CN101155979A - 多层凹陷隔热罩 - Google Patents

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Abstract

一种具有形成在相邻层中的互补轮廓或凹陷的多层隔热罩。凹陷提供减小振动的层间接触。凹陷可以利用冲模在所有层中同时形成。凹陷增强了隔热罩的减振效果。

Description

多层凹陷隔热罩
技术领域
本发明涉及用于车用发动机部件，例如发动机排气歧管的防护隔热罩，所述发动机排气歧管在发动机运转期间传递大量热量和振动。更具体地，本发明涉及防护隔热罩的制造，以及增强这种隔热罩的减振效果的新颖的结构应用。
背景技术
当今车辆中的内燃机排气歧管可以达到超过1600华氏度的内部温度。这种高温对与歧管共用内部空间的电子和塑料部件产生了明显的损坏风险。因此，通过使用隔热罩为这种部件提供保护，其中所述隔热罩设计成使排气歧管和其它生热部件至少部分地掩盖和隔离。在一些情况下，隔热罩有效地将测量温度水平降低到300华氏度的范围内。
邻近一部件，例如排气歧管定位的典型多层隔热罩使用隔开的金属层，并且层间具有空隙。这些隔热罩沿直接邻近部件的层传递热量，而下一个相邻层通过空隙与所述热量隔离。但是，由于金属层自由振动，它们典型地产生共振、传递不希望的噪音并且受到对隔热罩产生疲劳破坏的较高内应力影响。
其它多层隔热罩使用层间具有绝缘层的金属层。与不带绝缘层的隔热罩不同，绝缘层在接触位置处减小金属层的振动。典型地，构成隔热罩形状的复合曲线通过产生层间干涉而产生约束层减振效果。当在层间工作时，绝缘材料起到摩擦减振器的作用。但是，这些隔热罩可以在层间不接触的区域内振动，从而传递噪音。
外金属层典型地由渗铝钢制成。为了加强隔热效果和减少隔热罩所需空间，金属层可以成型以接近类似于排气歧管外表面的形状。为了在钢板中提供希望的轮廓，隔热罩的最终外金属层典型地包括多个褶皱。这些褶皱降低了隔热罩的美观效果。
图1显示了用于排气歧管的上述现有隔热罩的实例。如图所示，现有隔热罩10包括成形外表面12，其由钢板层制成以严密仿照排气歧管的外表面。外表面12包括由生产现有隔热罩10的成形操作引起的褶皱14。这些褶皱降低了汽车发动机舱的美观效果。
发明内容
本发明提供了用于发动机部件，例如内燃机排气歧管的改进的多层绝缘隔热罩。根据本发明的一个方面，隔热罩的金属层形成凹陷，或者成型以在层间提供增大的相互作用，从而增大约束层减振作用，减少褶皱，提高美感，并且通过增强的减振效果改善噪音振动和恶劣环境耐久性。
在一个实施例中，隔热罩包括至少三层。外层具有形成在其中的外凹陷。内层具有形成在其中的内凹陷。至少一部分内凹陷和外凹陷嵌套在一起。绝缘层位于内层和外层之间。
在另一个实施例中，一种用于内部车用发动机部件的隔热罩，包括：外金属层；有选择地直接靠近被防护部件定位的内金属层；和部分地位于金属层之间的绝缘层。外金属层和内金属层形成凹陷。绝缘层至少部分地插入金属层之间，并且金属层的凹陷相互作用以减少隔热罩的振动。
还公开了一种制造根据本发明的隔热罩的方法。本发明的方法包括在外层中形成外凹陷，和在内层中形成内凹陷。当外层邻近内层定位时，至少一部分外凹陷和至少一部分内凹陷嵌套在一起。该方法进一步包括使外层邻近内层定位，可能还包括同时形成所述层。
附图说明
图1是现有隔热罩的侧面正视图。
图2是发动机一部分的侧面正视图，显示了根据本发明的隔热罩的实施例。
图3是沿破裂线3-3剖开的图2中隔热罩的剖视图。
图4是根据本发明的隔热罩的实施例的侧面正视图。
图5是图4中隔热罩一部分的放大剖视图，其中背景部分出于清楚目的被去除。
图6是隔热罩表面的另一实施例的局部视图。
具体实施方式
图2和3显示了发动机20的一部分。发动机20包括汽缸盖24、排气歧管26和隔热罩30。隔热罩30适合于包围或紧密围绕排气歧管26的至少一部分。排气歧管26通过螺栓(未显示)紧固到位于汽缸盖24的侧面或侧部42上的多个发动机排气口40上。
排气歧管26包括与排气口40流体连通的配合口44。排气歧管26还包括安装凸耳50，用于通过螺栓52将隔热罩30附接到排气歧管26上。发动机排气口40用于共同接收来自发动机20的单个燃烧室(未显示)的排出气体，并且将这些排出气体汇集到排气歧管26的共用排气管部分58中。
如图3、4和5中最佳显示的那样，隔热罩30包括成形体60。成形体60减少隔热罩30的结构的振动，从而使隔热罩30的振动衰减，如下文更详细描述的那样。
图5显示了隔热罩30包括内金属层70和外金属层72，其中绝缘层74插入上述两层之间。内金属层70包括第一内表面80和面向绝缘层74的第二内表面82，并且内凹陷84形成在所述内金属层上。外金属层72包括面向绝缘层74的第一外表面90和第二外表面92，并且外凹陷94形成在所述外金属层上。绝缘层74包括面向内金属层70的内表面100和面向外金属层72的外表面102，并且绝缘凹陷104形成在所述绝缘层上。
如图5最佳显示的那样，内金属层70、外金属层72和绝缘层74定位成使内凹陷84、外凹陷94和绝缘凹陷104至少部分地嵌套。嵌套是指一凹陷位于另一凹陷内的情况。具体地说，当内凹陷84的一部分与通常由第一外表面90界定的平面(如图5中的平面P-P所示)相交时，一个内凹陷84与一个外凹陷94嵌套。对具有嵌套凹陷的典型隔热罩30进行试验表明，与无凹陷隔热罩相比，阻尼系数增大27％。可选地，绝缘层74可以更厚，使得内凹陷84和外凹陷94的至少一部分对准但不嵌套以提供一定程度的减振。
在隔热罩30工作期间，内金属层70通常比外金属层72的温度高。因此，内金属层70的膨胀超过外金属层72。各层的不一致膨胀将产生在内金属层70和外金属层72之间相互作用的、向内的小法向力。除了可能存在于现有隔热罩10和隔热罩30两者中的法向力之外，内凹陷84和外凹陷94与绝缘层74的绝缘凹陷104相互作用以减小内金属层70和外金属层72内的振动。凹陷84、94增大了层70、72和74之间的接触面积，从而增强对隔热罩30的减振作用。
优选地，外凹陷94在外金属层72内随机散布并且不对齐，从而在外金属层72和隔热罩30内产生不希望的弯曲面。尽管根据此处教导的排气歧管隔热罩的曲率不如更大的、曲率更小的隔热罩对弯曲敏感，但是排气歧管隔热罩会受益于凹陷84、94的散布。可选地，如图6所示的凹陷84′、94′、104′的重复图案114可以形成在层70′、72′、74′中以减小振动，同时阻止不希望的弯曲面。
如图1和4最佳显示的那样，外凹陷94的构造用于扩大外金属层72的表层，使得现有隔热罩10的表面褶皱14不那么显著。这样，外凹陷94提高了隔热罩30的美学效果。
外金属层72优选地由冷轧钢、渗铝钢、铝制成，对于成本不是主要因素的进口车辆来说，甚至由不锈钢制成。如果使用冷轧钢，隔热罩外部可以涂覆耐蚀材料以增强隔热罩的耐久性。
内金属层70是与排气歧管26紧密接触的那部分隔热罩30。由于歧管温度可以达到1600华氏度，因此内金属层70的所用材料应当能够充分耐热。在一些应用中，内金属层70可以较为光亮、由高温合金制成且适合于将热量反射回被防护部件。在其它应用中，内金属层70可以是包括镀铝钢的较为便宜的材料。本领域的技术人员应当认识到，为了避免与高温相关的性能降低以及为了控制特定应用中相当大的振动，材料选择是关键的。
尽管描述了三层结构，但是隔热罩30可以有效地制造有附加层，或具有施加于隔热罩30的选定区域上的绝缘层74。内金属层70可以提供这种情况下必需的刚度和支撑，但是内金属层在一些应用中需要相对较厚。另外，尽管外凹陷94和内凹陷84显示为远离排气歧管26延伸，但是所有凹陷84、94或其一部分可以朝向排气歧管26延伸。
用于绝热、减振、隔音的绝热层74的材料选择相当广泛。这种选择可以包括金属材料，以及例如聚芳基酰胺纤维或陶瓷纤维的非金属纤维。根据预期温度范围，举例来说，甚至可以使用无纤维成分，诸如致密蛭石粉。
一种制造隔热罩30的方法描述如下。具有插入其间的绝缘层74的内金属层70和外金属层72定位在顺序冲模(未显示)中。层70、72、74在顺序冲模中冲压并形成包括凹陷84、94、104的所述形状。层70、72、74可以在冲压之前、之后或期间修整。顺序冲模包括凸凹成形工具，所述成形工具与位于其间的层70、72、74一起压紧。凸凹成形工具具有互补表面，在所述表面内切削以形成凹陷84、94、104。
当凸凹成形工具压在一起时，层70、72、74形成图2、3所示的总体形状，但没有显著的凹陷构造。在冲模最后几毫米的行程中，凹陷84、94、104形成在层70、72、74中。层70、72的外边缘随后例如通过卷曲附接在一起，并且可在从顺序冲模上取下之前卷曲。可选地，层70、72的外边缘折在一起。
如图3和5最佳显示的那样，当隔热罩30形成有成形体60，并且层70、72的外边缘例如通过卷曲或折边附接在一起时，凹陷84、94、104通过由于隔热罩30的曲率原因存在于层间的法向力保持接触。成形体60中的这一法向力增大凹陷84、94、104之间的接触，但是平坦的隔热罩将受益于相邻层的凹陷之间的相互作用。
可选地，内金属层70和外金属层72可以分别形成不带凹陷84、94的图2和3所示总体形状，随后与绝缘层74层压，之后在冲模中冲压以形成凹陷84、94、104。
优选地，外金属层72与内金属层70相比在尺寸上相对且略微过大，使得外金属层72的边缘(未显示)可以折叠盖住内金属层70的相应匹配边缘，从而有效地将绝缘层74封装在层70、72之间。凹陷84、94可以为大致半球形或具有大致锥形部分。
应当理解到，上述描述用于说明而非限制。在阅读上述说明的基础上，许多实施例对于本领域的技术人员来说显而易见。因此，不应参考上述说明书，而应参考所附权利要求书，并结合与所述权利要求等效的全部范围确定本发明的范围。

Claims (22)

1.一种多层隔热罩，包括：
外层，该外层具有形成在其中的外凹陷；
内层，该内层具有形成在其中的内凹陷，其中所述内凹陷的至少一部分和所述外凹陷的至少一部分嵌套在一起，使得所述内凹陷的至少一部分布置在所述外凹陷中；和
插入到所述内层和所述外层之间的至少一个绝缘层。
2.如权利要求1所述的隔热罩，其特征在于，所有所述内凹陷和所述外凹陷嵌套在一起。
3.如权利要求1所述的隔热罩，其特征在于，所述外凹陷至少部分地由半球形部分界定。
4.如权利要求1所述的隔热罩，其特征在于，当垂直于所述外层的表面观察时，所述外凹陷具有圆形截面。
5.如权利要求1所述的隔热罩，其特征在于，当垂直于所述外层的表面观察时，所述外凹陷具有细长截面。
6.如权利要求1所述的隔热罩，其特征在于，所述内层和所述外层界定了具有预定形状的成形体，其中所述弯曲的隔热罩体增大了所述内凹陷和所述外凹陷之间的相互作用。
7.如权利要求1所述的隔热罩，其特征在于，所述内凹陷、外凹陷随机散布在所述内层、外层上。
8.如权利要求1所述的隔热罩，其特征在于，所述内凹陷中的每一个均嵌套在至少一个所述外凹陷中。
9.一种用于内部车用发动机部件的隔热罩，包括：具有凹陷的外金属层；具有凹陷的内金属层，所述内金属层有选择地直接靠近被防护部件定位；和至少部分地插入到所述金属层之间的绝缘层，其中，所述金属层的所述凹陷的至少一部分相互作用以减少所述隔热罩的振动。
10.如权利要求9所述的隔热罩，其特征在于，所述金属层的所述凹陷的至少一部分嵌套在一起。
11.如权利要求9所述的隔热罩，其特征在于，所述凹陷至少部分地由半球形部分界定。
12.如权利要求9所述的隔热罩，其特征在于，当垂直于所述外层的表面观察时，所述外凹陷具有圆形截面。
13.如权利要求9所述的隔热罩，其特征在于，当垂直于所述外层的表面观察时，所述外凹陷具有细长截面。
14.如权利要求9所述的隔热罩，其特征在于，所述内层和所述外层界定了成形体，其中所述弯曲的隔热罩体增大了所述内凹陷和所述外凹陷之间的相互作用。
15.如权利要求9所述的隔热罩，其特征在于，所述内凹陷由第一内表面和第二内表面界定，所述外凹陷由第一外表面和第二外表面界定，所述第二内表面面向所述绝缘层，其中所述第一外表面面向所述绝缘层。
16.一种制造隔热罩的方法，包括步骤：
在外层中形成外凹陷；
在内层中形成内凹陷，使得当所述外层邻近所述内层定位时，所述外凹陷的至少一部分和所述内凹陷的至少一部分嵌套在一起；和
使所述外层邻近所述内层定位。
17.如权利要求16所述的方法，还包括将绝缘层插入到所述外层和所述内层之间的步骤，其中所述绝缘层位于所述外凹陷的至少一部分和所述内凹陷的至少一部分之间。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述形成外凹陷和形成内凹陷的步骤在冲模中同时进行。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述定位步骤在形成步骤之前进行。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述定位步骤在形成步骤之前进行。
21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述形成外凹陷和形成内凹陷的步骤在冲模中同时进行。
22.如权利要求16所述的方法，还包括将所述内层和所述外层形成具有弯曲表面的成形体的步骤。
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