用于車輛的排氣系統(tǒng)中的消音器殼體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于車輛的排氣系統(tǒng)中的消音器殼體。該消音器殼體(1)包括內金屬板(13)和外金屬板(10)。所述外金屬板(10)布置成封閉所述內金屬板(13)。所述消音器殼體還包括夾在所述內金屬板(13)和所述外金屬板(10)之間的振動聲學阻尼材料(14)。所述內金屬板(13)和所述外金屬板(10)都是由不銹鋼制成的波紋板，所述波紋板的厚度在0.15mm至0.30mm的范圍內。所述振動聲學阻尼材料的厚度(T)在4mm至8mm的范圍內并且密度在130kg/m3至160kg/m3的范圍內。
【專利說明】用于車輛的排氣系統(tǒng)中的消音器殼體

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于車輛的排氣系統(tǒng)中的消音器殼體以及包括這種消音器殼體的消音器。

【背景技術】
[0002]在車輛的排氣系統(tǒng)中消音器是公知部件。車輛的排氣系統(tǒng)通常包括各種部件，諸如歧管、一個或多個催化式空氣凈化器、多個管或者管段以及一個或多個用于阻尼或者衰減聲音的消音器。典型地，管用于在排氣非常熱的區(qū)域(靠近歧管或者催化式空氣凈化器)或者在排氣已經冷卻至一定程度的區(qū)域(消音器的區(qū)域中)傳輸排氣。對于許多發(fā)動機來說，這種管的直徑典型地在35mm(用于較小發(fā)動機)至70mm(用于較大發(fā)動機)的范圍內，但不限于此。另一方面，消音器的直徑比管的直徑大很多，消音器的截面典型地至少四倍于相關排氣系統(tǒng)的管的截面，但也可以十倍或者二十倍于相關排氣系統(tǒng)的管的截面。用于許多汽車中的消音器周長的典型值可以在400mm至100mm的范圍內，但不限于此(其周長可以甚至更大)。結果，相比于管時，消音器殼體對排氣系統(tǒng)的部件的總重量貢獻更顯著。另一結果是，由于消音器殼體的較大截面和較大周長，因此消音器殼體將更易于振動并因此將輻射不想要的噪聲，這對于具有相當小截面和周長的管來說不是問題?；诟鞣N原因，例如為了降低燃料消耗以保護環(huán)境，要求盡可能降低車輛的總重量。該要求還涉及車輛的排氣系統(tǒng)的各種部件(包括消音器)。另一方面，消音器必須耐腐蝕而且必須具有高耐久性以便經受在操作期間消音器所暴露于的各種機械應力(例如振動)。
[0003]消音器典型地包括消音器罩，消音器罩包括消音器殼體和兩個端件。兩個端件在消音器殼體的兩個端部機械地連接(例如通過使用鎖定接縫技術)至消音器殼體，或者通過將兩個端件焊接至消音器殼體。在消音器罩的內部，布置許多零件，用于衰減與排氣一起進入消音器的聲音，使得與排氣一起離開消音器的聲音的水平大大低于進入消音器的聲音的水平。
[0004]具有包括單個金屬板材的消音器殼體的消音器是公知。但是，為了滿足各種要求，尤其是上面提到的那些要求，這些單個金屬板材消音器殼體典型地由特殊類型的鋼制成，并且板材的厚度至少為0.8mm以上。
[0005]還公知所謂的“雙皮”消音器，其具有包括兩個金屬板的消音器殼體，兩個金屬板即內金屬板和外金屬板。這些“雙皮”消音器的不同類型是公知的。
[0006]第一公知類型的“雙皮”消音器包括內金屬板和外金屬板，內金屬板和外金屬板之間沒有布置絕緣材料。內金屬板和外金屬板都連接至端件(端板)，并且兩種金屬板都承載消音器的內部零件(布置在消音器罩的內部的聲音阻尼零件)的負荷(重量)。在該第一類型的“雙皮”消音器中，內金屬板和外金屬板都必須能夠承載消音器的內部零件的負荷，并且能夠承受車輛操作期間消音器被暴露于的機械和振動聲學應力。另外，內金屬板必須對排氣具有耐腐蝕效果，同時外金屬板必須提供對環(huán)境良好的熱絕緣，也就是說，在車輛操作期間外板不應加熱至過高溫度。而且，外金屬板必須能抵抗由環(huán)境物質引起的腐蝕(例如在車輛操作期間飛濺至外金屬板的水)。對于該第一類型的“雙皮”消音器，典型厚度為每個板0.4mm至0.6mm,而對于“雙皮”的兩個板的總厚度典型地在0.8mm至Imm的范圍內。
[0007]第二公知類型的“雙皮”消音器包括內金屬板和外金屬板以及布置在內金屬板和外金屬板之間的絕緣材料。布置于內金屬板和外金屬板之間的絕緣材料旨在降低從內金屬板至外金屬板的結構聲音的傳遞，使得從消音器殼體發(fā)出的結構聲音水平盡可能低。絕緣材料的第二目的是降低從內金屬板至外金屬板的熱量傳遞，內金屬板被流經消音器的熱排氣加熱。在該第二類型的“雙皮”消音器中，首先將內金屬板以防泄漏方式連接至消音器罩的端件(端板)，然后，才安裝絕緣材料。隨后，外金屬板能夠連接至內金屬板或者連接至端件(端板)或者連接至具有足夠剛性以承載外金屬板的負荷的消音器的任何部件。但是，第二金屬板的該連接不是必須為防泄漏的。在該第二類型的“雙皮”消音器中，僅內金屬板必須能夠承載消音器的內部零件的負荷。而且，內金屬板必須能夠承受車輛操作期間消音器被暴露于的機械和振動聲學應力。另外，內金屬板必須對排氣具有耐腐蝕效果。外金屬板必須提供對環(huán)境良好的熱絕緣，也就是說，在車輛操作期間外板不應加熱至過高溫度。而且，外金屬板必須能抵抗由環(huán)境物質引起的腐蝕(例如在車輛操作期間飛濺至外金屬板的水)。但是，外金屬板不需要能夠承載消音器的內部零件的負荷。對于該第二類型的“雙皮”消音器，內金屬板的典型厚度為0.6mm,而外金屬板可以具有大約0.2mm的厚度。
[0008]因此，對相比于現(xiàn)有技術的消音器和消音器殼體具有降低的重量的消音器和消音器殼體存在持續(xù)需要。同時，消音器和消音器殼體必須滿足前面提到的關于耐蝕性和機械耐久性的要求。


【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明建議了一種由針對消音器殼體的獨立方面規(guī)定的消音器殼體。根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體的實施方式的其他方面是針對消音器殼體的從屬方面的主題。本發(fā)明的進一步方面涉及由針對消音器的獨立方面規(guī)定的消音器，其包括根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體。
[0010]尤其，根據(jù)本發(fā)明，用于車輛的排氣系統(tǒng)中的消音器殼體包括內金屬板和外金屬板，夕卜金屬板布置成封閉內金屬板。消音器殼體還包括夾在內金屬板和外金屬板之間的振動聲學阻尼材料。內金屬板和外金屬板都是由不銹鋼制成的波紋板，并且厚度在0.15mm至0.30_的范圍內。夾在不銹鋼內板和不銹鋼外板之間的振動聲學阻尼材料的厚度在4_至8mm的范圍內并且密度在130kg/m3至160kg/m 3的范圍內。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體的一些實施方式中，不銹鋼內板和不銹鋼外板的厚度大約是0.2mm。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體的一些其它實施方式中，不銹鋼內板和外板的波紋的高度在0.7mm至1.3mm的范圍內。
[0013]仍然在根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體的一些其它實施方式中，波紋的間距在4_至8mm的范圍內。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體的另一些其它實施方式中，不銹鋼內板和不銹鋼外板的波紋都沿著各個不銹鋼板的長度和各個不銹鋼板的寬度延伸，以便形成凹窩板。
[0015]仍然在根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體的又另一實施方式中，振動聲學阻尼材料還是隔熱的。
[0016]本發(fā)明的另一方面涉及用于車輛的排氣系統(tǒng)中的消音器。該消音器包括:消音器罩，該消音器罩包括根據(jù)上述任一實施方式的消音器殼體以及連接至消音器殼體的入口端件和出口端件；和布置在消音器罩的內部以衰減進入消音器的內部的聲音的內部零件。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的消音器的一些實施方式中，入口端件和出口端件通過機械連接而連接至消音器殼體。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明的消音器的一些其他實施方式中，入口端件和出口端件通過焊接連接至消音器殼體。
[0019]在根據(jù)本發(fā)明的消音器的又一些實施方式中，消音器殼體的內板和消音器殼體的外板都剛性連接至入口端件和出口端件。
[0020]仍然在根據(jù)本發(fā)明的一些進一步實施方式中，消音器殼體的內板和消音器殼體的外板都以防泄漏方式連接至入口端件和出口端件。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體具有相對低的重量，這是由于僅包括兩個相當?shù)秃穸?0.15_至0.30_)的不銹鋼波紋板以及布置在其間的振動聲學阻尼材料，振動聲學阻尼材料的厚度在4mm至8mm的范圍內并且密度在130kg/m3至160kg/m3的范圍內。術語“振動聲學阻尼材料”是指降低由消音器殼體輻射的尤其是在低于600Hz的頻率范圍內的噪聲的材料(用于所描述材料的厚度范圍和密度范圍)，更普遍改善消音器殼體的振動聲學行為。所述降低/改善通過以下效果獲得:當與僅包括厚度對應于根據(jù)本發(fā)明的消音器的兩個薄板的相加的厚度的單個非波紋金屬板的消音器殼體相比時，將消音器殼體的第一諧振頻率增加至少100%、優(yōu)選地至少150%、更優(yōu)選地至少200%，和/或在第一頻率下將噪聲的振幅至少衰減3dB、優(yōu)選地至少4dB、更優(yōu)選地至少5dB。與本領域技術人員的期望相反,能夠使用兩個具有如此小厚度的不銹鋼板，但是，僅所有特征(波紋板材料，板的厚度范圍，振動聲學阻尼材料的厚度范圍和密度)的組合滿足消音器殼體關于腐蝕、結構噪聲和機械耐久性的要求。而且，根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體能夠承載負荷(重量/力)，這也是所有三個特征(波紋板材料，板的厚度范圍，振動聲學阻尼材料的厚度范圍和密度)結合的結果。
[0022]消音器的消音器殼體的內金屬板和外金屬板(一旦通過將根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體與入口端件和出口端件連接而形成消音器)都承載一部分負荷，這是因為振動聲學阻尼材料具有的密度可提供用于內金屬板和外金屬板之間的相對剛性連接，使得振動聲學阻尼材料能夠在內金屬板和外金屬板之間傳遞機械力，同時維持振動聲學阻尼效果。此外，內金屬板和外金屬板都剛性連接至消音器的端件(端板)，使得負荷有效地分布至兩個金屬板。在優(yōu)選實施方式中，因為它們之間最大接觸表面，因此外金屬板至端件的連接也是防泄漏的，以將負荷從內金屬板分布至外金屬板，使得內金屬板和外金屬板兩者的厚度和重量都能夠最小化。優(yōu)選地，制造消音器罩，其具有內金屬板和外金屬板以及位于這兩者之間的墊，僅在此后的第二步驟組裝消音器。例如，不銹鋼板的實際厚度能夠大約是0.2mm，波紋的高度(從最上點至最下點)能夠大約在0.7mm至1.3mm的范圍內，而波紋間距(兩個相鄰布置的最高點之間的距離)能夠在4mm和8mm之間。如果不銹鋼內板和不銹鋼外板的波紋是“二維的”，也就是說，不銹鋼內板和不銹鋼外板的波紋都沿著相應不銹鋼板的長度以及不銹鋼板的寬度延伸以便形成凹窩板，那么機械耐久性和結構噪聲特別良好。但是，波紋還可以是“一維的”，也就是說它們僅沿一個方向延伸。尤其，如果不銹鋼內板和不銹鋼外板的波紋沿著不同方向延伸使得不銹鋼內板和外板的波紋的方向包括一個角度，例如該角度可以在60度至90度的范圍內，那么這會是有利的。金屬板的波紋會增加板的硬度，并且增強與所夾的振動聲學阻尼材料的接觸，例如從而增加剪切力以最大化所有三個層(內金屬板、夕卜金屬板和所夾的振動聲學阻尼材料)之間負荷的傳輸。
[0023]包括這種消音器殼體的消音器是特別有利的，因為其具有相對較低的重量。入口端件和出口端件(通常還稱作“端蓋”)能夠通過機械連接(例如通過鎖定接縫)連接至消音器殼體，或者可替換地，入口端件和出口端件通過焊接連接至消音器殼體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]結合附圖通過根據(jù)本發(fā)明的消音器罩和消音器的實施方式的以下描述，進一步有利方案變得明顯，其中:
[0025]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體的波紋板的實施方式及其放大細節(jié)；
[0026]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體的兩個平坦的波紋板，其中振動聲學阻尼材料夾在這兩個波紋板之間；
[0027]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體的實施方式的截面，該消音器殼體由圖2的平坦板形成；
[0028]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的消音器的實施方式，該消音器包括圖3的消音器殼體以及布置于消音器殼體的內部的用于衰減聲音的內部零件；
[0029]圖5示出了出口件至圖3所示的消音器殼體的機械連接(通過鎖定接縫執(zhí)行)的實施方式；以及
[0030]圖6示出了出口件至圖3所示的消音器殼體的連接(通過焊接執(zhí)行)的實施方式。

【具體實施方式】
[0031]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體的波紋板10的實施方式。如能夠看見的，板沿著該板的長度和該板的寬度具有波紋，如由箭頭100和101分別指示的。結果，波紋板10包括多個凹窩11，凹窩11能夠在放大細節(jié)12中最佳地看到，其中在多個最高點111之間排布有多個最低點110。最低點110布置于兩個波紋的最小部分(沿著板的長度和沿著板的寬度)匯合的地方，而最高點111布置于兩個波紋的最大部分(沿著板的長度和沿著板的寬度)匯合的地方。波紋板10 (以及波紋板13，見圖3)由不銹鋼制成，并且具有的厚度T在0.15_至0.30_的范圍內，尤其是具有的厚度T為大約0.2_。沿一個方向(即沿著長度或者寬度)的波紋優(yōu)選地具有在0.7mm至1.3mm的范圍內的波紋高度H(從最上點至最下點所測量的，見圖2的細節(jié)15)，而波紋間距S (在一個方向上即沿著長度或者寬度，在波紋的兩個相鄰的最上點之間測量的距離或者在波紋的兩個相鄰的最下點之間測量的距離，見圖2的細節(jié)15)優(yōu)選地在4_至8_的范圍內。例如，能夠用于消音器罩的不銹鋼板是“鋼 EN10088-21.4541”。
[0032]圖2示出了具有兩個平坦的波紋板的板材，即根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體的上板10和下板13，振動聲學阻尼材料14夾在上波紋板10和下波紋板13之間。附加地，振動聲學阻尼材料還可以是隔熱的。上波紋板10和下波紋板13都具有在0.15mm至0.30mm的范圍內的厚度，并且都由不銹鋼制成。尤其是，上波紋板10和下波紋板13都具有大約0.2mm的厚度T，并且都由不銹鋼制成。優(yōu)選地，振動聲學阻尼材料14 一方面必須能夠從下波紋板13向上波紋板10傳遞機械力，反之亦然(取決于哪個板最終是內金屬板以及哪個板是外金屬板)，而另一方面其必須能夠衰減結構聲音。這樣，從消音器殼體的內板傳遞至消音器殼體的外板的結構聲音能夠被防止或者至少極大地降低，如下文將進一步解釋。隔熱尤其涉及所夾材料14的防止或者至少極大地降低從消音器殼體的內板向消音器殼體的外板傳遞熱的能力。所夾材料14的厚度在4mm至8mm的范圍內，并且密度在130kg/m3至160kg/m3的范圍內。典型振動聲學阻尼材料是“Powermat” (能夠從位于德國博柏文登市Rodetal40，37120的DBW高級纖維技術有限公司購得)或者“Needle mat CE” (能夠從位于波蘭Ul.Przytulna 2，PL66-004 Drzonkow 的 NBT 自動車有限公司購得)。
[0033]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的消音器殼體I的實施方式的截面，該消音器殼體由如圖2所示的一個或多個波紋板形成，但是現(xiàn)在具有消音器殼體的形狀(沒有端件，或者沒有入口件和出口件)。因為存在許多如何形成這種消音器殼體的構造選擇，(例如，都由如圖2所示的單獨板材形成的上半殼體和下半殼體能夠機械連接或者通過焊接連接以形成消音器殼體；或者僅如圖2所示的單個板材能夠形成為具有圖3示出的消音器殼體的形狀，該板材的面向彼此的端部能夠被機械連接或者通過焊接連接，僅舉幾個例子)，所以截面圖沒有示出消音器殼體如何形成的具體方式，這是因為這不是關鍵點。另外，如能夠從圖3看到的，消音器殼體I包括:不銹鋼內板，其可以對應于圖2示出的板材的下板13 (或者相應地對應于上板10)；以及不銹鋼外板，其可以對應于圖2示出的板材的上板10 (或者相應地對應于下板13)。典型地，于是消音器殼體裝備有兩個端件，即入口端件22和出口端件23 (見圖4)以形成消音器罩。如能夠再次從圖3看到的，振動聲學阻尼材料14夾在內板13和外板10之間。
[0034]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的消音器2的實施方式，該消音器包括圖3的消音器殼體I以及一些布置于消音器殼體I的內部的內部零件。如能夠看見的，消音器2包括:布置于消音器殼體I的內部的入口管20和出口管21 ;以及分別在入口端部和出口端部處連接至消音器殼體I的入口端件22和出口端件23。另外，消音器2包括兩個安裝元件24、25，這兩個安裝元件布置于消音器殼體的內部，用于安裝入口管20和出口管21。安裝元件能夠是盤狀構件(擋板)，其具有較大直徑的孔以用于收納入口管20和出口管21，并且具有較小直徑的孔(未示出)以允許排氣通過入口管進入消音器并且離開入口管21的出口以隨后通過消音器2的內部而流回至出口管21的入口，并且最終離開消音器2。在排氣流經消音器的內部期間，包含在排氣中并且被排氣傳輸?shù)穆曇舯凰p以降低從消音器2的出口管21發(fā)出的聲音的水平，這是本領域公知的。安裝元件(擋板)24和25能夠通過夾緊或者任何其他本領域公知的用于此目的的合適技術固定至消音器殼體I的內板13。因為根據(jù)本發(fā)明的消音器2的實施方式的外板和內板由厚度僅大約為0.2mm的不銹鋼制成，所以與當前可用的消音器相比，消音器的總重量被極大地降低。同時，根據(jù)本發(fā)明的消音器2滿足關于耐蝕性、機械耐久性、結構聲的吸收和向外板的熱傳遞(在這種情況下振動聲學阻尼材料也是隔熱的)以及載重能力的要求。
[0035]圖5和圖6示出了出口端件(并且，當然還有入口端件，雖然未示出)至消音器殼體I的連接的實施方式。根據(jù)圖5，出口端件23至消音器殼體I的連接是機械連接26 (在當前情況下該機械連接通過鎖定接縫形成)。根據(jù)圖6，出口端件23至消音器殼體I的連接是包括焊接27的連接，意味著出口端件已經焊接至消音器殼體。這兩個技術都是本領域公知的用于將端件連接至消音器殼體的可靠技術。在連接位置上，波紋可以在形成連接之前或期間被壓平。
[0036]盡管結合附圖已經解釋了消音器殼體和消音器的實施方式，顯然，不超出本發(fā)明教導的許多改變和修改是可行的。因此，保護范圍并不限于實施方式，而是由附隨的權利要求限定。
【權利要求】
1.一種用于車輛的排氣系統(tǒng)中的消音器殼體(I)，所述消音器殼體(I)包括內金屬板(13)和外金屬板(10)，所述外金屬板(10)布置成封閉所述內金屬板(13)，并且所述消音器殼體還包括夾在所述內金屬板(13)和所述外金屬板(10)之間的振動聲學阻尼材料(14)，其中，所述內金屬板(13)和所述外金屬板(10)都是由不銹鋼制成的波紋板，所述波紋板的厚度在0.15mm至0.30mm的范圍內，并且其中夾在不銹鋼內板(13)和不銹鋼外板(10)之間的所述振動聲學阻尼材料(14)的厚度(T)在4mm至8mm的范圍內并且密度在130kg/m3至160kg/m3的范圍內。
2.根據(jù)權利要求1所述的消音器殼體，其中，所述不銹鋼內板(13)和所述不銹鋼外板(10)的厚度(T)大約是0.2mm。
3.根據(jù)前述任一權利要求所述的消音器殼體，其中，所述不銹鋼內板(13)和所述不銹鋼外板(10)的波紋的高度(H)在0.7mm至1.3mm的范圍內。
4.根據(jù)前述任一權利要求所述的消音器殼體，其中，波紋的間距⑶在4mm至8mm的范圍內。
5.根據(jù)前述任一權利要求所述的消音器殼體，其中，所述不銹鋼內板(13)和所述不銹鋼外板(10)的波紋都沿著各個不銹鋼板的長度(100)以及沿著各個不銹鋼板的寬度(101)延伸以便形成凹窩板。
6.根據(jù)前述任一權利要求所述的消音器殼體，其中，所述振動聲學阻尼材料也是隔熱的。
7.一種用于車輛的排氣系統(tǒng)中的消音器(2)，該消音器包括:消音器罩，該消音器罩包括根據(jù)前述任一權利要求所述的消音器殼體(I)以及連接至所述消音器殼體(I)的入口端件(22)和出口端件(23);以及布置于所述消音器罩的內部以衰減進入所述消音器的內部的聲音的內部零件(20，21，24，25)。
8.根據(jù)權利要求7所述的消音器，其中，所述入口端件(22)和所述出口端件(23)通過機械連接(26)連接至所述消音器殼體(I)。
9.根據(jù)權利要求8所述的消音器，其中，所述入口端件(22)和所述出口端件(23)通過焊接(27)連接至所述消音器殼體。
10.根據(jù)權利要求7至9中任一所述的消音器，其中，所述消音器殼體的所述內板(13)和所述消音器殼體的所述外板(10)都剛性連接至所述入口端件(22)和所述出口端件(23)。
11.根據(jù)權利要求7至10中任一所述的消音器，其中，所述消音器殼體的所述內板(13)和所述消音器殼體的所述外板(10)都以防泄漏方式連接至所述入口端件(22)和所述出口端件(23)。
【文檔編號】F01N13/00GK104514605SQ201410445958
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權日:2013年9月9日
【發(fā)明者】L·德得內 申請人:斯坎比亞控股塞浦路斯有限公司