CN102562242B - 罩 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有具有套筒（2）的罩（1），其在圆周方向(8)上封闭罩内空间(7)。为了减少套筒(2)的自感振动，提供至少一个预加荷载装置(14)，其设置在罩内空间（7）中，其自身支撑在套筒（2）内侧的套筒（2）的第一支撑区域（15），套筒（2）承受向外的第一预加应力（16），并且其自身支撑在套筒（2）的内侧与第一支撑区域（15）间隔的套筒（2）的第二支撑区域（17），套筒（2）承受向外的第二预加应力（18）。

Description

罩

技术领域

本发明涉及一种罩，如可用于特别是机动车的内燃机的排气系统的组件的罩。举例来说，其可以是消音器的罩。

技术背景

这样的罩可以设计成圆柱形并且通常包括一套筒，其在圆周方向上包围罩内空间。原则上，可以设置两个端底面，其轴向地封闭罩内空间并且以固定的方式连接至套筒。这里，罩可以以卷绕的设计实施，其中一体的套筒在圆周方向上卷绕并且接头端互相连接。可选地，罩可以以半壳设计生产，在任何情况下，两个半壳在圆周方向上以大约180°围绕两个端底面以及罩内空间并且在其端部区域的分离平面上互相连接。半壳设计也是可想到的，其中半壳轴向地限定罩内空间，因此就不存在端底面。管状的设计也是同样可能的，其中管体被用作套筒。

特别地，在车辆应用中，会引起罩的振动和震荡，例如振动的激发可能是由公路或者发动机或者排气系统内气流的脉动引起的。尤其是在套筒的区域内，会产生自感应的振动，其将导致不需要的声音的散发。此外，特别是在车辆领域，做了很多尝试以减少重量从而减少车辆的能量消耗。特别地，就排气系统的组件的罩来说，这将导致使用时会选定较小壁厚的片材。这里已经示出的是，减小的壁厚，特别是在套筒的区域内减小的壁厚，将会增大套筒的自感应振动的趋势。

本发明通过提供一种关于开头提到的类型的罩、特别是消声器的罩的改进的实施方式来解决问题，特别的，其特征在于即使在壁的厚度很薄的情况下，套筒区域内的自感应振动的趋势也会降低。

根据本发明，这个问题通过独立权利要求的内容而解决，而从属权利的内容是优选的实施方式。

发明内容

本发明是基于这样的基本的想法，在罩上装配至少一个预加荷载装置，其设置在罩内空间中，即设置在套筒内，并且在套筒的至少一个支撑区域，其向套筒内引入方向朝外的预加应力或者支撑力。借助这个套筒的预负荷的支撑，其自感应振动作用显著改变，因此，不需要的自感应振动的趋势可以大幅度地减少。因此，可降低用于生产套筒的板材的壁厚而不会在过程中产生不必要的高音量散发。

实际上，在这种情况下设计相应的预加荷载装置，使其支撑在套筒的内侧的第一支撑区域，支撑朝向内侧取向的第一支撑力，并将其自身支撑在与套筒内侧的第一支撑区域间隔开的套筒第二支撑区域上，并且向套筒内引入朝向外侧的第二支撑力。这个第二支撑力在这种情况下可以大于第一支撑力。原则上，另一种设计也是可能的，其中其预加应力在大小上相同。换句话说，相应的预加荷载装置在套筒上在两个互相间隔的支撑区域内利用第一预加应力和第二预加应力支撑其自身。这些预加应力在大小上可以是不同的，其中优选第一预加应力小于第二预加应力。预加荷载装置吸收在支撑区域的第一力或者预加应力，将其以第二力或者预加应力的形式传递至第二支撑区域。

这里，本发明应用这样一个实现方法，即在罩具有设置在罩内空间的中间底面的情况下，一旦罩在纵剖面上具有从环形截面衍生来的例如是卵形或者椭圆形的圆形截面时，套筒就在圆周方向上经受不均匀的径向支撑。可选择并定位预加应力，特别是不同大小的预加应力，以用于套筒的刚度，因此，套筒的受振动威胁的区域能被明确地支撑。

根据优选实施方式，可以这样设置，即罩是圆柱形设计并且包括两个端底面，其轴向地封锁罩内空间，并且以固定的方式连接到套筒。实际上，预加荷载装置之后被设置在端底面之间。此外，还可以这样设置，即罩具有两个半壳，其能在在圆周方向上轴向地限定罩内空间。

根据另一个优选实施方式，两个支撑区域可以在圆周方向上彼此间隔。这里，两个支撑区域优选位于套筒的相同的轴向平面上。可选地，两个支撑区域可以在轴向上彼此间隔。由此，支撑套筒特定的受振动威胁的区域是可能的。

根据一优选实施方式，罩内空间可以有垂直于轴向的圆的平的横断面，使得套筒的曲率半径在圆周方向上变化。例如，横断面是椭圆形或者卵形的。实际上，两个支撑区域现在可以设置在具有不同的曲率半径的圆周区域。本实施方式是基于这样的事实，即曲率半径对相应的套筒区域的刚度有影响，并因此对相应的套筒区域的振动趋势有影响。特别的，具有较小曲率半径的区域相对于有较大曲率半径的区域更不易受到振动威胁。

实际上，第二支撑区域，特别是地，其能产生较大的第二预加应力，现在可以设置在一个圆周区域内，该圆周区域相对于在其内设置有产生较小第一预加应力的第一支撑区域的圆周区域来说具有较小的曲率半径。特别地，两个支撑区域可以在圆周方向上彼此间隔最少30°，最多90°，优选彼此间隔大约45°。

根据另一个实施方式，相应的预加荷载装置可以设置在端底面或者中间底面。同样可在罩内空间内设置包括相应的预加荷载装置的预加荷载结构。这样的端底面对罩内空间形成轴向的限制。和这形成对比的是，这样的中间底面设置在罩内空间中，特别地，如罩具有两个端底面，其轴向地位于两端底面之间。

特别有利的是，如果相应预加荷载装置包括有至少一个杠杆，其具有彼此间隔的两个支撑周线，每个都在其中一个支撑区域内将其自身支撑在套筒的内侧上。此外，相应的杠杆都可枢轴转动地设置，因此其具有空间上固定的旋转轴，其相对于杠杆位于两个支撑周线之间，特别地，由此得到用于支撑结构的尺寸不同的杠杆臂。因为在杠杆上的力矩必须互相抵消，不同大小的杠杆臂产生了所需的在两个支撑周线上大小不同的预加应力。

上述杠杆因此包括第一杠杆臂和第二杠杆臂，第一杠杆臂设定在第一支撑周线并且因此在第一支撑区域，第二杠杆臂设定在第二支撑周线并且因此在第二支撑区域，其中，特别的，第一杠杆臂比第二杠杆臂大，因此当在组装状态下的杠杆未被移动并且因此力矩平衡生效时，第一预加应力比第二预加应力小。

实际上，相应的杠杆可以绕着所述旋转轴线可枢轴转动地设置在端底面上或者在中间底面上或者在设置在罩内空间内的预加荷载结构上。这里，相应的杠杆可以绕着旋转轴旋转可调节地安装或者以某种能绕着旋转轴旋转的方式安装。

根据另一个优选的实施方式，相应杠杆的至少一个支撑周线可以在支撑体上形成，其可移动地设置在相应的杠杆上。通过使用这样的支撑体，可以获得更好的支撑效果。特别的，套筒可以在更大的区域上支撑或者固定，这能显著降低套筒在这个支撑区域的振动能力。

优选的，相同的支撑体可以通过多个杠杆靠着套筒预加载，由此可以获得更大的支撑力。特别的，支撑体可以具有朝向套筒的外凸形周线，其形状与套筒的相应支撑区域的内凹形周线相互补。因此，能在支撑体和套筒之间获得固定的支撑，特别的，其可防止在支撑体和套筒之间的相对运动。

套筒可以设置成卷绕设计或者管状设计或者半壳设计。在半壳设计的情况下，第二支撑区域可以设置成邻近于两个半壳在其中彼此连接的分离面，而第一个支撑区域远离分离面设置。这种设计是基于这样的考虑，即在分离平面区域的套筒半壳的刚度比与远离分离平面的要大，因此刚度在分离平面远端特别有效。

正如开头已经提到的，罩最好是消音器的罩，即特别是机动车的内燃机的排气系统的消音器的罩。

本发明更多的重要特征和优势将从从属权利要求、附图和根据附图的相应的附图说明中获得。

可以理解的是，上述提到的并且下面仍将要描述的特征不仅可以按所说明的相应组合使用，还可以在不背离本发明范围的前提下，以其他组合使用或单独使用。

附图说明

附图显示了本发明的优选的示例性实施方式，下面将对其进行更详细的描述，其中相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。

在每种情况下，其示意性地显示出：

图1 罩的非常简化的纵向截面图，

图2-7 根据不同实施方式的罩的横截面图，

图8 具有不同装配状态a和b的罩的横截面图。

具体实施方式

根据图1到8，圆柱形罩1 包括套筒2 和两个端底面3、4。罩1优选是排气系统6（仅示出了消音器5的区域）的消音器5的罩1，其能用于内燃机，特别是机动车的内燃机，用于排出废气。

套筒2在一个由双箭头表示的圆周方向8 上封闭罩内空间7。图1中，端底面3、4 在由双箭头表示的轴向9上封闭罩内空间7。这里，端底面3、4形成罩1的轴向端面或者端部。端底面3、4以固定的方式连接到套筒2。根据另一个实施方式，套筒2也能这样形成，从而具有端底面4、5的功能，即轴向限制罩内空间7。

在这里显示的实施方式的情况下，套筒2是半壳设计，因此其包括两个半壳10、11，其互相压靠或者在分离平面12上彼此固定。特别的，两个半壳10、11 可以具有横向远离纵向9的轴环13，借助其半壳10、11在分离平面12内互相压靠，并且借助其半壳10、11可以彼此固定。在这种情况下，如图1所示的罩1的纵剖面通过分离平面12，因此半壳10、11只有一个是可见的。根据上述的其它实施方式，半壳10、11可以形成这样的结构，从而其整体包括两个端底面4、5，从而可以省略单独的端底面。

用于替代半壳设计，套筒2也能设置成卷绕设计或者管状设计。以下说明不仅可以应用于示出的半壳设计，而且也可以类似地应用于管状设计，或者卷绕设计，或者任何其他适用于罩1或者套筒2的设计。

此外，罩1还包括至少一个预加荷载装置14，其在罩内空间7中轴向地设置在端底面3、4之间。在图1所示的实施例中，示出了两个这样的预加荷载装置14。与此相对的是，在图2至图8中，只显示了一个单个的预加荷载装置14。

预加荷载装置14 在套筒2内侧的第一支撑区域15上支撑其自身，套筒2承受由箭头表示的朝向外侧的第一预加应力16。此外，预加荷载装置14在套筒2内侧的第二支撑区域17上支撑其自身，套筒2承受同样由箭头表示的朝向外侧的第二预加应力18。这里，第二预加应力18优选大于第一预加应力16。两个支撑区域15、17在套筒2上彼此间隔设置。实际上，两个支撑区域15、17是在圆周方向8上彼此间隔设置。这里，它们基本上位于套筒2的相同轴面上。

根据一个可选的实施方式，两个支撑区域15、17可以在轴向9上彼此间隔设置。这里，它们可以位于相同的圆周部分，即彼此对准地轴向取向。原则上，它们也能在圆周方向8上彼此间隔。

根据这里所示的优选实施方式，罩2或者其罩内空间7有一弧形的但非圆形平面的垂直于轴向9的横截面，更优选地，其可以是卵形或者椭圆形。这里，特别是套筒2的曲率半径19可以在圆周方向8上改变。之后，两个支撑区域15、17事实上位于具有不同的曲率半径19的圆周区域20、21。更优选地，第一支撑区域15设置在第一圆周区域20，其与设置有第二支撑区域17的第二圆周区域21相比较，具有更大的曲率半径19。换句话说，具有较大第二预加应力18的第二支撑区域17位于具有较小的曲率半径19的圆周区域21上。曲率半径19越小，套筒2就越坚固，支撑在套筒2上支撑的力就越大且没有有害的变形。

实际上，两个支撑区域15、17 在圆周方向8上彼此间隔最小30°，最大90°。在所示的实施例中，两个支撑区域15、17 在圆周方向上彼此间隔大约45°。

如图2-8所示，在套筒2是半壳设计的情况下，第一支撑区域15设置成远离分离平面2，而第二支撑区域21设置成邻近分离平面12。

根据图1，在左边显示的预加荷载装置14设置在端底面3、4中的一个上。与此相反，显示在图1右边的预加荷载装置14设置在中间底面22上，中间底面轴向地设置在两端底面3、4之间。与此相反，图3示出一个实施方式，其中相应的预加荷载装置14具有预结构23，其没有底面也可使用，并且可以轴向地设置在罩内空间7中的端底面3、4之间。

根据图2，举例来说，所述中间底面22还可以包括至少一个通道开口35和/或至少一个通孔36。

优选的，相应的预加荷载装置14 包括至少一根杠杆24（在此只以简化的方式示出），其包括两个彼此间隔的支撑周线，即第一支撑周线25 和第二支撑结构26，其在相应的杠杆24上彼此间隔设置。特别的，两个支撑结构25、26位于相应的杠杆24彼此远离的端部。第一支撑周线25在第一支撑区域15内将其自身支撑在套筒2的内侧上。第二支撑周线26在第二支撑区域17内将其自身支撑在套筒2的内侧上。杠杆24具有旋转轴27，杠杆24可绕着所述轴移动。旋转轴27在罩1内基本上位置固定或者空间固定。旋转轴27设置在两个支撑周线25、26之间的杠杆24上，也就是不对称地设置，因此在杠杆24上形成两个大小不同的杠杆臂以用于两个支撑结构25、26，即第一杠杆臂28以及第二杠杆臂29，第一杠杆臂28从旋转轴27延伸至第一支撑周线25，第二杠杆臂29从旋转轴27延伸至第二支撑周线26。值得注意的是，第一杠杆臂28比第二杠杆臂29 大。因为在罩2的组装状态下杠杆27 保持不动，作用在杠杆24上的力矩的大小相同或者保持平衡。因此，在较短的第二杠杆臂29上引入到第二支撑区域17的第二预加应力18大于通过较长的第一杠杆臂28引入到第一支撑区域15的第一预加应力16。

提及的杠杆臂28，29 的有效杠杆臂长度应理解为其物理或者数学的杠杆臂长度。

根据图1，2 以及5-8，杠杆24绕着旋转轴27可枢轴转动地设置在端底面3、4之一上或者在所述的中间底面22上，其以旋转可调的方式绕着旋转轴线27安装在相应的底面3、4、22上。相应的旋转轴承30以简化的方式在图中显示。根据本实施方式，旋转轴27的空间位置是固定的。

可选的，根据图4，杠杆24绕着旋转轴27的枢转性也能这样实现，即杠杆24设置在旋转轴27的区域，因此其能滚压相应的底面3、4、22。在图4中，以简化的方式示出了适用于此目的滚压周线31。根据本实施方式，旋转轴27的空间位置能通过滚压运动而稍微地改变，因此在这种情况下，其只是基本上固定。

根据图3所示的实施方式，之前已经提过的预加荷载装置14包括预加应力结构23，其沿轴向设置于端底面3、4之间。在图3所示的实施例中，这种预加应力的结构23 包括多个杠杆24，即（仅仅是示意性的，而非对共性的限定）精确的四根这样的杠杆24，其在圆周方向8分散设置。每个杠杆24 从内侧将其自身支撑在套筒2的第一支撑区域15和第二支撑区域17。因此，在套筒2上形成分布在圆周方向8上的四个第一支撑区域15 和四个第二支撑区域17。支撑结构23 可以具有相对较硬的载体32，在其上设置有单独的杠杆24，其中绕着旋转轴27的相应杠杆24的枢转性可以通过载体32的弹性或者通过相应轴承位置而实现。

根据图5 和7所示的实施方式，相应的预加荷载装置14 包括支撑体33，其上有支撑周线15，17的其中之一，在这种情况下为第一支撑周线15 。在这种情况下，该支撑体33可移动地设置在至少一个所述杠杆24上。在图5 和7的实施例中，设置有延长孔34用于支撑体33和相应杠杆24之间的可移动连接，其使得支撑体33和相关杠杆24之间的相对运动成为可能。更进一步的，根据这里所示的图5 和7的实施例，相同的支撑体33 通过多个杠杆24对套筒2同时预加载，例如可以通过两根杠杆24。而且，相应的支撑体33实际上具有朝向套筒2的外凸周线，其形状与相应支撑区域15，17（在这种情况下是套筒2的第一支撑区域15）的内凹周线互补。因此，在套筒2上能为支撑体33获得大面积和稳定的支撑。

在图1-5 和图8中，杠杆24每个都在相应底面3、4、22的合适的点轴向地连接至相应底面3、4、22。与此相反，图6 和7示出了实施方式，其中杠杆24在边缘连接至中间底面22，从而在组装状态下杠杆24径向地定位于中间底面22和套筒2之间。

罩2的组装将通过图8a和图8b进行更加详细的解释：

首先，一个（第二）半壳11装配所有位于内侧的罩1的组件，并且根据设计装配端底面3、4。之后，连接另外一个(第一)半壳10。在连接另外一个(第一)半壳10时，根据图8，后者先在在第二支撑区域17压靠杠杆24的第二支撑周线26，因此这个(第一)半壳10在进一步接近另外一个(第二)半壳11时将力引入到杠杆24上。随后，第一支撑区域15也和杠杆24的第一支撑周线25触接，由此，在两个半壳10、11彼此更进一步接近时，在杠杆24内建立预加应力。图8b所示的是两个半壳形10、11彻底接近时的状态。

Claims (15)

1.一种罩，其具有：

-套筒（2），其在圆周方向（8）上封闭罩内空间（7），以及

-至少一个预加荷载装置（14），其设置在罩内空间（7）中，其自身支撑在套筒（2）的内侧的套筒（2）的第一支撑区域（15），套筒（2）承受向外的第一预加应力（16），并且其自身支撑在套筒（2）的内侧与第一支撑区域（15）间隔的套筒（2）的第二支撑区域（17），套筒（2）承受向外的第二预加应力（18），

其特征在于，相应预加荷载装置（14）包括至少一个杠杆（24），其具有彼此间隔的两个支撑周线（25、26），每个都在支撑区域（15、17）中的一个上在套筒（2）的内侧上支撑其自身，其中杠杆（24）的旋转轴（27）位于两个支撑周线（25、26）之间，因此能获得用于支撑周线（25、26）的大小不同的杠杆臂（28、29）。

2.如权利要求1所述的罩，其特征在于：罩（1）设置成圆柱形的并且包括两个端底面（3、4），其轴向地封闭罩内空间（7），并且以固定的方式连接至套筒（2），其中预加荷载装置（14）设置在端底面（3、4）之间；或者，罩（1）具有两个半壳（10、11），其能在圆周方向上以及在轴向上限定罩内空间（7）。

3.如权利要求1所述的罩，其特征在于，所述两个支撑区域（15、17）在圆周方向（8）上彼此间隔。

4.如权利要求3所述的罩，其特征在于，所述两个支撑区域（15、17）位于套筒（2）的相同轴面内。

5.如权利要求1所述的罩，其特征在于，所述两个支撑区域（15、17）在轴向方向（9）上彼此间隔。

6.如权利要求1所述的罩，其特征在于，垂直于轴向（9）的罩内空间（7）具有弧形的、平面的横截面，因此，套筒（2）的曲率半径（19）在圆周方向（8）上改变，其中，两个支撑区域（15、17）在圆周区域（20、21）具有不同的曲率半径（19）。

7.如权利要求6所述的罩，其特征在于，第二支撑区域（17）设置在第二圆周区域（21）内，其曲率半径（19）比其内设置有第一支撑区域（15）的第一圆周区域（20）小。

8.如权利要求6或7所述的罩，其特征在于，所述两个支撑区域（15、17）在圆周方向（8）上彼此间隔至少30°，最大90度。

9.如权利要求8所述的罩，其特征在于，所述两个支撑区域（15、17）在圆周方向（8）上彼此间隔45°。

10.如权利要求1所述的罩，其特征在于，预加荷载装置（14）设置在轴向限制罩内空间（7）的罩（1）的端底面（3、4）上，或者设置在位于罩内空间（7）中的轴向地位于两端底面（3、4）之间的中间底面（22）上。

11.如权利要求1所述的罩，其特征在于，相应的杠杆（24）在轴向限定罩内空间（7）的端底面（3、4）上或者在设置在罩内空间（7）中的中间底面（22）上设置成可绕着旋转轴（27）枢轴转动，中间底面（22）轴向位于两个端底面（3、4）之间，其中，相应的杠杆（24）在相应底部（3、4、22）上绕着旋转轴（27）以旋转可调节方式或者以能绕着旋转轴（27）滚压的方式安装。

12.如权利要求10所述的罩，其特征在于，预加荷载装置（14）包括设置在罩内空间（7）中、在端底面（3、4）之间的预加载荷结构（23），其包括多个这种分散设置在圆周方向（8）上杠杆（24）。

13.如权利要求1所述的罩，其特征在于，相应杠杆（24）的至少一个支撑周线（25、26）在支撑体（33）上形成，支撑体（33）可移动地设置在相应的杠杆（24）上。

14.如权利要求13所述的罩，其特征在于，

-相同的支撑体（33） 通过多个杠杆（24）对套筒（2）预加载，和/或

-支撑本体（33）具有朝向套筒（2）的外凸周线，其形状与套筒（2）的相应支撑区域(15，17)的内凹周线互补。

15.如权利要求1所述的罩，其特征在于，所述套筒（2）设置成卷绕设计或者管状设计或者半壳设计，其中，在套筒（2）设置成半壳设计的情况下，第二支撑区域（17）设置成邻近于分离面（12），在分离面（12）上两个半壳（10、11）彼此连接，而第一个支撑区域（15）设置成远离分离面（12）。