CN103597179B - 板簧支架 - Google Patents

Abstract

一种用于将排气系统的催化转化器安装至内燃发动机的系统，该系统包括适于将催化转化器固定至发动机的支架。带适于围绕催化转化器的一部分周向地延伸并且将催化转化器夹持至支架。支架包括底座、安装垫以及使底座与安装垫互连的顺应部。底座支承催化转化器的与带相反的部分。顺应部包括槽，槽相邻于底座延伸以减小支架的刚度并且允许支架在催化转化器热膨胀过程中偏转。

Description

板簧支架

技术领域

本公开涉及用于车辆排气系统的安装装置。更具体地，本公开涉及用于将催化转化器安装至车辆发动机的板簧支架。

背景技术

本部分提供与本公开内容相关但不一定是现有技术的背景信息。

通常，包括汽车和卡车的机动车辆具有联接至传动装置及轴组件的内燃发动机（汽油或柴油）用以将动力提供至车辆的驱动轮。典型地包括一个或更多个排气管、一个或更多个催化转化器、一个或更多个消声器以及一个或更多个尾气排放管的发动机排气系统附接至发动机以使燃烧过程安静、清除排放气体并且规定燃烧产物离开发动机的路线。

一些车辆配备有相邻于发动机或非常接近发动机定位的催化转化器。由于催化转化器的重量并且近邻于发动机，因此已使用直接安装至发动机机缸体或头部的支架以支承转换器。至少一个已知的转化器安装支架与定位在转化器与支架之间的一个或多个金属丝网饼协作。金属丝网旨在作用为消除应变的连接件以解决操作过程中转化器的热膨胀。

而钢丝网饼可有效地减小由于热膨胀引起的应力，这些材料在车辆操作中趋于被挤压并且可持久固定。已经注意到使用最小时间段后的连接刚度的改变。遗憾的是，钢饼的特性改变也可造成车辆内排气系统的噪声、振动以及刺耳特性的改变。操作车辆较短时间段之后可能发生车辆操作者不希望的反馈。

由于催化转化器安装件必须在相当高温的操作环境中作用，因此包括弹性体塑料或橡胶的其它催化转化器安装系统还未成功实现。因此，期望提供一种坚固、高温的催化转化器安装件以解决排气部件的热膨胀。

发明内容

本部分提供了本公开内容的总概述，而不是其全部范围或者其全部特征的全面公开。

一种用于将排气系统的催化转化器安装至内燃发动机的系统包括适于将催化转化器固定至发动机的支架。带适于围绕催化转化器的一部分周向地延伸并且将催化转化器夹持至支架。支架包括底座、安装垫以及使底座与安装垫互连的顺应部。底座支承催化转化器的与带相反的部分。顺应部包括槽，所述槽相邻于底座延伸用以减小支架的刚度并且允许支架在催化转化器的热膨胀期间偏转。

一种用于将排气系统的催化转化器安装至内燃发动机的系统包括具有基本恒定的厚度且适于将催化转化器固定至发动机的一体式支架。该支架包括适于支承催化转化器一部分的底座。安装垫和顺应部将底座与安装垫互连。顺应部包括具有缩小横截面的第一铰接件、第二铰接件以及第三铰接件以允许底座与安装垫在催化转化器的热膨胀期间相对运动。

从本文所提供的描述中，另外的适用领域将变得明显。本概述中的描述和具体实例只是用于说明的目的，而不旨在限制本公开内容的范围。

附图说明

本文所描述的附图仅仅用于对所选择的实施方式而非全部可能的实现方式的说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。

图1是描绘具有内燃发动机和排气系统的示例性车辆的示意图；

图2是催化转化器的部分立体图，其中使用根据本发明的教导的板簧支架将该催化转化器安装至发动机；

图3是催化转化器和支架的分解立体图；

图4是支架的一部分的正视图；

图5是支架的一部分的立体图；

图6是支架组件的一部分的另一立体图；

图7是替代性的支架的正视图；

图8是另一替代性的支架组件的分解立体图；

图9是图8中描绘的替代性的支架组件的立体图；

图10是联接至图8和图9描述的支架的催化转化器的立体图；

图11和图12描绘了另一替代性的支架组件的立体图；以及

图13和图14描绘了另一替代性的支架组件的立体图。

在贯穿附图的数个视图中，相应的附图标记指示相应的部分。

具体实施方式

现在将参照附图更加全面地对示例实施方式进行描述。

现在参照附图，在所述附图中，贯穿数个视图中相似的附图标记指示相似或相应的部分，图1示出了根据本公开的排气系统，该排气系统由附图标记10指示。排气系统10附接至内燃发动机14。内燃发动机14设计为通过变速器（未图示）和一个或更多个轴组件（未图示）对车辆的一个或更多个驱动轮提供动力。

排气系统10包括一对前部催化转化器16、一对前部排气管17、中间管18、后部催化转化器20、后部排气管22、消声器24以及一对尾部排气管26。如图1所示，排气系统10规定内燃发动机14的燃烧产物到车辆后部的路线。虽然示出为规定燃烧产物到车辆后部的路线，但排气系统10可构造为规定燃烧产物到包括但不限于车辆一侧或多侧的车辆任何外围位置的路线。

前部催化转化器16附接至一对头部28，头部28固定至内燃发动机14的发动机缸体30。排气依次流动通过前部催化转化器16、前部排气管17、中间管18、后部催化转化器20、后部排气管22、消声器24以及两个尾部排气管26。使附接至单个排气管的单个前部催化转化器16提供单通路排气系统在本公开的范围内。使附接至一对中间管18的一对前部催化转化器16提供双通路排气系统也在本公开的范围内，其中，该一对中间管18可附接至一对后部催化转化器20，该一对后部催化转化器20可附接至一对后部排气管22，该一对排气管22可附接至一对消声器24，该一对消声器可附接至一对尾部排气管26。因此，排气系统10可构造为单通路排气系统、双通路排气系统或本领域已知的任何其它排气系统构型。

每个前部催化转化器16通过安装支架组件38固定至发动机缸体30。每个前部催化转化器16包括固定至入口锥体44的第一安装凸缘42以及固定至出口锥体48的第二凸缘46。外壳体49定位在入口锥体44与出口锥体48之间并固定至入口锥体44和出口锥体48。第一凸缘42包括多个孔50用于容纳将前部催化转化器16固定至其中一个头部28的紧固件（未图示）。第二凸缘46包括多个孔52用于容纳使前部催化转化器16与前部排气管17互连的紧固件（未图示）。由于每个催化转化器16的相当大的质量，因此支架组件38与第一凸缘42隔开以进一步在头部28处支承转化器16。

如图2至7所示，支架组件38还将热屏蔽件60联接至前部催化转化器16的外壳49。支架组件38包括使用紧固件70固定至支架68的带66。支架68优选地由具有基本恒定厚度的金属板冲压形成。支架68包括基本平坦的板74以及安装片76，所述板74与安装片76一体形成并且与安装片76以基本90度相交。第一铰接件78将板74与安装片76互连。卷式凸缘80围绕安装片76的外围延伸以增加安装片76的刚度。一对孔82延伸穿过安装片76。单独形成的支柱84固定至安装片76以使支架组件38相对于内燃发动机14定向。根据支架组件38与前部催化转化器16的期望定向设定支柱84的轴向长度。通孔85延伸穿过支架84并且与用于容纳将支架组件38固定至发动机缸体30的紧固件（未图示）的其中一个孔82对齐。

板74包括半圆柱形底座86、第一挡件88以及第二挡件90。第一挡件88包括孔92并且第二挡件90包括孔93以用于容纳将带66固定至支架68的紧固件70。应当理解，挡件88、90与底座86一体地形成，并且挡件88、90从底座86连续地延伸。底座86具有尺寸设计成与外壳49的外表面一致的曲面形状。相似地，带66具有尺寸设计成配合热屏蔽件60的底部凹槽表面122的曲面形状。同样地，支架组件38将前部催化转化器16和热屏蔽件60联接至内燃发动机14。

弓形槽94延伸通过板74。突出部96相邻于槽94定位以加固支架68。突出部96的一部分形状成形为第一肋100和第二肋102。槽94的端部104、106以及肋100、102的末端的位置限定了具有降低的弯曲刚度的部分，并且所述部分分别标记为第二铰接件110第三铰接件112。

在操作中，凸缘42将前部催化转化器16的一端固定至其中一个头部28。支架组件38将催化转化器16的另一部分固定至发动机缸体30。支架组件38作用为Y形板簧，该板簧在一个方向上具有预定的顺应性以解决前部催化转化器16的线性热膨胀系数。前部催化转化器16尺寸改变的最大幅度沿着排气流的轴线发生。同样地，支架组件38构造为在第一铰接件78、第二铰接件110以及第三铰接件112处偏转以将支架内应力在加热过程中保持在催化转化器16可接受的水平。此外，支架组件38在正交于排气流方向的其它两个方向上显示出明显增加的刚度。因此，可提供坚固结构的催化转化器安装件，该安装件可操作成解决当催化转化器的操作温度从大气环境温度改变至最高排放气体温度时催化转化器的热膨胀。可以预期前部催化转化器16可暴露于超过700℃的排放气体温度。

理想的是取决于前部催化转化器16的质量、前部催化转化器16的热膨胀幅度、以及其相对于地面的定向而改变支架组件38的刚度。特别地，突出部96的表面126与板74的表面128之间的偏移幅度可发生变化。在视图中描绘的支架中，偏移是大约2mm。如果需要更大的刚度，可形成更大的偏移。相似地，可改变槽94的周向范围以改变板簧68的刚度。

图7中描绘了以附图标记200标示的替代性的支架组件。支架组件200基本相似于支架组件38。因此，仅对两者的不同之处进行描述。支架组件200包括径向地延伸穿过槽94以改变支架刚度的多个腹板202。腹板202在周向彼此隔开以用来在操作中提供附加的负载通路。

图8至图10描绘了以附图标记250标示的另一替代性的支架组件。除了带252通过销256枢转地联接至支架254之外，支架组件250基本相似于支架组件38。带252的铰接端部258包括形成孔眼264、266的折叠片260、262。孔268延伸穿过支架254。销256可在延伸穿过孔眼264和266之后压入配合在孔268内。一旦完成组装，带252枢转地联接至支架254。如之前所述，其中一个紧固件70可将带252的非铰接的端部相对于支架组件38联接至支架254。

支架254包括简化的平坦安装片270。一对孔272延伸穿过安装凸缘270以用于容纳紧固件276，紧固件276用于将支架254固定至另一支架278，该另一支架278可固定至发动机缸体30或其中一个头部28。由于车辆发动机隔室内可用空间有限，因此在支架254与支架278之间可能需要附加的连接。本公开内容的一部分可考虑为改变支架254的刚度以解决支架254与支架278之间附加的连接。考虑的结构改变的示例包括肋274的尺寸和形状的改变以及延伸穿过支架254的槽279的尺寸和形状的改变。如之前所述，这些几何特征的改变改变了在挡件280与安装片270之间形成的Y形板簧部分以及在铰接件端部282与安装片270之间形成的弹簧部分的比例。

图11和图12描绘了以附图标记338标示的另一替代性的支架组件。支架组件338基本相似于支架组件38。因此，相似的元件将标示为相似的附图标记增加300。

支架组件338不包括用于将前部催化转化器16固定至支架368的带。相反地，支架368经由诸如焊接的过程固定至前部催化转化器16。更特别地，第一底座429与第一挡件88形成为一体并且从第一挡件88延伸。第一底座429包括曲面形状并且尺寸加工成与前部催化转化器16的外壳49一致，并且接触该外壳49。相似地，第二底座431与第二挡件390形成为一体并且从第二挡件390延伸。第二底座431形状也加工成接触前部催化转化器16的外壳49。

一旦支架组件338相对于前部催化转化器16定位合适，就将第一底座429和第二底座431通过诸如焊接的过程固定至外壳49。应当理解，在图11和图12中描绘的实施方式中不再提供单个半圆柱形底座86。第一底座429和第二底座431周向地彼此隔开。释放件433在第一底座429与第二底座431之间延伸以确保第一铰接件435和第二铰接件437设置为在前部催化转化器16由于其热膨胀系数而表现出长度增加时允许支架368偏转。在支架368固定至前部催化转化器16之后，释放件433保持与外表面49隔开。第三铰接件412如之前相对于第三铰接件112所述地那样保持。

图13和图14描绘了另一支架组件538。支架组件538基本相似于支架组件338并且相似的元件将由相似的附图标记增加200标示。以与支架组件338相似的方式，支架组件538不包含对围绕前部催化转化器16的带的使用。

外螺纹柱螺栓651固定至前部催化转化器16的外表面549。第一底座653和第二底座655定位在分为两部分的支架568的末端处。第一端部开口的槽657延伸穿过第一底座653。第二端部开口的槽659延伸穿过第二底座655。另一柱螺栓（未图示）也基本在直径方向上与柱螺栓651相对地固定至前部催化转化器16。柱螺栓从前部催化转化器16径向向外延伸，并且在组装排气系统过程中可平移进入端部开口的槽657、659。螺母661与柱螺栓651螺纹连接以将前部催化转化器16安装至第一底座653。另一螺母663与另一柱螺栓配合以将前部催化转化器16固定至第二底座655。凹部633的设置确保了从前部催化转化器16通过第一底座653和第二底座655传输负荷同时保持外表面549的剩余部分不接触支架568。同样地，提供第一铰接件665和第二铰接件667以补充如之前所述的第三铰接件612。

提供实施方式的上述描述是为了说明和描述的目的。它并不旨在是穷尽的或限制本公开。特定实施方式的单个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在可适用的情况下，即使没有被特别示出或描述，也是可互换的并且可用在所选实施方式中。同一实施方式还可以多种方式改变。这样的改变不应被视为脱离本发明，而且旨在将所有这样的改变包括在本公开的范围内。

Claims (21)

1.一种用于将排气系统的催化转化器安装至内燃发动机的系统，所述安装系统包括：

支架，所述支架适于将所述催化转化器固定至所述发动机；以及

带，所述带适于围绕所述催化转化器的一部分周向地延伸并且将所述催化转化器夹持至所述支架，其中，所述支架包括底座、安装垫以及顺应部，所述底座支承所述催化转化器的与所述带相反的部分，所述顺应部使所述底座与所述安装垫互连，所述顺应部包括槽，所述槽相邻于所述底座延伸以减小所述支架的刚度并且允许所述支架在所述催化转化器的热膨胀期间偏转，

其中，所述支架包括具有减小横截面的定位在所述安装垫与所述顺应部之间的第一铰接件，所述第一铰接件允许在所述催化转化器的热生长期间所述安装垫与所述底座之间相对移动以分配应力。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述支架包括：具有缩小横截面的定位在所述槽的一个端部处的第二铰接件；和具有缩小横截面的定位在所述槽的另一个端部处的第三铰接件。

3.一种用于将排气系统的催化转化器安装至内燃发动机的系统，所述安装系统包括：

一体式支架，所述一体式支架具有大体恒定的厚度并且所述一体式支架适于将所述催化转化器固定至所述发动机，所述支架包括适于支承所述催化转化器的一部分的底座；以及

安装垫和使所述底座与所述安装垫互连的顺应部，所述顺应部包括第一铰接件、第二铰接件以及第三铰接件，所述第一铰接件、所述第二铰接件以及所述第三铰接件具有缩小的横截面以在所述催化转化器的热膨胀期间允许所述安装垫与所述底座之间相对移动。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述安装垫与所述顺应部成大致九十度地延伸，所述第一铰接件定位在所述安装垫和所述顺应部的连接处。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述顺应部包括槽，所述槽相邻于所述底座周向地延伸大于九十度的角度。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第二铰接件和所述第三铰接件定位在所述槽的端部处。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述槽限定Y形板簧。

8.根据权利要求3所述的系统，还包括带，所述带适于围绕所述催化转化器的一部分周向地延伸，并且将所述催化转化器夹持至所述支架。

9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述带的一个端部枢转地联接至所述支架。

10.根据权利要求3所述的系统，还包括另一底座，所述另一底座周向地与所述底座隔开，并且所述另一底座适于支承所述催化转化器的一部分，其中所述第一铰接件邻近所述底座定位，所述第二铰接件邻近所述另一底座定位。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述底座和所述另一底座适于固定至所述催化转化器并且所述支架的剩余部分适于与所述催化转化器隔开。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述底座包括槽，所述槽适于容纳用于将所述催化转化器固定至所述支架的紧固件。

13.一种用于将排气系统的催化转化器安装至内燃发动机的系统，所述安装系统包括：

支架，所述支架适于将所述催化转化器固定至所述发动机；以及

带，所述带适于围绕所述催化转化器的一部分周向地延伸并且将所述催化转化器夹持至所述支架，其中，所述支架包括底座、安装垫以及顺应部，所述底座支承所述催化转化器的与所述带相反的部分，所述顺应部使所述底座与所述安装垫互连，所述顺应部包括槽，所述槽相邻于所述底座延伸以减小所述支架的刚度并且允许所述支架在所述催化转化器的热膨胀期间偏转，

其中，所述底座周向地延伸大于一百度的角度，

其中，所述底座包括适于接合所述催化转化器的基本圆柱形表面，所述圆柱形表面包括平行于所述安装垫延伸的纵向轴线，

其中，所述槽周向地延伸大于九十度的角度。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述顺应部包括基本平坦的、恒定厚度的板，所述板具有相邻于所述槽周向地延伸的肋。

15.根据权利要求14所述的系统，还包括沿着所述安装垫的外部分延伸的上翻的凸缘。

16.根据权利要求13所述的系统，其中，所述底座、所述安装垫以及所述顺应部是连续的厚度恒定的面板的部分。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述面板包括冲压的金属板。

18.根据权利要求13所述的系统，其中，所述顺应部包括Y形弹簧部段，所述Y形弹簧部段包括隔开的末端，所述带具有联接至所述末端的相对端部。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述带的一个端部枢转地联接至所述支架。

20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述带包括用以容纳销而形成枢转连接的孔眼。

21.根据权利要求13所述的系统，其中，所述安装垫与所述顺应部成大致九十度地延伸。