压力增大时，水蒸气通过与压力低的外界路径最短的连通通道α例如如箭头β所示被一口气排出到外部。即，通常内板2与外板3因紧贴着而不存在连通通道α，但在高压水蒸气的作用下可强制地形成间隙，成为临时连通通道α。并且，在排出水蒸气之后，由于内板2和外板3本身的弹性再次紧贴使连通通道α消失，因此可保持与外界的气密性。由此，可阻止水分从外界浸入或废气从内部漏出。
并且，连通通道α的长度即条形槽5的顶端部5a和5b到轴向的端部3a的端缘也就是轴向端缘3b的距离希望设定为能够同时保证平时的紧贴(气密)性和高压时的短路、并且不妨碍轴向的端部3a的点焊(或者后述的卷边加工)的长度。并且，从制造容易的观点出发优选为，使外筒1上形成的各条形槽5的宽度和高度在满足能够排掉高压水蒸气的容积(截面积)的条件下取最小值。多个条形槽5也可以形成为，在内板2上向内侧鼓出、其顶端部靠近轴向的端部2a(图1)的端缘(轴向端缘)。此时，水蒸气从轴向的端部2a的端缘排放到消音器(图中没有表示)的内部，但在废气压力高的情况下不利于排出，因此优选设置成从外板3的轴向端缘3b排出到消音器的外部的形式。
多个条形槽5优选消音器的各腔室(图示省略，由隔板区分成的各腔室)中至少设置一条。这是因为外筒1与隔板(图中没有表示)的焊接固定阻碍水蒸气沿长度方向(轴线方向)的流动，因此优选能够与每个腔室对应的结构。虽然各条形槽5在轴向的设定长度是任意的，但优选设定呈尽量长且能够收容更宽范围的水蒸气的长度。并且，在用点焊等间隔地固定轴向的端部3a的情况下，优选尽可能地远离固定位置即位于相邻的点焊部位的中间地形成条形槽5。
图12是表示本发明的其他实施形态的图，是通过卷边接缝加工沿长度方向(轴向)连续地铆接内板(图12中没有表示)和外板43的轴向的端部、通过卷边加工将端板46和47连接到其两端的实施形态。并且形成为，沿外板43的长度方向向外筒41的外面突出地并列设置有多个条形槽45作为内板与外板43之间形成的多个轴向连通通道，多个轴向连通通道具有以外板43的轴向端缘(铆接连接部48)为中心、隔开规定间隔相对的顶端部。这些条形槽45以各自的顶端部靠近铆接连接部48的方式形成。
因此，导入到各条形槽45的水蒸气自己形成从其顶端部到铆接连接部48的连通通道，通过铆接连接部48排出到外部。并且，本实施形态的卷边接缝加工形成的铆接连接部48为将二块板材叠起来卷绕的重叠结构，一般既能阻止水分从外部进入和废气从内部漏出，又能排出高压水蒸气。并且，与图8和图9一样，在将内板(图12中没有表示)和外板43的径向方向的截面形成为非圆形的情况下，优选在内板和外板43的曲率最小的地方形成各条形槽45。
而且，也可以像图13所示的那样与在轴向延伸的多个条形槽55交叉地设置条形槽59(十字加强筋)。由此，由于内板(图13中没有表示)与外板53之间的水蒸气收容到条形槽55和59内，因此容易处理大量的水蒸气。并且，作为辅助效果，由于条形槽59提高了外筒51表面的膜片刚性，因此能够降低消音器的辐射音。
权利要求
1.一种排气系统部件的外筒，其是将金属制的板材卷绕成双层，形成由内板和外板构成的筒状，并且使上述内板和外板的轴向端部在轴向交叉形成重叠部，将该重叠部接合而成的，其特征在于，具有多个轴向连通通道，该多个轴向连通通道是形成在上述内板与上述外板之间的，且多个轴向连通通道具有以上述内板和上述外板中的一个的轴向端缘为中心、隔开规定的距离、且相对的顶端部，并沿上述外板的长度方向并排设置；将位于该多个轴向连通通道的相邻的轴向连通通道之间的上述重叠部的至少一部分连接。
2.如权利要求1所述的排气系统部件的外筒，其特征在于，将上述内板和外板的径向截面形成为非圆形，并在上述内板和外板的曲率最小的地方形成有上述轴向连通通道。
3.如权利要求1所述的排气系统部件的外筒，其特征在于，上述多个轴向连通通道是使上述外板向外鼓出形成的多个条形槽。
4.如权利要求1所述的排气系统部件的外筒，其特征在于，将位于上述多个轴向连通通道的相邻的轴向连通通道之间的上述重叠部的一部分焊接起来。
5.一种排气系统部件的外筒，其是将金属制的板材卷绕成双层，形成由内板和外板构成的筒状，并且用卷边接缝加工将上述内板和外板的轴向端部接合而成的，其特征在于，具有多个轴向连通通道，该多个轴向连通通道是形成在上述内板与上述外板之间的，且多个轴向连通通道具有以上述内板和上述外板中的一个的轴向端缘为中心、隔开规定的距离、且相对的顶端部，并沿上述外板的长度方向并排设置。
6.如权利要求5所述的排气系统部件的外筒，其特征在于，将上述内板和外板的径向截面形成为非圆形，并在上述内板和外板的曲率最小的地方形成有上述轴向连通通道。
7.如权利要求5所述的排气系统部件的外筒，其特征在于，上述多个轴向连通通道是使上述外板向外鼓出形成的多个条形槽。
全文摘要
本发明提供一种排气系统部件的外筒，其是将金属制的板材卷绕成双层形成由内板(2)和外板(3)构成的筒状，并且使它们的轴向的端部(2a)和(3b)在轴向交叉形成重叠部(4)。在内板(2)与外板(3)之间，向外筒(1)的外面突出地形成各自的顶端部以内板(2)和外板(3)中的一个的轴向的端部为中心隔开规定的距离并相对的多个条形槽(5)，沿外板(3)的长度方向并排设置这些条形槽(5)，而构成多个轴向连通通道(p)。并且，由焊接(W)连接位于相邻的条形槽(5)之间的重叠部的一部分。
文档编号F01N13/18GK101048577SQ20058003713
公开日2007年10月3日 申请日期2005年9月21日 优先权日2004年10月28日
发明者木全笃 申请人:株式会社三五