冲模及用冲模制造保持密封件的方法转让专利
申请号 : CN200610076445.3
文献号 : CN1904197B
文献日 : 2010-12-08
发明人 : 大角史朗
申请人 : 揖斐电株式会社
摘要 :
一种冲模(11)，用于冲压一张无机纤维垫(16)以制造多个保持密封件(15)，冲模包括：具有加工面(12a)的基板(12)；以及从加工面(12a)垂直伸出并由基板支撑的栅格形冲压刀片(13)，用于冲压无机纤维垫以切割出多个保持密封件和其余的外围部分。冲模包括：多个可弹性变形的弹性件(14)，弹性件粘附在基板上的除了冲压刀片(13)所处位置之外的几乎整个加工面(12a)上，弹性件在加工面(12a)上还布置在冲压刀片(13)的外侧并位于面对外围位置的位置，其中每个弹性件均与冲压刀片(13)的侧表面分开至多10mm的距离，当冲压无机纤维垫时，弹性件被压缩并产生推斥力以将保持密封件推出冲模。
权利要求 :
1.一种冲模(11)，用于冲压一张无机纤维垫(16)以制造多个保持密封件(15)，所述冲模包括：基板(12)，该基板(12)具有加工面(12a)；以及从所述加工面(12a)垂直伸出并由所述基板支撑的栅格形冲压刀片(13)，用于冲压无机纤维垫以切割出所述多个保持密封件和其余的外围部分，所述冲模包括：多个可弹性变形的弹性件(14)，所述弹性件粘附在所述基板上的除了所述冲压刀片(13)所处位置之外的几乎整个加工面(12a)上，所述弹性件在所述加工面(12a)上还布置在所述冲压刀片(13)的外侧并位于面对所述外围位置的位置，其中每个所述弹性件均与所述冲压刀片(13)的侧表面分开至多10mm的距离，且其中，当冲压无机纤维垫时，所述弹性件被压缩并产生推斥力以将所述保持密封件推出所述冲模。
2.根据权利要求1所述的冲模，其特征在于，所述弹性件由泡沫材料制成。
3.根据权利要求2所述的冲模，其特征在于，所述泡沫材料由从以下选择的至少一种材料制成：聚氨酯泡沫、聚酯泡沫、三聚氰胺树脂泡沫、酚醛树脂泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、聚苯乙烯泡沫、天然橡胶泡沫、合成橡胶泡沫以及弹性体泡沫。
4.根据权利要求1所述的冲模，其特征在于，所述弹性件具有均匀的厚度，并且挠曲25％的压缩载荷为25kPa至120kPa。
5.根据权利要求4所述的冲模，其特征在于，所述弹性件的厚度等于或大于所述冲压刀片的高度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的冲模，其特征在于，所述无机纤维垫由氧化铝纤维制成。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的冲模，其特征在于，
所述无机纤维垫包括外围部分，所述冲压刀片将所述无机纤维垫切成外围部分和多个保持密封件，该保持密封件不包括所述外围部分；
在所述冲压刀片切割所述无机纤维垫时由所述无机纤维垫和所述基板弹性压缩所述弹性件；并且在所述冲压刀片切割所述无机纤维垫之后，所述弹性件将所述外围部分和所述保持密封件推离所述冲压刀片。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的冲模，其特征在于，所述冲压刀片以及所述弹性件被布置成面向支撑所述无机纤维垫的支撑台，并且所述冲压刀片切割保持在所述弹性件与所述支撑台之间的无机纤维垫。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的冲模，其特征在于，在冲压所述无机纤维垫时，所述弹性件被挤压从而产生将所述保持密封件推出所述冲模的推斥力。
10.一种用于制造保持密封件的方法，该方法包括以下步骤：
制备根据权利要求1所述的冲模，通过用所述基板支撑所述冲压刀片并且将可弹性变形的弹性件安装到所述基板上来制备所述冲模；
将所述无机纤维垫放置在支撑台上；
使所述冲模压在所述无机纤维垫上，直到所述冲模的切削刃与所述支撑台相接触，并且通过所述支撑台和所述无机纤维垫压缩所述多个弹性件，以形成保持密封件；以及从所述支撑台移开所述冲压刀片，并通过由所述弹性件产生的推斥力将所述保持密封件推出所述冲模。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种在制造用于缠绕排气净化器主体的保持密封件中所使用的冲模，以及一种使用这种冲模制造保持密封件的方法。
背景技术
在车辆中使用的排气处理装置通常位于车辆排气通道的中部。作为排气处理装置的示例，在现有技术中已知一种柴油机微粒过滤器(DPF)以及排气净化催化剂转化器(其去除被称为微粒的石墨颗粒)。典型的排气处理装置包括：排气净化器主体、包围排气净化器主体的金属管(壳)、以及填充排气净化器主体与金属管之间的间隙的保持密封件。
保持密封件必须起到防止排气净化器主体在由于车辆振动而碰撞金属管时发生破裂的作用。保持密封件还必须起到防止排气净化器主体在受到排气压力作用时从金属管脱落或在金属管中移动的作用。而且，保持密封件必须防止排气从金属管与排气净化器主体之间的间隙泄漏。
传统的保持密封件是通过切割具有均匀厚度的纤维垫制成的(参见JP-A-2001-316965)。剪刀、刀子或冲压刀片(汤姆生刀片)都可用来切割纤维垫。
保持密封件必须起到防止排气净化器主体在由于车辆振动而碰撞金属管时发生破裂的作用。保持密封件还必须起到防止排气净化器主体在受到排气压力作用时从金属管脱落或在金属管中移动的作用。而且，保持密封件必须防止排气从金属管与排气净化器主体之间的间隙泄漏。
传统的保持密封件是通过切割具有均匀厚度的纤维垫制成的(参见JP-A-2001-316965)。剪刀、刀子或冲压刀片(汤姆生刀片)都可用来切割纤维垫。
发明内容
使用剪刀或刀子从一张纤维垫切割出保持密封件需要较长时间。在使用冲压刀片切割保持密封件时，被切割出的保持密封件往往被卡在冲压刀片之间。从冲压刀片移开这种被卡住的保持密封件需要较长时间。而且，在移除期间可能会使保持密封件损坏。另外，将保持密封件整齐排列从而使得能够将保持密封件从工厂运出费时费力。
本发明的一个方面在于一种用于冲压一张无机纤维垫以制造多个保持密封件的冲模。该冲模包括基板，该基板具有加工面；以及从所述加工面垂直伸出并由所述基板支撑的栅格形冲压刀片，用于冲压无机纤维垫以切割出所述多个保持密封件和其余的外围部分。所述冲模包括：多个可弹性变形的弹性件，所述弹性件粘附在所述基板上的除了所述冲压刀片所处位置之外的几乎整个加工面上，所述弹性件在所述加工面上还布置在所述冲压刀片的外侧并位于面对所述外围位置的位置，其中每个所述弹性件均与所述冲压刀片的侧表面分开至多10mm的距离，且其中，当冲压无机纤维垫时，所述弹性件被压缩并产生推斥力以将所述保持密封件推出所述冲模。
本发明的另一方面在于一种用于制造保持密封件的方法。该方法包括步骤：通过用基板支撑具有切削刃的冲压刀片来制备冲模，并在基板上安装可弹性变形的弹性件。该方法还包括：将无机纤维垫放置在支撑台上；将冲模挤压到无机纤维垫上，直到冲模的切削刃与支撑台相接触，并通过支撑台和无机纤维垫压缩多个弹性件，以形成保持密封件；以及从支撑台移开冲压刀片，并利用由弹性件产生的推斥力将保持密封件推出冲模。
在一个实施例中，所述弹性件由泡沫材料制成。
在一个实施例中，所述泡沫材料由选自如下中的至少一种材料制成：聚氨酯泡沫、聚酯泡沫、三聚氰胺树脂泡沫、酚醛树脂泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、聚苯乙烯泡沫、天然橡胶泡沫、合成橡胶泡沫以及弹性体泡沫。
在一个实施例中，所述弹性件具有均匀厚度，并且挠曲25％的压缩载荷为25kPa至120kPa。
在一个实施例中，所述弹性件的厚度等于或大于冲压刀片的高度。
在一个实施例中，所述无机纤维垫由氧化铝纤维制成。
在一个实施例中，所述无机纤维垫包括外围部分，冲压刀片将无机纤维垫切成外围部分和多个保持密封件，该保持密封件不包括外围部分；在冲压刀片切割无机纤维垫时由无机纤维垫和基板弹性压缩所述弹性件；并且在冲压刀片切割了无机纤维垫之后，该弹性件将外围部分和保持密封件推离冲压刀片。
在一个实施例中，所述冲压刀片以及弹性件被布置成面向支撑无机纤维垫的支撑台，并且冲压刀片切割保持在弹性件与支撑台之间的无机纤维垫。
在一个实施例中，在冲压无机纤维垫时，所述弹性件被压缩从而产生推斥力，以将保持密封件推出冲模。
本发明的其它方面和优点将从以下结合附图的描述中明了，这些附图以示例方式示出了本发明的原理。
本发明的一个方面在于一种用于冲压一张无机纤维垫以制造多个保持密封件的冲模。该冲模包括基板，该基板具有加工面；以及从所述加工面垂直伸出并由所述基板支撑的栅格形冲压刀片，用于冲压无机纤维垫以切割出所述多个保持密封件和其余的外围部分。所述冲模包括：多个可弹性变形的弹性件，所述弹性件粘附在所述基板上的除了所述冲压刀片所处位置之外的几乎整个加工面上，所述弹性件在所述加工面上还布置在所述冲压刀片的外侧并位于面对所述外围位置的位置，其中每个所述弹性件均与所述冲压刀片的侧表面分开至多10mm的距离，且其中，当冲压无机纤维垫时，所述弹性件被压缩并产生推斥力以将所述保持密封件推出所述冲模。
本发明的另一方面在于一种用于制造保持密封件的方法。该方法包括步骤：通过用基板支撑具有切削刃的冲压刀片来制备冲模，并在基板上安装可弹性变形的弹性件。该方法还包括：将无机纤维垫放置在支撑台上；将冲模挤压到无机纤维垫上，直到冲模的切削刃与支撑台相接触，并通过支撑台和无机纤维垫压缩多个弹性件，以形成保持密封件；以及从支撑台移开冲压刀片，并利用由弹性件产生的推斥力将保持密封件推出冲模。
在一个实施例中，所述弹性件由泡沫材料制成。
在一个实施例中，所述泡沫材料由选自如下中的至少一种材料制成：聚氨酯泡沫、聚酯泡沫、三聚氰胺树脂泡沫、酚醛树脂泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、聚苯乙烯泡沫、天然橡胶泡沫、合成橡胶泡沫以及弹性体泡沫。
在一个实施例中，所述弹性件具有均匀厚度，并且挠曲25％的压缩载荷为25kPa至120kPa。
在一个实施例中，所述弹性件的厚度等于或大于冲压刀片的高度。
在一个实施例中，所述无机纤维垫由氧化铝纤维制成。
在一个实施例中，所述无机纤维垫包括外围部分，冲压刀片将无机纤维垫切成外围部分和多个保持密封件，该保持密封件不包括外围部分；在冲压刀片切割无机纤维垫时由无机纤维垫和基板弹性压缩所述弹性件；并且在冲压刀片切割了无机纤维垫之后，该弹性件将外围部分和保持密封件推离冲压刀片。
在一个实施例中，所述冲压刀片以及弹性件被布置成面向支撑无机纤维垫的支撑台，并且冲压刀片切割保持在弹性件与支撑台之间的无机纤维垫。
在一个实施例中，在冲压无机纤维垫时，所述弹性件被压缩从而产生推斥力，以将保持密封件推出冲模。
本发明的其它方面和优点将从以下结合附图的描述中明了，这些附图以示例方式示出了本发明的原理。
附图说明
通过结合附图参考对当前优选实施例的以下描述可最好地理解本发明及其目的和优点，在这些附图中：
图1A为根据本发明优选实施例的冲模的仰视图；
图1B为图1A的局部放大视图；
图2为沿图1A中的线2-2剖取的剖视图；
图3A至图3D为表示用图1A示出的冲模冲压无机纤维垫的剖视图；
图4为具有优选实施例的保持密封件的排气净化器组件的局部剖切立体图。
图1A为根据本发明优选实施例的冲模的仰视图；
图1B为图1A的局部放大视图；
图2为沿图1A中的线2-2剖取的剖视图；
图3A至图3D为表示用图1A示出的冲模冲压无机纤维垫的剖视图；
图4为具有优选实施例的保持密封件的排气净化器组件的局部剖切立体图。
具体实施方式
现在将参考附图描述根据本发明优选实施例的冲模11。
如图1A所示，冲模11包括：基板12、多个由基板12支撑的冲压刀片13、以及粘附在基板12上的弹性件14。弹性件14在受到挤压时以可逆的方式弹性变形。冲模11冲压一张无机纤维垫16，从而切割出用于缠绕过滤件42的保持密封件15，该过滤件42用作排气过滤器主体。
本优选实施例的冲模11从一张无机纤维垫16切割出多个保持密封件15。保持密封件15为条带形并具有凸部15b和凹部15a。保持密封件15具有均匀的厚度。
无机纤维垫16具有均匀的厚度，并且由具有均匀弹性的毡或无纺织物形成。无机纤维垫16优选由诸如石英纤维、氧化铝纤维、石英和氧化铝的混合纤维、以及玻璃纤维的陶瓷纤维制成。无机纤维垫16在被切割之前可被注入有机粘结剂以使该垫具有预定厚度和推斥力。有机粘结剂可以是水溶性树脂，如丙烯酸树脂或聚乙烯醇，或诸如丙烯酸橡胶或丁腈橡胶的胶乳。保持密封件15的厚度根据无机纤维垫16的类型、催化剂载体的类型、以及排气净化器主体的类型来确定。可对无机纤维垫16进行针刺冲压，以减小膨松度(bulkiness)(厚度)。
基板12由木材或诸如胶合板的层板制成。基板12具有加工面12a。冲压刀片13从加工面12a垂直伸出。在冲压操作期间，基板12的加工面12a与支撑无机纤维垫16的支撑台17平行布置。基板12朝向及离开支撑台17往复运动。冲压刀片13通过单次冲压操作从位于冲压区域S处的无机纤维垫16切割出多个保持密封件15。基板12的尺寸根据冲压区域S的尺寸确定。在基板12的加工面12a中形成有刀槽12b以容纳冲压刀片13的基端13b。刀槽12b例如通过激光加工形成。
冲压刀片13通过根据保持密封件15的形状弯曲金属带而制成。冲压刀片13均具有根据保持密封件15成形的切削刃13a以及插入到刀槽12b中的基端13b。冲压刀片13例如为栅格形，并且包括：形成保持密封件15的凹部15a和凸部15b的连接端形成刀片(横向刀片)18，以及形成保持密封件15的纵向侧面的侧面形成刀片(纵向刀片)19。每个横向刀片18都具有根据凹部15a和凸部15b的形状弯曲的切削刃。每个纵向刀片19都具有线性的切削刃。横向刀片18和纵向刀片19在多个接合点13c处被焊接在一起。在单次冲压操作期间，每个横向刀片18都在两个相邻的保持密封件15中的一个内形成连接端(或凹部15a)，并在这两个相邻的保持密封件15中的另一个内形成连接端(或凸部15b)。同时，每个纵向刀片19都形成两个相邻保持密封件15的纵向侧面。这样，通过冲压刀片13从一张无机纤维垫16切割出多个保持密封件15以及其余的外围部分。在使用图1所示的冲模11时，可同时形成36个保持密封件15。
尽管冲压刀片13的厚度不限于任何特定值，但该厚度为0.5至1.5mm，优选为0.8至1.2mm，并更优选为1.0mm。当冲压刀片13具有0.5mm或更大的厚度时具有高耐用性和抗破坏性。当厚度为1.5mm或更小时，可通过弯曲金属带而容易地形成冲压刀片13，而不会影响保持密封件15的形状。如果冲压刀片13具有合适的厚度，则每个切割出的保持密封件15都不会紧紧地卡在包围每个保持密封件15的冲压刀片13之间。因此，切割出的保持密封件15能由弹性件14容易地从冲模11推出。从基板12的加工面12a到每个冲压刀片13的切削刃13a的高度h根据保持密封件15的厚度和材料确定。
在冲压刀片13运动离开支撑台17时，安装在基板12的加工面12a上的弹性件14向着支撑台17推出被冲压刀片13包围并保持的每个保持密封件15。弹性件14为具有均匀厚度t的弹性层。厚度t优选大于冲压刀片的高度h。如果弹性件14的厚度t小于冲压刀片13的高度h，则由于反复冲压操作而会在弹性件14中产生磨损。在此情况下，保持密封件15就不会被充分地推出。然而，如果弹性件14的厚度远大于冲压刀片13的高度h，则将导致保持密封件15发生不可逆的压缩变形。因此，弹性件14的厚度应根据保持密封件15的厚度和冲压刀片13的高度而变化。优选地，将弹性件14的厚度设定为10mm或更小，并且更优选地，设定为3至7mm。
用于弹性件14的材料并没有特别限制，只要它是在被挤压时以可逆的方式发生弹性变形的弹性材料即可。弹性件14的材料例如可以为由有机或无机纤维制成的无纺织物或毡，或为由可膨胀材料制成的泡沫。在使用泡沫时，纤维不会缠绕在保持密封件中。可用于弹性件14的泡沫包括：合成泡沫，如聚氨酯泡沫、聚酯泡沫、三聚氰胺树脂泡沫、酚醛树脂泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、聚苯乙烯泡沫、天然橡胶泡沫、合成橡胶泡沫以及弹性体泡沫。弹性件14可由单一弹性材料或两种或更多种弹性材料的组合物制成。弹性件14可由单一层制成或由相同或不同弹性材料的层压层制成。
本发明人已经检验了各种弹性材料的磨损率。通过测量弹性材料反复100次压缩和解压缩之前和之后在压缩载荷中的衰减百分比，来计算每种弹性材料的磨损率。低磨损率表明材料可恢复至其初始形状和尺寸。结果表明，合成橡胶泡沫在受到反复压缩时显示出最低的磨损率。因此，弹性件14最优选由合成橡胶泡沫制成。优选地，弹性件14的磨损率较低。合成橡胶泡沫的磨损率为2％或更小。具有较高磨损率的弹性材料通过连续冲压操作会以不可逆的方式压缩。因此，保持密封件15将不会被充分地推出。
弹性件14在挠曲25％时的压缩载荷为25至120kPa，优选为30至100kPa，且更优选地为40至60kPa。挠曲25％时的压缩载荷是根据美国材料试验协会(ASTM)D1056测量的。在挠曲25％时的压缩载荷为25至120kPa的弹性件将产生足够的推斥力以推出被冲压刀片13保持的保持密封件15，而且也足够软，从而它不会在冲压期间改变保持密封件15的特性或形状。
冲压刀片13限定了多个分区部分，每个分区部分都具有保持密封件15的形状。弹性件14在基板12的加工面12a上布置在分区部分内。弹性件14在加工面12a上还布置在冲压刀片13的外侧。位于分区部分内的弹性件14起到从冲模11推出已被挤压到分区部分内的保持密封件15的作用。位于冲压刀片13外侧的弹性件14从冲模11将已冲压的无机纤维垫16的外围部分推出。
弹性件14通过双面胶带或粘合剂安装在除了冲压刀片13所处位置之外的几乎整个加工面12a上。如图2所示，弹性件14优选不与冲压刀片13接触。优选地，每个弹性件14都与冲压刀片13的侧面分开0到10mm的距离，从而在其间限定间隙20。如果间隙20为10mm或更大，则保持密封件15将易于卡在间隙20中，并难于从间隙20挤出。这会导致保持密封件15的变形。如果间隙20大于0mm，则弹性件14的推斥力将不会被弹性件14的侧面与冲压刀片13的侧面之间的摩擦阻力减小。更优选地，间隙20为5mm。如果间隙20为5mm，则弹性件14的推斥力将不会被弹性件14的侧面与冲压刀片13的侧面之间的摩擦阻力减小。并且，弹性件14的推斥力将作用在保持密封件15的大致整个表面上。
现在将参考图3A至图3D描述冲模11的操作。
将具有预定厚度和推斥力的无机纤维垫16放置在支撑台17上。使无机纤维垫16定位在冲模11的冲压区域S内。使冲模11下降，同时使其保持与支撑台17平行(图3A)。在冲模11下降期间，弹性件14首先与无机纤维垫16接触。因此，无机纤维垫16被保持在弹性件14与支撑台17之间。在使冲模11进一步下降时，弹性件14被压缩且冲压刀片13的切削13a与无机纤维垫16的上表面接触。在冲模11从该状态进一步下降时，冲压刀片13的切削13a与支撑台17接触，从而从无机纤维垫16切割出保持密封件15。保持密封件15被挤压至分区部分中，且被压缩对应于冲压刀片13的厚度的量。当冲模11上升时(图3C)，保持密封件15通过弹性件14的推斥力而被从分区部分推出(释放)。此时，冲压刀片13的切削13a已经运动离开无机纤维垫16。然而，无机纤维垫16仍然保持在弹性件14与支撑台17之间。这使得无机纤维垫16保持其与冲压之前一样的初始形状。而且，通过冲压获得的多个保持密封件15以及无机纤维垫16的外围部分保持整齐排列方式，并且不散开。使冲模11进一步上升，直到弹性件14运动离开无机纤维垫16(图3D)。然后将支撑台17传送至下一工序。可以与传送支撑台17的带式传送器的运动协同进行冲模11的下降和上升。在此情况下，冲模11可连续冲压无机纤维垫16。
现在参考图4描述排气处理装置的组装。在第一步骤中，将保持密封件15缠绕在排气净化器主体(例如催化剂载体21)周围。将凸部15b装配在保持密封件15的凹部15a中。这样，可使保持密封件15缠绕在催化剂载体21的整个外围上，并且不会使保持密封件15的端部彼此重叠。
保持密封件15所缠绕的催化剂载体21被压入管状金属外壳23中。保持密封件15在被挤压到管状金属外壳23中时被弹性压缩。催化剂载体21通过保持密封件15的推斥力而保持在管状外壳23中。保持密封件15还起到防止催化剂载体21由于从外部传送来的振动而碰撞管状外壳23的防护垫的作用。
所述优选实施例具有如下优点。
(1)安装在加工面12a上的弹性件14在被挤压时以可逆的方式发生弹性变形。弹性件14的推斥力使其能容易地从冲模释放冲压出来的保持密封件15。
(2)在优选实施例中采用的弹性件14产生合适的推斥力。与采用剪刀或刀子切割出保持密封件15相比，这使得能更容易地从无机纤维垫16切割出保持密封件15。
(3)弹性件14布置在冲模11的分区部分中。冲出的保持密封件15通过弹性件14的推斥力而被从冲模11的分区部分推出。这消除了从冲模11的分区部分取出冲出的保持密封件15的必要。因此，防止了保持密封件15在被从模子中取出时损坏。
(4)弹性件14具有经调节的挠曲25％的压缩载荷以及均匀的厚度。因此，在保持密封件15被弹性件14挤压时，其特性不会改变。
(5)无需在现有技术中使用的用于向分区部分提供压缩空气的复杂设备(例如管道和泵)就能从分区部分移除保持密封件15。
(6)具有均匀厚度的弹性件14在冲压操作期间与无机纤维垫16均匀接触并平行。因此，使冲出的保持密封件15保持整齐布置并且不散开。这消除了在装运出厂之前整齐布置保持密封件15的必要。
(7)弹性件14布置在除了刀槽12b所处位置之外的几乎整个加工面12a上。这使得能够均匀地推出保持密封件15的整个表面。
(8)在弹性件14由合成橡胶泡沫制成时，可长时间保持推斥力。这对在连续冲压操作中的反复使用是优选的。
(9)在即将冲压操作之前，放置在支撑台17上的无机纤维垫16定位成面向冲压刀片13。这防止了生产有缺陷的保持密封件。
(10)在加工面12a上面向无机纤维垫16的外围部分的位置处也布置有弹性件14。这防止了无机纤维垫16的外围部分发生移动。可堆叠多张冲压的无机纤维垫16，从而只同时移开它们的外围部分。
(11)在无机纤维垫16由氧化铝纤维制成时，从垫获得的保持密封件15具有较高的推斥力，并且以高可靠性保持催化剂载体21。在使用由氧化铝纤维制成的无机纤维垫16时，优选采用具有挠曲25％的特定压缩载荷的弹性件14。
(12)由冲模11切割出的保持密封件15具有均匀的切割表面和均匀的厚度。因此，凹部15a和凸部15b的形状相同。这样制成的保持密封件15使得它能完美地装配到催化剂载体21中。
可按如下所述修改所述优选实施例。
基板12可由金属材料制成。
与冲压刀片13相一致，可使刀槽12b部分或全部地形成在基板12的加工面12a中。每个冲压刀片13都可通过诸如螺钉或螺栓的紧固件紧固到基板12上。
可在基板12中形成通孔，以与刀槽12b连通。通过将冲压刀片13的一部分插入到通孔中能提高冲压刀片13的稳定性和耐用性。
弹性件14的与无机纤维垫16接触的接触表面(挤压表面)并不必平坦。只要保持所希望的推斥力，弹性件14的接触表面可为隆起形或为弯曲形，并且可包括凹槽、凹口或突起。
可使支撑台17而不是冲模11上升和下降。
冲模11可从单张无机纤维垫16切割出一个或多个保持密封件15。
用于支撑台17的材料没有限制。可使用任何材料，只要其能够平行地支撑无机纤维垫16，并且不会损坏切削刃13a即可。用于支撑台17的材料例如可以为树脂(例如聚丙烯树脂)、橡胶、泡沫或纤维的层压体，或为涂有这些树脂、橡胶、泡沫、或纤维的层压体。
除了催化剂载体21之外，保持密封件15还可缠绕在柴油机微粒过滤器(DPF)周围。
现在将描述保持密封件的试验例。
为试验例1至7中的每一个都制备具有冲压刀片13和布置在由冲压刀片13限定的分区部分内的弹性件14的冲模。在试验例1至7中使用的弹性件由聚氨脂泡沫制成，并具有如下表1所示的挠曲25％的压缩载荷(CLD@25)。对由每个冲模获得的保持密封件的厚度进行测量。结果示于表1，如下所示。
表1
可挤出性测试
用试验例1至7的冲模冲出放置在支撑台17上的氧化铝纤维垫16。每个试验例进行10次冲压。对从分区部分成功推出保持密封件15的次数进行计数。
根据ASTM D1056对挠曲25％的压缩载荷进行测量。
在试验1中，由冲压刀片13限定具有300mm×80mm的矩形形状的分区部分。将具有与冲压刀片13的高度h相同的厚度t的弹性件粘附在每个分区部分的大致整个表面上。
在试验2中，由冲压刀片13限定具有50mm×50mm的矩形形状的分区部分。将具有与冲压刀片13的高度h相同的厚度t的弹性件粘附在每个分区部分的大致整个表面上。
在对比示例中，使用刀而不是冲模11从垫16切割出保持密封件。保持密封件的厚度
在固定载荷下测量试验例1至7以及对比示例的保持密封件的厚度。得到对于每个试验例的由十次冲压操作生产的保持密封件的平均厚度。对每个试验例的保持密封件的平均厚度与对比示例的保持密封件的厚度之间是否有显著差别进行检查。
从表1示出的结果中显而易见的是，在试验1中，当使用挠曲25％的压缩载荷为120kPa或更大的弹性件时，保持密封件的厚度显著减小。如果该太薄的保持密封件缠绕在催化剂载体周围，则催化剂载体容易移动，并且在催化剂载体与外壳之间容易形成间隙。在试验1中可以确定，在采用挠曲25％的压缩载荷小于25kPa的弹性件时，推出保持密封件失败的可能性增加。
在试验2中可以确定，在使用挠曲25％的压缩载荷为100kPa或更大的弹性件时，保持密封件的厚度与对比示例相比存在显著差别。认为这是由于尺寸相对较小的保持密封件在冲压操作期间更易于受到来自弹性件的压力的影响。在试验2中可以确定，在使用挠曲25％的压缩载荷小于30kPa的弹性件时，推出保持密封件失败的可能性增加。认为这是因为保持密封件比试验1中的小，而冲压刀片的厚度与保持密封件的尺寸的比值大于试验1中的该比值。因此，保持密封件比试验1中的更紧密地保持在冲压刀片之间。成功推出可能性的降低以及尺寸误差(厚度)会降低保持密封件的生产率。
这里引入JP-A-2001-316965的内容作为参考。
对本领域内技术人员显而易见的是，在不偏离本发明的精神或范围的情况下，可以以其它特定形式实施本发明。因此，本示例和实施例应被认为是示例性的而不是限制性的，并且本发明不限于这里给出的细节，而是可在所附权利要求的范围和等同物内进行改进。
相关申请的交叉引用
本申请基于2005年7月25日提交的在先日本专利申请No.2005-215052，并要求其优先权，这里将其全部内容引入作为参考。
如图1A所示，冲模11包括：基板12、多个由基板12支撑的冲压刀片13、以及粘附在基板12上的弹性件14。弹性件14在受到挤压时以可逆的方式弹性变形。冲模11冲压一张无机纤维垫16，从而切割出用于缠绕过滤件42的保持密封件15，该过滤件42用作排气过滤器主体。
本优选实施例的冲模11从一张无机纤维垫16切割出多个保持密封件15。保持密封件15为条带形并具有凸部15b和凹部15a。保持密封件15具有均匀的厚度。
无机纤维垫16具有均匀的厚度，并且由具有均匀弹性的毡或无纺织物形成。无机纤维垫16优选由诸如石英纤维、氧化铝纤维、石英和氧化铝的混合纤维、以及玻璃纤维的陶瓷纤维制成。无机纤维垫16在被切割之前可被注入有机粘结剂以使该垫具有预定厚度和推斥力。有机粘结剂可以是水溶性树脂，如丙烯酸树脂或聚乙烯醇，或诸如丙烯酸橡胶或丁腈橡胶的胶乳。保持密封件15的厚度根据无机纤维垫16的类型、催化剂载体的类型、以及排气净化器主体的类型来确定。可对无机纤维垫16进行针刺冲压，以减小膨松度(bulkiness)(厚度)。
基板12由木材或诸如胶合板的层板制成。基板12具有加工面12a。冲压刀片13从加工面12a垂直伸出。在冲压操作期间，基板12的加工面12a与支撑无机纤维垫16的支撑台17平行布置。基板12朝向及离开支撑台17往复运动。冲压刀片13通过单次冲压操作从位于冲压区域S处的无机纤维垫16切割出多个保持密封件15。基板12的尺寸根据冲压区域S的尺寸确定。在基板12的加工面12a中形成有刀槽12b以容纳冲压刀片13的基端13b。刀槽12b例如通过激光加工形成。
冲压刀片13通过根据保持密封件15的形状弯曲金属带而制成。冲压刀片13均具有根据保持密封件15成形的切削刃13a以及插入到刀槽12b中的基端13b。冲压刀片13例如为栅格形，并且包括：形成保持密封件15的凹部15a和凸部15b的连接端形成刀片(横向刀片)18，以及形成保持密封件15的纵向侧面的侧面形成刀片(纵向刀片)19。每个横向刀片18都具有根据凹部15a和凸部15b的形状弯曲的切削刃。每个纵向刀片19都具有线性的切削刃。横向刀片18和纵向刀片19在多个接合点13c处被焊接在一起。在单次冲压操作期间，每个横向刀片18都在两个相邻的保持密封件15中的一个内形成连接端(或凹部15a)，并在这两个相邻的保持密封件15中的另一个内形成连接端(或凸部15b)。同时，每个纵向刀片19都形成两个相邻保持密封件15的纵向侧面。这样，通过冲压刀片13从一张无机纤维垫16切割出多个保持密封件15以及其余的外围部分。在使用图1所示的冲模11时，可同时形成36个保持密封件15。
尽管冲压刀片13的厚度不限于任何特定值，但该厚度为0.5至1.5mm，优选为0.8至1.2mm，并更优选为1.0mm。当冲压刀片13具有0.5mm或更大的厚度时具有高耐用性和抗破坏性。当厚度为1.5mm或更小时，可通过弯曲金属带而容易地形成冲压刀片13，而不会影响保持密封件15的形状。如果冲压刀片13具有合适的厚度，则每个切割出的保持密封件15都不会紧紧地卡在包围每个保持密封件15的冲压刀片13之间。因此，切割出的保持密封件15能由弹性件14容易地从冲模11推出。从基板12的加工面12a到每个冲压刀片13的切削刃13a的高度h根据保持密封件15的厚度和材料确定。
在冲压刀片13运动离开支撑台17时，安装在基板12的加工面12a上的弹性件14向着支撑台17推出被冲压刀片13包围并保持的每个保持密封件15。弹性件14为具有均匀厚度t的弹性层。厚度t优选大于冲压刀片的高度h。如果弹性件14的厚度t小于冲压刀片13的高度h，则由于反复冲压操作而会在弹性件14中产生磨损。在此情况下，保持密封件15就不会被充分地推出。然而，如果弹性件14的厚度远大于冲压刀片13的高度h，则将导致保持密封件15发生不可逆的压缩变形。因此，弹性件14的厚度应根据保持密封件15的厚度和冲压刀片13的高度而变化。优选地，将弹性件14的厚度设定为10mm或更小，并且更优选地，设定为3至7mm。
用于弹性件14的材料并没有特别限制，只要它是在被挤压时以可逆的方式发生弹性变形的弹性材料即可。弹性件14的材料例如可以为由有机或无机纤维制成的无纺织物或毡，或为由可膨胀材料制成的泡沫。在使用泡沫时，纤维不会缠绕在保持密封件中。可用于弹性件14的泡沫包括：合成泡沫，如聚氨酯泡沫、聚酯泡沫、三聚氰胺树脂泡沫、酚醛树脂泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、聚苯乙烯泡沫、天然橡胶泡沫、合成橡胶泡沫以及弹性体泡沫。弹性件14可由单一弹性材料或两种或更多种弹性材料的组合物制成。弹性件14可由单一层制成或由相同或不同弹性材料的层压层制成。
本发明人已经检验了各种弹性材料的磨损率。通过测量弹性材料反复100次压缩和解压缩之前和之后在压缩载荷中的衰减百分比，来计算每种弹性材料的磨损率。低磨损率表明材料可恢复至其初始形状和尺寸。结果表明，合成橡胶泡沫在受到反复压缩时显示出最低的磨损率。因此，弹性件14最优选由合成橡胶泡沫制成。优选地，弹性件14的磨损率较低。合成橡胶泡沫的磨损率为2％或更小。具有较高磨损率的弹性材料通过连续冲压操作会以不可逆的方式压缩。因此，保持密封件15将不会被充分地推出。
弹性件14在挠曲25％时的压缩载荷为25至120kPa，优选为30至100kPa，且更优选地为40至60kPa。挠曲25％时的压缩载荷是根据美国材料试验协会(ASTM)D1056测量的。在挠曲25％时的压缩载荷为25至120kPa的弹性件将产生足够的推斥力以推出被冲压刀片13保持的保持密封件15，而且也足够软，从而它不会在冲压期间改变保持密封件15的特性或形状。
冲压刀片13限定了多个分区部分，每个分区部分都具有保持密封件15的形状。弹性件14在基板12的加工面12a上布置在分区部分内。弹性件14在加工面12a上还布置在冲压刀片13的外侧。位于分区部分内的弹性件14起到从冲模11推出已被挤压到分区部分内的保持密封件15的作用。位于冲压刀片13外侧的弹性件14从冲模11将已冲压的无机纤维垫16的外围部分推出。
弹性件14通过双面胶带或粘合剂安装在除了冲压刀片13所处位置之外的几乎整个加工面12a上。如图2所示，弹性件14优选不与冲压刀片13接触。优选地，每个弹性件14都与冲压刀片13的侧面分开0到10mm的距离，从而在其间限定间隙20。如果间隙20为10mm或更大，则保持密封件15将易于卡在间隙20中，并难于从间隙20挤出。这会导致保持密封件15的变形。如果间隙20大于0mm，则弹性件14的推斥力将不会被弹性件14的侧面与冲压刀片13的侧面之间的摩擦阻力减小。更优选地，间隙20为5mm。如果间隙20为5mm，则弹性件14的推斥力将不会被弹性件14的侧面与冲压刀片13的侧面之间的摩擦阻力减小。并且，弹性件14的推斥力将作用在保持密封件15的大致整个表面上。
现在将参考图3A至图3D描述冲模11的操作。
将具有预定厚度和推斥力的无机纤维垫16放置在支撑台17上。使无机纤维垫16定位在冲模11的冲压区域S内。使冲模11下降，同时使其保持与支撑台17平行(图3A)。在冲模11下降期间，弹性件14首先与无机纤维垫16接触。因此，无机纤维垫16被保持在弹性件14与支撑台17之间。在使冲模11进一步下降时，弹性件14被压缩且冲压刀片13的切削13a与无机纤维垫16的上表面接触。在冲模11从该状态进一步下降时，冲压刀片13的切削13a与支撑台17接触，从而从无机纤维垫16切割出保持密封件15。保持密封件15被挤压至分区部分中，且被压缩对应于冲压刀片13的厚度的量。当冲模11上升时(图3C)，保持密封件15通过弹性件14的推斥力而被从分区部分推出(释放)。此时，冲压刀片13的切削13a已经运动离开无机纤维垫16。然而，无机纤维垫16仍然保持在弹性件14与支撑台17之间。这使得无机纤维垫16保持其与冲压之前一样的初始形状。而且，通过冲压获得的多个保持密封件15以及无机纤维垫16的外围部分保持整齐排列方式，并且不散开。使冲模11进一步上升，直到弹性件14运动离开无机纤维垫16(图3D)。然后将支撑台17传送至下一工序。可以与传送支撑台17的带式传送器的运动协同进行冲模11的下降和上升。在此情况下，冲模11可连续冲压无机纤维垫16。
现在参考图4描述排气处理装置的组装。在第一步骤中，将保持密封件15缠绕在排气净化器主体(例如催化剂载体21)周围。将凸部15b装配在保持密封件15的凹部15a中。这样，可使保持密封件15缠绕在催化剂载体21的整个外围上，并且不会使保持密封件15的端部彼此重叠。
保持密封件15所缠绕的催化剂载体21被压入管状金属外壳23中。保持密封件15在被挤压到管状金属外壳23中时被弹性压缩。催化剂载体21通过保持密封件15的推斥力而保持在管状外壳23中。保持密封件15还起到防止催化剂载体21由于从外部传送来的振动而碰撞管状外壳23的防护垫的作用。
所述优选实施例具有如下优点。
(1)安装在加工面12a上的弹性件14在被挤压时以可逆的方式发生弹性变形。弹性件14的推斥力使其能容易地从冲模释放冲压出来的保持密封件15。
(2)在优选实施例中采用的弹性件14产生合适的推斥力。与采用剪刀或刀子切割出保持密封件15相比，这使得能更容易地从无机纤维垫16切割出保持密封件15。
(3)弹性件14布置在冲模11的分区部分中。冲出的保持密封件15通过弹性件14的推斥力而被从冲模11的分区部分推出。这消除了从冲模11的分区部分取出冲出的保持密封件15的必要。因此，防止了保持密封件15在被从模子中取出时损坏。
(4)弹性件14具有经调节的挠曲25％的压缩载荷以及均匀的厚度。因此，在保持密封件15被弹性件14挤压时，其特性不会改变。
(5)无需在现有技术中使用的用于向分区部分提供压缩空气的复杂设备(例如管道和泵)就能从分区部分移除保持密封件15。
(6)具有均匀厚度的弹性件14在冲压操作期间与无机纤维垫16均匀接触并平行。因此，使冲出的保持密封件15保持整齐布置并且不散开。这消除了在装运出厂之前整齐布置保持密封件15的必要。
(7)弹性件14布置在除了刀槽12b所处位置之外的几乎整个加工面12a上。这使得能够均匀地推出保持密封件15的整个表面。
(8)在弹性件14由合成橡胶泡沫制成时，可长时间保持推斥力。这对在连续冲压操作中的反复使用是优选的。
(9)在即将冲压操作之前，放置在支撑台17上的无机纤维垫16定位成面向冲压刀片13。这防止了生产有缺陷的保持密封件。
(10)在加工面12a上面向无机纤维垫16的外围部分的位置处也布置有弹性件14。这防止了无机纤维垫16的外围部分发生移动。可堆叠多张冲压的无机纤维垫16，从而只同时移开它们的外围部分。
(11)在无机纤维垫16由氧化铝纤维制成时，从垫获得的保持密封件15具有较高的推斥力，并且以高可靠性保持催化剂载体21。在使用由氧化铝纤维制成的无机纤维垫16时，优选采用具有挠曲25％的特定压缩载荷的弹性件14。
(12)由冲模11切割出的保持密封件15具有均匀的切割表面和均匀的厚度。因此，凹部15a和凸部15b的形状相同。这样制成的保持密封件15使得它能完美地装配到催化剂载体21中。
可按如下所述修改所述优选实施例。
基板12可由金属材料制成。
与冲压刀片13相一致，可使刀槽12b部分或全部地形成在基板12的加工面12a中。每个冲压刀片13都可通过诸如螺钉或螺栓的紧固件紧固到基板12上。
可在基板12中形成通孔，以与刀槽12b连通。通过将冲压刀片13的一部分插入到通孔中能提高冲压刀片13的稳定性和耐用性。
弹性件14的与无机纤维垫16接触的接触表面(挤压表面)并不必平坦。只要保持所希望的推斥力，弹性件14的接触表面可为隆起形或为弯曲形，并且可包括凹槽、凹口或突起。
可使支撑台17而不是冲模11上升和下降。
冲模11可从单张无机纤维垫16切割出一个或多个保持密封件15。
用于支撑台17的材料没有限制。可使用任何材料，只要其能够平行地支撑无机纤维垫16，并且不会损坏切削刃13a即可。用于支撑台17的材料例如可以为树脂(例如聚丙烯树脂)、橡胶、泡沫或纤维的层压体，或为涂有这些树脂、橡胶、泡沫、或纤维的层压体。
除了催化剂载体21之外，保持密封件15还可缠绕在柴油机微粒过滤器(DPF)周围。
现在将描述保持密封件的试验例。
为试验例1至7中的每一个都制备具有冲压刀片13和布置在由冲压刀片13限定的分区部分内的弹性件14的冲模。在试验例1至7中使用的弹性件由聚氨脂泡沫制成，并具有如下表1所示的挠曲25％的压缩载荷(CLD@25)。对由每个冲模获得的保持密封件的厚度进行测量。结果示于表1，如下所示。
表1
可挤出性测试
用试验例1至7的冲模冲出放置在支撑台17上的氧化铝纤维垫16。每个试验例进行10次冲压。对从分区部分成功推出保持密封件15的次数进行计数。
根据ASTM D1056对挠曲25％的压缩载荷进行测量。
在试验1中，由冲压刀片13限定具有300mm×80mm的矩形形状的分区部分。将具有与冲压刀片13的高度h相同的厚度t的弹性件粘附在每个分区部分的大致整个表面上。
在试验2中，由冲压刀片13限定具有50mm×50mm的矩形形状的分区部分。将具有与冲压刀片13的高度h相同的厚度t的弹性件粘附在每个分区部分的大致整个表面上。
在对比示例中，使用刀而不是冲模11从垫16切割出保持密封件。保持密封件的厚度
在固定载荷下测量试验例1至7以及对比示例的保持密封件的厚度。得到对于每个试验例的由十次冲压操作生产的保持密封件的平均厚度。对每个试验例的保持密封件的平均厚度与对比示例的保持密封件的厚度之间是否有显著差别进行检查。
从表1示出的结果中显而易见的是，在试验1中，当使用挠曲25％的压缩载荷为120kPa或更大的弹性件时，保持密封件的厚度显著减小。如果该太薄的保持密封件缠绕在催化剂载体周围，则催化剂载体容易移动，并且在催化剂载体与外壳之间容易形成间隙。在试验1中可以确定，在采用挠曲25％的压缩载荷小于25kPa的弹性件时，推出保持密封件失败的可能性增加。
在试验2中可以确定，在使用挠曲25％的压缩载荷为100kPa或更大的弹性件时，保持密封件的厚度与对比示例相比存在显著差别。认为这是由于尺寸相对较小的保持密封件在冲压操作期间更易于受到来自弹性件的压力的影响。在试验2中可以确定，在使用挠曲25％的压缩载荷小于30kPa的弹性件时，推出保持密封件失败的可能性增加。认为这是因为保持密封件比试验1中的小，而冲压刀片的厚度与保持密封件的尺寸的比值大于试验1中的该比值。因此，保持密封件比试验1中的更紧密地保持在冲压刀片之间。成功推出可能性的降低以及尺寸误差(厚度)会降低保持密封件的生产率。
这里引入JP-A-2001-316965的内容作为参考。
对本领域内技术人员显而易见的是，在不偏离本发明的精神或范围的情况下，可以以其它特定形式实施本发明。因此，本示例和实施例应被认为是示例性的而不是限制性的，并且本发明不限于这里给出的细节，而是可在所附权利要求的范围和等同物内进行改进。
相关申请的交叉引用
本申请基于2005年7月25日提交的在先日本专利申请No.2005-215052，并要求其优先权，这里将其全部内容引入作为参考。