CN101275522A - 发动机进气管连接件 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了一种发动机进气管连接件。膨胀室出口与容纳节流体的入口部分的橡胶封套之间的连接为膨胀室壁与橡胶封套的燕尾连接，膨胀室具有燕尾凹槽而橡胶封套具有燕尾突起。橡胶封套围绕膨胀室出口插入模制，从而橡胶封套和膨胀室间的连接接口由所述模制形成。该燕尾防止经腔室和封套的气流造成的分离。位于燕尾突起的反面、在封套内径上的封套沟槽容纳节流体入口部分的凸起。带状夹具围绕封套的外径、邻近节流体入口凸起配合，以防止节流体移动。封套具有一个或多个突起，从而也防止节流体滑脱。

Description

发动机进气管连接件
技术领域
本发明涉及一种车辆进气系统，特别是涉及一种插入模制的(inserted molded)膨胀室与清洁空气管的封套(cuff)的互连件。
技术背景
本节的陈述仅提供本发明的背景信息，可能并不构成现有技术。进气系统通常在将经过滤的空气输送到车辆发动机之前，使用清洁空气管将经过滤的空气从风箱装置传输到节流体中。清洁空气管必须与外界环境封闭，以防止漏入的空气进入该系统。漏入的空气是指从在某一部件内或系统各部件的装配连接处产生的漏洞进入该系统的任何空气。
过去，清洁空气管完全由橡胶或橡胶的替代物模制形成。虽然这样制造的产品考虑到了风箱和节流体的连接相对容易，但这也造成了涉及到过重和管完整性或可拆性(collapsibility)的问题。最近的研究通过使用包覆成型技术产生吹塑管(blow molded duct)与包覆成型(overmolded)橡胶封套的组合，改善了全橡胶设计。虽然这样的管较轻，但是包覆成型与吹塑的组合没有考虑到紧密或密封部分的公差。在包覆成型中，模具必须围绕吹塑部件可靠地密封，且没有空气泄漏，因而需要使用插入该部件中的芯模来使其居中，并需要使用该部件周边的凸缘和空隙而在包覆成型前夹紧刚性部件。为了加入该必须的凸缘，在该部件的设计中，设计人必须提供附加的长度。该附加的长度会在吹塑部件和包覆成型部件间形成空隙。目前的车辆内的紧密的包装需要开发一种替代的配置来在更小的包装中实现理想的性能。在任何清洁空气管的设计中还必须关注噪音、振动和声振粗糙度(“NVH”)的问题。强紊流空气进入进气系统可能由于强气流流经清洁空气管而产生不良“嗖”或“嘘”的噪音。因此，新的配置必须能够被牢固地固定在一起，并且阻止气流动力造成分离。
图6描述了一吹塑成型的清洁空气管102的连接件100，具有配合在接口110处的包覆成型的封套104。最终封套104被压入节流体106中作为连接件100的一部分。现有技术中，由于在包覆成型工序中使用的芯模，连接件100上会留下间隙或空隙108。该空隙108占用了在今天的各种车辆和发动机系统的引擎罩下必要的宝贵空间。
因此需要一种没有上述缺陷的装置。本发明提供一种具有在膨胀室与清洁空气管封套间的互连件或接头，其能够经受住由于进气系统的内部气流和过压产生的力，并且其生产效率高，结构紧凑，在生产模具撤出后不会留下空隙。而且，该部件可以简单并可靠地连接到节流体，并在气流的压力下具有柔韧性。
发明内容
发动机进气系统将清洁空气从节流体传输到发动机，同时利用插入模制的清洁空气管以最小能量损耗提供噪音衰减。在膨胀室出口壁和容纳节流体的入口部分的橡胶封套间存在燕尾连接。膨胀室壁可以具有燕尾凹槽，而橡胶封套可以具有燕尾突起。由于橡胶封套围绕膨胀室出口插入模制，橡胶封套与膨胀室之间的接口，包括燕尾接口，是一种插入模制件。
膨胀室与封套间的燕尾接头防止由于空气经过进气系统到发动机时的空气压力而分离。在与燕尾突起相对的封套一侧，封套内的沟槽容纳节流体入口部分的凸起。带状夹具围绕封套的外径配合，邻近并且在节流体入口凸起旁，以防止在夹具夹紧时节流体移动。封套也可以具有模制在橡胶封套的内径上的一个或多个小块，和/或一个或多个环，用于防止节流体入口部分从橡胶封套滑脱。
根据本文的描述，其它的应用领域将变得明显。应当理解，本文的描述和实施例旨在说明，而并非限制本发明的范围。
附图说明
本文的附图仅旨在说明，而并非以任何方式限制本发明的范围。
图1是一示例车辆前端的透视图，显示包含本发明的管的发动机的位置；
图2是根据本发明的示例车辆的进气系统的剖面图；
图3根据本发明的清洁空气管透视图；
图4沿图3中的线4-4的清洁空气管的截面图；
图5根据本发明的清洁空气管的膨胀室与节流体入口接合点的放大的截面图；以及
图6是现有技术的节流体与清洁空气管本体接合点的截面图。
具体实施方式
以下描述仅旨在示例，而不在于限制本发明、应用或用途。参考图1-5阐述本发明。典型的车辆10的前端部，包括引擎罩(hood)下的舱12，用于容纳汽车部件。罩下舱12的部件通常包括车辆10正常工作所必需的紧凑布置的部件，如发动机13、进气系统14，等等。参考图1和2，进气系统14将经过滤的空气传输到节流体16，它用于在汽车发动机13内燃烧。进气系统14使用气管18，也就是新鲜空气管、外部空气管或“脏”空气管，空气吸入室或风箱组件20，和清洁空气管22。在工作期间，未过滤的空气经新鲜空气管18进入进气系统14，并经过位于风箱组件20中的过滤器。经过滤的空气从风箱组件20进入清洁空气管22，然后进入节流体16的入口处。在允许经过滤的空气进入车辆的发动机13之前节流体16计量经过滤的空气。节流体16根据驱动器的要求控制进入发动机13的空气的量。
下面参考图3和4进一步详细描述清洁空气管22。清洁空气管22可以包括折叠式的，或者可纵向压缩的橡胶管24，橡胶管24可以通过夹具26可靠地连接到风箱组件20，夹具26围绕橡胶管24内的沟槽27配合。考虑到公差问题，例如如果橡胶管24和风箱不完全对准，橡胶管24的设计和结构可以包括盘旋体(convolute)28。错位期间可能发生在发动机转动过程中，如可以发生在发动机启动期间和发动机工作(如加速)期间。盘旋体28的数量和尺寸可以由系统确定。
继续参考图3和4，橡胶管24可以通过模制加工直接连接到注射模制的膨胀室30。膨胀室30可以包含顶部32和主体部分34，两个壁，通过焊接加工连接在一起，以形成最终的膨胀室30形状。然后，膨胀室30可以通过插入模制连接到橡胶封套36。橡胶封套36可以用于连接清洁空气管22到节流体16，而橡胶封套36可以通过夹具38可靠地连接到节流体16上。
现在主要参考图4描述经过清洁空气管22的气流35。更具体地，紊流空气从风箱组件20流进橡胶管24。当气流进入橡胶管时，紊流空气成分使得期望被减弱的声波脉冲传播通过系统。这种传播通过进气系统14的声波可以利用膨胀室或亥姆霍兹(Helmholtz)调谐器(tuner：或调音器)减弱。在过程中，膨胀室和亥姆霍兹调谐器将声波反射到声源，抵偿从声源发出的声波。在一个示例中，膨胀室30用于减弱传播通过进气系统的任何噪音(声波)。
现在继续参考图4和5来解释膨胀室30和橡胶封套36的互连。膨胀室30可以通过将塑料注射模制成希望的构造而制造。如图示，以矩形或箱形为例来说明本发明，但是应当理解使用其它构造也可以满足配合和功能的需要。本发明的膨胀室30至少以两个分立件模制，顶部或盖子32(图3)和包含燕尾接头40的一部分的主体部分34。膨胀室30的材料可以是聚丙烯、聚酰胺或满足罩下温度和耐久性需要的任意等效材料。在一个示例中，聚酰胺材料可能是耐受预期的罩下温度条件所必需的。而且，膨胀室30可以维持由注射模具(injection tooling)和部件冷却时间限定的紧密公差(tight tolerance)。例如，注射模制工序(injection moledprocess)中使用注射模制的聚酰胺制造膨胀室30。
继续参考图4和5来说明清洁空气管22的制造，可以通过注射模制首先制造封套36，然后把它插入模制模具(molding tooling)内，使得主体部分34然后围绕封套36模制，以获得主体部分34与封套36结合的希望的完成部分。封套36可以是橡胶或合成材料，例如三元乙丙橡胶(含双环戊二烯)(“EPMD”)或santopreneTM，热塑性橡胶。对于此示例，santoprene适合，因为它在承受夹紧和使用部分的力时具有温度耐受性和全面的耐久性。
继续参考图5说明主体部分34、橡胶封套36以及另外与节流体16的结合，主体部分34限定有燕尾形的凹槽42，而橡胶封套36具有相应的燕尾形的突起44。当燕尾形突起44和燕尾形凹槽42紧密配合在一起时，例如在插入模制工序中，它们就形成了燕尾接头40。插入模制主体部分34和santoprene封套36，从而生成并保持燕尾接头40时，形成内侧结合面46和外侧结合面48。内侧结合面46和外侧结合面48在燕尾接头40的相对面上并且紧密配合以形成密封件，该密封件有效地防止空气从膨胀室内部流向膨胀室外部，或从膨胀室外部流向膨胀室内部。
图5还描述了节流体16的入口部分50的固定在橡胶封套36内径内。具体的，入口部分50具有凸起52，当节流体16插入封套36时凸起52插入封套沟槽54内。为将节流体16固定在封套36内，节流体16按照箭头56的方向移动，使得凸起52与封套36的内径58实际接触直到它到达封套沟槽54。当凸起52接触封套36的内径58时，内径58受到挤压的程度如挤压边界60所示。并且，封套36可以包含一个或多个从封套36的内径58突出的凸出小块51。可选地，该小块51实际上可以是环绕封套36的内径连续的凸环。该环或者小块51为节流体16的入口部分50提供另一个、增加的摩擦点，以进一步将入口部分50固定在封套36上。摩擦力显著升高，由于小块51与入口部分50的挤压阻力比封套内径58本身与入口部分50的挤压阻力更大。当凸起52到达封套沟槽54，封套内径58恢复到受挤压前的直径。由于该恢复，凸起被牢固地嵌入到沟槽54内，从而防止节流体16的入口部分50向内和向外移动(按照箭头56和64的方向)。
为了进一步确保凸起52保持在沟槽54内，可以将环形夹具38(参见图3)紧紧地套在封套36和入口部分50的周围，由于夹具38提供垂直于经过入口部分50的气流35的夹紧力，可以使得封套36受挤压。气流35继续经过清洁空气管22，在燕尾接头40周围产生一系列力。具体的，气流35产生按照箭头64和箭头66方向的力。箭头56和箭头68表示结构34和36的反作用力的方向。详细描述这些力，箭头64表示的力作用在节流体16上，并被凸起52和沟槽54沿箭头56的方向的抵抗。气流35还以沿箭头66方向的力作用在主体部分34上，该力被燕尾接头40沿箭头68的方向抵抗。燕尾接头也有助于抵抗力64，从而保持配合面46和48的整体性。
上面描述的结构具有多种优势。首先，清洁空气管22的主体部分34的连接没有因模具撤离而在任何部分之间留下空隙，而如在现有技术的图6中明显可见的，存在空隙108。通过插入模制主体部分34和封套36可以消除这样的空隙。其次，以燕尾接头40进行连接，使得当有力的气流35经清洁空气管22流入节流体16时主体部分34不会从封套36分离。另外，节流体16的凸起52可靠地配合在封套36的沟槽54中，从而由于气流作用在入口部分50上，凸起纵向地拉封套36(图5)。在图6的现有技术中，气流的力的作用可能使封套104从清洁空气管22分离。更具体的，参考图6，当气流102进入节流体106时，凸起114在封套104上施加一个力，这可能促进包覆成型接口116的分离，在更极端的例子中，在接口110处分离。在图5中描述的本发明的结构不会发生这种情况，因为凸起52不会造成在部件36和34的接口处的分离，而仅施加直接作用在封套36上的力。
而且，图5的燕尾接头40通过形成一模制的、互锁的抗分离燕尾结构来防止分离，而不是如图6的仅仅是非互锁的、面对面的接口。而且，主体部分34插入模制到橡胶封套36上的工艺优于以前使用的需要模制部件间的模具空隙108或缝隙的包覆成型工艺。这样的空隙耗费了宝贵的发动机室空间。消除空隙108还使得封套36可以延伸到主体部分34结构的内径区域，而不是如图6所示的清洁空气管102的外径区域。
继续说明本发明的优点，沟槽54的位置在封套36的内径上，接近并且与在位于封套36的外径的燕尾接头40相对，这有另一优势。具体地，由于沟槽54位于燕尾接头40的几乎直接相对端位置，当来自节流体16的凸起52的任何力施加在沟槽54内时，相比于沟槽位于封套的其他区域，邻近定位的燕尾接头可以抵抗该力。而且，参考图5，沟槽54的底部位于或略微高于位于封套36外径上的夹具38的顶部。因此，当夹具38夹紧时，防止了入口部分50的凸起52移动从而使得节流体16固定。
这些描述实际上仅仅是本发明的范例，因此，各种没有脱离本发明的要点的变化都在本发明的范围内。这些变化不被认为脱离本发明的精神并在本发明的范围之外。

Claims (20)

1.一种发动机进气管连接件，包括：
管壁；
封套，所述封套模制在管壁上并形成模制接口，其中管壁和封套模制接口包含燕尾接头。
2.根据权利要求1的连接件，其中所述燕尾接头进一步包括：
在管壁上的燕尾凹槽；以及
在封套上的燕尾突起。
3.根据权利要求2的连接件，其中所述封套进一步包括用于容纳节流体入口的沟槽。
4.根据权利要求3的连接件，其中所述沟槽在封套的内径上。
5.根据权利要求4的连接件，其中所述燕尾接头在封套的外径上并且所述沟槽位于所述燕尾接头附近。
6.根据权利要求4的连接件，其中所述封套进一步限定夹具位置。
7.根据权利要求6的连接件，进一步包括：
处在夹具位置内的夹具。
8.根据权利要求7的连接件，其中所述夹具位置在沟槽的旁边从而夹具防止沟槽内的部件的移动。
9.一种发动机进气管连接件，包括：
限定燕尾凹槽的膨胀管连接接口；以及
限定燕尾突起的封套连接接口，所述燕尾突起与所述膨胀管的燕尾凹槽互锁。
10.根据权利要求9的连接件，其中所述膨胀管连接接口和所述封套连接接口是插入模制接口。
11.根据权利要求10的连接件，其中所述封套进一步包括围绕封套的内径的凸环。
12.根据权利要求11的连接件，其中所述封套进一步包括在封套内径内的内径沟槽。
13.根据权利要求12的连接件，其中所述封套进一步包括在封套外径上的带状沟槽。
14.根据权利要求13的连接件，进一步包括：
节流体入口部分，其中所述节流体入口部分具有位于封套的内径沟槽内的凸起。
15.根据权利要求14的连接件，其中所述节流体入口部分靠在凸环上。
16.一种发动机进气管连接件，包括：
限定燕尾凹槽的膨胀管；
橡胶封套，所述封套在封套外径上限定燕尾突起，该燕尾突起与膨胀管的燕尾凹槽互锁，其中所述封套进一步在封套内径上限定临近燕尾突起的沟槽。
17.根据权利要求16的连接件，其中所述橡胶封套进一步在封套外径上、在燕尾突起旁限定夹具沟槽。
18.根据权利要求17的连接件，其中所述连接件进一步包括在封套内径内的沟槽，其中所述沟槽容纳节流体入口部分的凸起。
19.根据权利要求18的连接件，其中所述封套在封套内径上进一步包括凸起部分。
20.根据权利要求19的连接件，其中所述夹具沟槽不与封套内径上的沟槽重叠。
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