專利名稱：蜂窩式金屬支承件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種筒狀蜂窩式金屬支承件及其制造方法，該金屬支承件用于保持凈化內(nèi)燃機排氣所用的催化劑。
背景技術(shù)：
例如在日本特開平7-116758號公報中提出了一種其中以如下方式形成筒狀蜂窩式主體然后用外筒狀構(gòu)件覆蓋該筒狀蜂窩式主體的方法作為制造筒狀蜂窩式支承件的方法，即由平坦金屬帶形成在除了它的中部以外的一部分成波狀而另一部分仍保持為平坦片材的構(gòu)件，一個接一個地將一個這樣的構(gòu)件的波狀部分疊置在另一構(gòu)件的平坦部分上，將這些構(gòu)件的中部壓制在一起并繞它們的中部卷繞，從而形成筒狀蜂窩式主體。以下將參照圖14A至圖14C詳細(xì)描述制造蜂窩式支承件的該方法。
圖14A至圖14C所示的制造耐熱結(jié)構(gòu)的公知方法由形成基材101開始?；?01具有在平坦片材102的一側(cè)上的波狀片材103。
然后，使多個基材101相互疊置。通過將一個基材的波狀片材103放置成與另一基材101的平坦片材102相接觸而使適當(dāng)數(shù)量的基材101相互疊置。
然后，將基材101的中部104壓制在一起形成扁平部分105，并繞保持在止動件106之間的扁平部分105卷繞基材101以形成蜂窩式主體107。
用外筒狀構(gòu)件108覆蓋蜂窩式主體107，并將止動圈109分別焊接到外筒狀構(gòu)件108的相對端部，使止動圈分別與蜂窩式主體107的相對端部具有間隙t。將各止動件106的一個邊112焊接到外筒狀構(gòu)件108的一個端部111，從而完成了耐熱結(jié)構(gòu)113。
如上所述，圖14C所示的耐熱結(jié)構(gòu)113由于未用任何釬焊材料形成，因而其不受由膨脹或收縮而產(chǎn)生的任何熱應(yīng)力。
然而，由于上述耐熱結(jié)構(gòu)113在蜂窩式主體107的相對端部與止動圈109之間具有間隙t，因而例如當(dāng)將耐熱結(jié)構(gòu)113用在機動車或摩托車中時，行進車輛的振動有可能會致使蜂窩式主體107在外筒狀構(gòu)件108中振動并最終斷裂。
而且，在耐熱結(jié)構(gòu)113中，在一個邊112處必須焊接到外筒狀構(gòu)件108的端部111的止動件106阻礙了排氣的流動。特別是當(dāng)一個邊112密封端部111時，其妨礙了在蜂窩式主體107中流動的排氣并阻止其流動。
因此，期望一項技術(shù)以容易地防止蜂窩部分由于熱膨脹而破裂，并防止蜂窩式支承件由于振動而破裂且提高蜂窩式支承件的強度。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種蜂窩式金屬支承件，該蜂窩式金屬支承件的特征在于包括蜂窩式支承件，該蜂窩式支承件在它的中心形成有通過層壓多個波狀片材并繞這些層壓波狀片材的中部對它們進行卷繞而形成的筒狀部分，所述多個波狀片材均呈波狀帶的形式；以及筒狀構(gòu)件，該筒狀構(gòu)件允許所述蜂窩式支承件裝配在其內(nèi)；與所述筒狀部分鄰接并從其向外形成蜂窩部分，各個所述波狀片材均具有與所述蜂窩部分鄰接并從其向外形成且一體地固定到所述筒狀構(gòu)件的內(nèi)表面的卷繞端。
因而，根據(jù)本發(fā)明的蜂窩式金屬支承件，由于機動車或摩托車的排氣的熱而導(dǎo)致的所述蜂窩式支承件的膨脹致使與所述筒狀部分鄰接的所述蜂窩部分變形，因而所述波狀片材的膨脹被吸收。因此，大部分所述蜂窩部分不會變形，而且可防止由于熱膨脹而使其破裂。
而且，所述波狀片材的固定到所述筒狀構(gòu)件的內(nèi)表面的卷繞端使得可防止所述蜂窩式支承件的任何運動并防止其由于振動而破裂。
所述筒狀部分優(yōu)選地在其至少一個端部處形成有凹口。因此，當(dāng)所述蜂窩式支承件被排氣加熱而致使所述波狀片材膨脹時，限定所述凹口的邊緣可自由運動以吸收膨脹，從而防止所述蜂窩部分由于熱膨脹而產(chǎn)生任何變形。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種制造蜂窩式金屬支承件的方法，該方法包括以下步驟形成多個波狀片材，各個波狀片材均通過使其縱向中部的一側(cè)上的帶狀部(strip)的一部分作為平坦部分且在該中部的另一側(cè)上形成波狀部分而形成；將所述波狀片材相互層壓，使得其中一個波狀片材的所述平坦部分可位于另一波狀片材的所述波狀部分上；繞層壓的所述波狀片材的中部卷繞所述波狀片材以形成筒狀部分；進一步卷繞所述波狀片材以形成蜂窩式支承件；以及將所述蜂窩式支承件裝配在一筒狀構(gòu)件中并將該蜂窩式支承件的卷繞端固定到所述筒狀構(gòu)件的內(nèi)表面。
由于所述波狀片材的卷繞端形成為筒狀形狀，因而不需要時間或精力來提高所述蜂窩式支承件抵抗任何溫度變化或振動的強度。


圖1A和圖1B是表示實施本發(fā)明的蜂窩式金屬支承件的圖，其中圖1A是其頂視平面圖，而圖1B是沿圖1A中的箭頭1B看去的視圖；圖2是沿圖1B中的線2-2剖取的剖面圖；圖3是圖2中的部分3的放大視圖；圖4是一設(shè)備的示意圖，該設(shè)備用于形成實施本發(fā)明的蜂窩式金屬支承件所用的波狀片材；圖5是通過圖4所示的設(shè)備形成的波狀片材的立體圖；圖6A至圖6C是表示多個波狀片材相互層壓并繞其各自的中部卷繞的圖；圖7是通過卷繞層壓的波狀片材形成的蜂窩式支承件以及允許在其內(nèi)裝配該蜂窩式支承件的筒狀構(gòu)件的立體圖；圖8是表示根據(jù)本發(fā)明另一實施例的蜂窩式金屬支承件的圖；圖9是另一實施例所用的波狀片材的立體圖；圖10是沿圖8中的線10-10剖取的剖面圖；圖11是沿圖8中的線11-11剖取的剖面圖；圖12是沿圖8中的線12-12剖取的剖面圖；圖13是表示根據(jù)另一實施例的在多個位置的凹口的圖，借這些凹口來承受蜂窩式支承件的熱膨脹；并且圖14A至圖14C是表示公知蜂窩式結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式
圖1A和圖1B所示的蜂窩式金屬支承件11包括蜂窩式支承件12、覆蓋該蜂窩式支承件12的筒狀構(gòu)件13、以及用于將蜂窩式支承件12固定到筒狀構(gòu)件13的焊接部14和15。
蜂窩式支承件12具有在它的中心16形成的筒狀部分17、與筒狀部分17鄰接并從其向外(沿箭頭a1的方向)形成的蜂窩部分18、以及與蜂窩部分18鄰接并從其向外形成的卷繞端19和21(也參見圖7)，卷繞端19和21在焊接部14和15處一體地固定到筒狀構(gòu)件13的內(nèi)表面22(也參見圖7)。
附圖標(biāo)記23表示波狀片材，附圖標(biāo)記24表示波狀片材23的波狀部分(參見圖5)，附圖標(biāo)記25表示波狀片材23的中部，W表示蜂窩式金屬支承件11的寬度。
筒狀構(gòu)件13為一金屬筒。筒狀構(gòu)件13的長度設(shè)定為L(L＝W)。
焊接部14形成在距筒狀構(gòu)件13的一個端部26大約等于L/3的距離處。任何焊接方法都是可行的。
焊接部15形成在距筒狀構(gòu)件13的另一端部27大約等于L/3的距離處。任何焊接方法都是可行的。
焊接部15的位置不限于L/3的距離。例如，可選的是可將焊接部15作為單個焊接部形成在中部(等于L/2的距離處)，或者可使其形成在L/4或L/5的距離處。此外，不必使焊接部14和15之間保持等距。
可選的是，可沿筒狀構(gòu)件13的長度L將其分開。例如，可通過將長度均等于L/3的三個筒狀構(gòu)件焊接在一起而形成筒狀構(gòu)件13。
如圖2所示，焊接部14是沿著蜂窩式支承件12的整個周邊焊接筒狀構(gòu)件13的內(nèi)表面22和蜂窩式支承件12的卷繞端19和21的接合處。蜂窩式支承件12沿其整個周邊固定至筒狀構(gòu)件13。
焊接部14將四個波狀片材23的卷繞端19固定至筒狀構(gòu)件13的內(nèi)表面22，如圖3所示，并且與卷繞端19相對形成的卷繞端21(參見圖2)也和卷繞端19一樣固定到筒狀構(gòu)件13的內(nèi)表面22。
圖1B所示的焊接部15與焊接部14類似，因此不對其進行描述。
盡管所述實施例描述成采用兩個焊接部14和15來將蜂窩式支承件12固定到筒狀構(gòu)件13，然而也可在三個位置處固定該蜂窩式支承件。
盡管筒狀部分17的圈數(shù)不受限制，然而至少需要1.5圈來形成一個筒。
由于根據(jù)本發(fā)明的蜂窩式金屬支承件11中的蜂窩式支承件12具有通過卷繞波狀片材23而在它的中心16形成的筒狀部分17、與該筒狀部分17鄰接并從其向外形成的蜂窩部分18、以及與該蜂窩部分18鄰接并從其向外形成且一體地固定到筒狀構(gòu)件13的內(nèi)表面22的卷繞端19和21，因而來自機動車或摩托車的排氣的熱而引起的蜂窩式支承件12的膨脹，或者受熱的波狀片材23的膨脹致使筒狀部分17在蜂窩式支承件的中心16沿卷繞方向轉(zhuǎn)動，從而與筒狀部分17鄰接的蜂窩部分18變形以吸收波狀片材23的膨脹。因此，大部分蜂窩部分18不會變形，但是可避免由于熱膨脹而使其破裂。而且，波狀片材23的相對的卷繞端被固定至筒狀構(gòu)件13。因此，可以防止蜂窩式支承件12的任何運動并防止其由于振動而破裂。
此外，形成在蜂窩式支承件12的中心16的筒狀部分17保持在該中心16中的波狀片材23彼此緊密接觸并防止它們彼此分離。因此，可以提高蜂窩式支承件12在它的中心16的強度。
以下將參照圖4至圖7描述用于制造實施本發(fā)明的蜂窩式金屬支承件11的設(shè)備和方法。
圖4表示制造實施本發(fā)明的蜂窩式金屬支承件的方法所用的成形設(shè)備。
參照圖4，成形設(shè)備41用于形成波狀片材23，并具有材料供給器42、定位在材料供給器42下游的成形機43、定位在成形機43下游的切割機44、以及定位在切割機44下游的排放器45。
以下將對成形工序進行簡要描述。
首先，使卷繞在材料供給器42上的鋼片材47穿過成形機43中的成形輥51和52之間，并且當(dāng)成形輥51和52轉(zhuǎn)動時在該鋼片材上形成波狀部分24。
接著，通過切割機44將其上形成有波狀部分24的鋼片材47切割成期望長度，從而完成波狀片材23。
最后，通過排放器45提起波狀片材23并將其堆疊在容器55中。這些波狀片材堆疊成使得一個材料的波狀部分24不會位于另一材料的波狀部分上。
例如對開始成形的位置進行控制以確保一個材料的波狀部分24不會位于另一材料的波狀部分上。成形輥51如箭頭f1所示上下運動，以改變向前移動而其上不形成有任何波狀部分24的片材的長度。
圖4中所示的波狀片材23僅以示意方式示出，并且不確切示出限定波狀部分24的脊或溝的數(shù)量。
圖5示出了制造蜂窩式金屬支承件的方法所用的波狀片材23。
波狀片材23具有平坦部分64，其形成在帶狀部61的中部25的一側(cè)63上，并且在其上形成有卷繞端19；以及波狀部分24，其形成在另一側(cè)65上并終止于一平坦部分，該平坦部分具有期望長度Le并限定了另一卷繞端21。
然而，根據(jù)本發(fā)明，長度為Le的平坦部分不是必需的，而是波狀部分24可遍及另一側(cè)65延伸。
Wb(Wb＝W(參見圖2))表示波狀片材23的寬度。卷繞端19是波狀片材23的一側(cè)63的端部。卷繞端21是波狀片材23的另一側(cè)65的端部。
然后，取出四個所述波狀片材23，開始如圖6A至圖6C所示對它們進行卷繞。
參照圖6A，取出四個波狀片材23并將它們置于卷繞裝置66的保持件67中。將波狀片材23相互疊置成使其中一個波狀片材的平坦部分64可位于另一波狀片材的波狀部分24上。然后，通過保持件67將它們的中部25壓制在一起，如箭頭a3所示。
在將它們的中部25壓制在一起以后，使保持件67繞其中心軸線68轉(zhuǎn)動，如圖6B中的箭頭a4所示。
如圖6C中的箭頭a4所示，中部25繞中心軸線68卷繞以形成筒狀部分17(參見圖1)。然后繼續(xù)卷繞波狀片材23。
繼續(xù)卷繞波狀片材23形成了蜂窩部分18，該卷繞最終形成蜂窩式支承件12，如圖7所示。
最后，如箭頭a5所示將蜂窩式支承件12裝配到筒狀構(gòu)件13內(nèi)，并將該蜂窩式支承件12的卷繞端19和21固定到筒狀構(gòu)件13的內(nèi)表面22。
更具體地說，翻轉(zhuǎn)容納有蜂窩式支承件12的筒狀構(gòu)件13，并在筒狀構(gòu)件13旋轉(zhuǎn)的同時沿筒狀構(gòu)件13上的雙點劃線所示的兩個部分(焊接部14和15)進行焊接，從而沿著雙點劃線所示的這兩個部分將蜂窩式支承件12的卷繞端19和21以及筒狀構(gòu)件13焊接在一起。因而完成了圖1A所示的蜂窩式金屬支承件11。
由于制造蜂窩式金屬支承件11的方法包括以下步驟，即形成均具有平坦部分64(具有卷繞端19)、波狀部分24、沿長度Le保持平坦的部分以及卷繞端21的波狀片材23；通過使一個材料的平坦部分64位于另一材料的波狀部分24上而疊置波狀片材23；卷繞波狀片材23的中部25而形成筒狀部分17；進一步卷繞波狀片材而形成蜂窩部分18；終止卷繞而形成蜂窩式支承件12；以及將蜂窩式支承件12固定到筒狀構(gòu)件13，因而可以將蜂窩式支承件12的卷繞端19和21容易地固定到筒狀構(gòu)件13，從而提高了蜂窩式支承件12抵抗任何溫度變化或振動的強度，而不需要任何大量的時間或勞動。
以下將參照圖8至圖13描述根據(jù)本發(fā)明另一實施例的蜂窩式金屬支承件。對于根據(jù)另一實施例的蜂窩式金屬支承件11A的與根據(jù)圖1A至圖7所示實施例的蜂窩式金屬支承件11相似的部分，賦予相同的附圖標(biāo)記并且不對其進行進一步描述。
根據(jù)圖8所示的另一實施例的蜂窩式金屬支承件11A的特征在于，筒狀部分17A具有從其相對端部71朝向其橫向中部73延伸的凹口72。換言之，不卷繞中部25的相對端部71。因此，筒狀部分17A沿其相對端部71的圈數(shù)小于在其橫向中部73中的圈數(shù)。
以下參照圖9描述用于形成筒狀部分17A的波狀片材23A。
波狀片材23A具有從其縱向平行端部71(沿箭頭a6的方向)朝其橫向中部73延伸的V形凹口74，從而使沿端部71的圈數(shù)較少。C表示其整個縱向長度的中部。凹口74不限于V形凹口，而是可選擇地為U形或弧形凹口。
各個凹口74的深度等于W/3，交角為θ。各個凹口74示出為在橫向中部73附近具有半徑為r的弧形部分74a，不過該弧形部分74a不是必需的。附圖標(biāo)記75和76表示限定凹口74的邊緣。
如上所述，各個凹口74示出為深度等于W/3，但是其深度不限于W/3。也可將其深度設(shè)定為等于W/4或W/5。
盡管波狀片材23A示出為具有朝向其中部25的相對端部的形狀相同的凹口74，然而可選的是它們也可具有不同形狀。例如，其中一個凹口74可以為U形，或者其中僅一個凹口74可具有弧形部分74a。
盡管圖8所示的凹口72等同于圖9所示的凹口74，但使用了不同附圖標(biāo)記，這是由于圖8所示的凹口72形成在筒狀部分17B中，而圖9所示的凹口74形成在波狀片材23A中。
盡管兩個凹口74示出為形成在橫向中部73的相對側(cè)處，然而可選地是可僅形成單個凹口。例如，可僅在波狀片材23A的一個端部71處形成凹口74，并且通過卷繞該波狀片材而形成的卷繞的蜂窩式支承件12A可具有面向排氣進口的凹口72(參見圖8)，而面向排氣出口的部分不具有任何凹口。
蜂窩式金屬支承件11A的筒狀部分17A具有上述的凹口72，并且如圖10所示，限定凹口72的邊緣75保持彼此分開。
參照圖11，通過卷繞圖9所示的波狀片材23A的橫向中部73可形成蜂窩式金屬支承件11A的筒狀部分17A。
蜂窩式金屬支承件11A的筒狀部分17A具有上述的凹口72，并且如圖12所示，限定凹口72的邊緣76保持彼此分開。
當(dāng)根據(jù)該另一實施例的蜂窩式金屬支承件11A中的蜂窩式支承件12A被機動車或摩托車的排氣加熱，并且其波狀片材23A由于膨脹而伸長時，限定凹口72的邊緣75移動距離δ1，從而吸收所述伸長，如圖1 3所示。因此，當(dāng)然更加可以防止由于熱膨脹而引起的蜂窩部分18的任何變形。
同樣，圖12中所示的凹口72的邊緣76移動近似相同的距離δ1從而吸收膨脹。因此，當(dāng)然更加可以防止由于熱膨脹而引起的蜂窩部分18的任何變形。
盡管說明了如圖9所示沿著波狀片材23A的相對邊緣形成的凹口74的效果，然而可選的是也可僅沿其一個邊緣形成凹口74。在這樣的情況下，蜂窩式支承件12A可使其凹口72面向排氣進口，而使其不具有凹口的部分面向排氣出口，從而蜂窩部分18的面向排氣進口且溫度升高的部分可吸收該蜂窩部分的中部由于熱膨脹而產(chǎn)生的任何伸長，因而防止了該蜂窩部分由于熱膨脹而破裂。
盡管以用于保持催化劑的蜂窩式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用模式描述了根據(jù)本發(fā)明的蜂窩式金屬支承件及其制造方法，然而它們也可應(yīng)用于除保持催化劑以外的用途的任何蜂窩式結(jié)構(gòu)。
工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明的蜂窩式金屬支承件及其制造方法適用于保持凈化排氣所用的催化劑所用的蜂窩式結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種蜂窩式金屬支承件，該蜂窩式金屬支承件的特征在于包括蜂窩式支承件，該蜂窩式支承件在它的中心具有通過層壓多個波狀片材并繞層壓的所述波狀片材的中部對它們進行卷繞而形成的筒狀部分，所述多個波狀片材均呈波狀帶的形式；以及筒狀構(gòu)件，該筒狀構(gòu)件允許所述蜂窩式支承件裝配在其內(nèi)；與所述筒狀部分鄰接并從其向外形成蜂窩部分，各個所述波狀片材均具有與所述蜂窩部分鄰接并從其向外形成且一體地固定到所述筒狀構(gòu)件的內(nèi)表面的卷繞端。
2.如權(quán)利要求1所述的蜂窩式金屬支承件，其特征在于，所述筒狀部分在其至少一個端部處形成有凹口。
3.一種制造蜂窩式金屬支承件的方法，該方法包括以下步驟形成多個波狀片材，各個波狀片材均通過使其縱向中部的一側(cè)上的帶狀部的一部分作為平坦部分而在該中部的另一側(cè)上形成波狀部分而形成；將所述波狀片材相互層壓，使得其中一個波狀片材的所述平坦部分可位于另一波狀片材的所述波狀部分上；繞層壓的所述波狀片材的中部卷繞所述波狀片材以形成筒狀部分；進一步卷繞所述波狀片材以形成蜂窩式支承件；以及將所述蜂窩式支承件裝配在一筒狀構(gòu)件中并將該蜂窩式支承件的卷繞端固定到所述筒狀構(gòu)件的內(nèi)表面。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種蜂窩式金屬支承件及其制造方法。該筒狀蜂窩式金屬支承件防止了蜂窩部分由于熱膨脹而斷裂，防止了蜂窩式支承件由于振動而斷裂，并且使提高蜂窩式支承件的強度所需的勞動時間較少。通過將蜂窩式支承件(12)裝配到筒狀構(gòu)件(13)中而形成蜂窩式金屬支承件(11)。所述蜂窩式支承件(12)通過層壓均具有波狀部分(24)的帶狀的波狀片材(23)并以波狀片材(23)的中部(25)為卷繞中心卷繞層壓后的帶狀的波狀片材(23)而形成，在該蜂窩式支承件的中心部分(16)具有圓筒狀部分(17)。卷繞的波狀片材的端部(19，21)固定到筒狀構(gòu)件的內(nèi)表面(22)。
文檔編號F01N3/28GK101072640SQ20058004234
公開日2007年11月14日 申請日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月9日
發(fā)明者土屋卓, 堀向俊之, 大久?？思o(jì) 申請人:本田技研工業(yè)株式會社