CN104937230B - 包括改善的球窝接头的机动车辆排气管线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车辆排气管线(10),包括经由球窝接头(16)与下游管(14)铰接的至少一个上游管(12)。所述球窝接头(16)包括一个凸形截头圆锥形元件(18),该凸形截头圆锥形元件刚性地连接至该上游管(12)上并且靠着附接至该下游管(14)末端上的凹形截头圆锥形元件(20)被接纳。该上游管的、具有预定长度(l)的端部(12)从该凸形截头圆锥形元件(18)向外伸出并且支撑一个密封环(24),该凸形截头圆锥形元件至少部分地在该凹形截头圆锥形元件(20)内部并且该密封环插在该上游管(12)的所述端部(22)与该凹形截头圆锥形元件(20)的内壁(26)之间。该上游管(12)接纳一个会聚性中间截头圆锥形元件,该元件是一个空气动力学偏转器以用于引导排气(G)和对应的热量离开该环(24)与该上游管(12)的端部(22)和该凹形截头圆锥形元件(20)相接触的接触区域。

Description

包括改善的球窝接头的机动车辆排气管线
技术领域
本发明涉及一种机动车辆排气管线。
本发明更具体地涉及以下机动车辆排气管线,该机动车辆排气管线至少包括具有第一主直径、通过球窝接头与具有小于该第一主直径的第二直径的下游管相铰接的上游管,该球窝接头能够允许这两个管之间存在确定度数的最大角偏转,所述球窝接头包括与该上游管为一体的一个凸形截头圆锥形元件,该凸形截头圆锥形元件靠着固定至该下游管的末端上的一个凹形截头圆锥形元件被接纳,该上游管的、具有确定长度的、从该凸形截头圆锥形元件中伸出的端部至少部分地伸进该凹形截头圆锥形元件中并且支承一个密封环,该密封环被插在该上游管的所述端部与该凹形截头圆锥形元件的内壁之间。
背景技术
这种类型的排气管线的大量实例是已知的。
这种排气管线的一个已知缺点是更确切地定位在球窝接头处。
这是因为在上文所描述的构型中,滚烫的排气一方面与上游管的、支承着密封环的这个端部直接接触地进行循环并且另一方面冲进在该环与凹形截头圆锥形元件之间所界定的空腔中,由此向该密封环的前端扩散。
常规的密封环总体上是由用石墨包装的不锈钢钢丝编织带制成。
如今已经发现,遭受这样的温度的密封环具有分解的趋势,而石墨粘合剂会逐渐脱离金属编织带并被排气带走,这样使得这样的环在这样的构型中仅具有有限的寿命。
发明内容
本发明提出了一种上文所描述类型的、包括新型设计球窝接头的排气管线,其中密封环或多或少与排气隔离开并且与排气所散发的热量隔离开,从而延长了所述环的寿命。
为此,本发明提出了一种上文所描述类型的排气管线,其特征在于,上游管接纳形成了空气动力学偏转器的一个会聚性截头圆锥形中间元件,该空气动力学偏转器以径向间隙被安排成处于上游管的端部中、并且基本上面向下游管的末端开放以便引导排气和对应的热能离开该环与上游管的端部和凹形截头圆锥形元件相接触的接触区,从而避免所述密封环降级。
根据本发明的其他特征:
-该会聚性截头圆锥形中间元件包括:
·具有与第一主直径基本上对应的直径的圆柱形第一部分,该圆柱形第一部分无间隙地接纳在上游管的一部分中,该部分被安排在该上游管的端部的上游,
·截头圆锥形第二部分,
·具有与该第二直径相对应的直径的圆柱形第三部分,该圆柱形第三部分的末端基本上面向该下游管的末端开放,
-该会聚性截头圆锥形中间元件的第一、第二和第三部分是共轴的,
-该截头圆锥形第二部分和该圆柱形第三部分的出口的共同轴向方向与该截头圆锥形第二部分和该第一部分的入口的共同轴向方向形成了一个角度,该角度基本上对应于上游管和下游管的最大角偏转,从而保证,该会聚性截头圆锥形中间元件的第三部分在该上游管和下游管处于与该最大偏转角相对应的相对角度位置时保持与该下游管共轴,
-该上游管的端部具有大于该上游管第一主直径的直径,
-该密封环是由用石墨基粘合剂填装的不锈钢丝网制成的。
附图说明
本发明的其他特征和优点将通过阅读以下详细说明变得清楚,为了对其加以理解将参照附图,在附图中:
-图1是根据现有技术的球窝接头的透视图;
-图2是图1的球窝接头处于上游管和下游管对齐的位置中时的截面视图;
-图3是球窝接头处于上游管和下游管形成对应于最大偏转的角度的位置中时的截面视图;
-图4是截面视图,展示了气体经过根据现有技术的球窝接头的路径;
-图5是截面详细视图,展示了气体穿过根据现有技术的球窝接头的路径;
-图6是一个截面视图,展示了气体穿过根据本发明第一实施例的球窝接头的路径;
-图7是截面详细视图,展示了气体穿过图6的球窝接头的路径;
-图8是截面视图,展示了气体穿过根据本发明第二实施例的球窝接头的路径。
具体实施方式
在随后的说明中,相同的参考数字表示相同的或功能相似的部件。
图1至图5描绘了机动车辆排气管线10的一部分。
按已知的方式,排气管线10包括具有第一主直径“D1”的至少一个上游管12,该上游管与具有小于第一主直径“D1”的第二直径“D2”的下游管14相铰接。
管12、14通过球窝接头16铰接,该球窝接头允许这两个管12与14之间存在确定度数的最大偏转角“α”,这尤其是当固定至上游管12上的发动机(未描绘)在激烈扭矩反作用的影响下进行俯仰时。图2和图3中具体描绘了这种构型,图2描绘了上游管12与下游管14之间的角度为零的球窝接头,并且图3描绘了上游管12与下游管14之间的角度最大时的球窝接头。
在已知方式中球窝接头16包括与上游管12为一体的凸形截头圆锥形元件18,该凸形截头圆锥形元件靠着固定至下游管14的末端上的凹形截头圆锥形元件20被接纳。上游管12的、具有预定长度“l”的端部22从凸形截头圆锥形18伸出、至少部分地进入凹形截头圆锥形元件20之中。这个部分22支承着密封环24,该密封环被插在上游管12的所述端部22与凹形截头圆锥形元件20的内壁26之间。
如图4和图5所示,当排气“G”穿过球窝接头16进行循环时,排气具有致使密封环24升温的趋势。这是因为,这些气体(如在图4和图5中箭头表示)向端部22扩散并且因此通过传导而穿过上游管12的端部22来致使环24升温。
这些气体还直接撞击密封环24的前端25。
因此,气体撞击对密封环24的不锈钢钢丝编织带进行束缚的石墨粘合剂。一旦穿过这个粘合剂,则滚烫的气体就能够穿透密封环24并且引发其加速磨损。
本发明通过提出一种包括球窝接头16的排气管线10来补救这个缺点,该密封环24是基本上隔离的。
为此,如图6至图8所示,本发明提出了一种上文所描述类型的排气管线,其特征在于,上游管12接纳形成了空气动力学偏转器的一个会聚性截头圆锥形中间元件28,该空气动力学偏转器以径向间隙“J”被安排成处于上游管12的端部22中并且基本上面向下游管14末端15开放以便引导排气G和对应的热能离开密封环14与上游管12端部22和凹形截头圆锥形元件20相接触的接触区(在图5中详细描绘),从而避免所述密封环14降级。
由于中间元件28是基本上截头圆锥形的,所以这个中间元件28与端部22之间的间隙“J”不是恒定的,而是在中间元件28的两端之间增大,这个间隙在所述中间元件28的自由端处最大,而中间元件28的相反端被紧紧夹持在上游管12中。
上游管12可以具有恒定的直径。然而,在本发明的优选实施例中,如图6所示,上游管12的端部22具有大于上游管12的第一主直径“D1”的直径“D3”。因此,这个中间元件28与端部22直径的空隙至少等于中间元件28的最大半径与端部22的半径的半径差,从而确保,存在使经受滚烫气体的中间元件28与端部22相隔离的最小空隙厚度。
在本发明的优选实施例中,密封环24被生产为用石墨基粘合剂填装的不锈钢丝网。这个构型并不对本发明引入限制,而是在抵抗力和密封方面提供了最好的折中。
在本发明的优选实施例中,如图6和图8所示,会聚性截头圆锥形中间元件28包括具有与该第一主直径“D1”基本上对应的直径的圆柱形第一部分30,该圆柱形第一部分无间隙地接纳在上游管12的一部分中,该部分被安排在该上游管的端部22的上游。第一部分30例如是压力装配到上游管12中的,该第一部分可以通过激光焊接或电焊焊接至上游管上。
会聚性截头圆锥形中间元件28包括截头圆锥形第二部分32,该截头圆锥形第二部分的直径基本上在直径“D1”与“D2”之间变化。
最后,会聚性截头圆锥形中间元件28包括具有与该第二直径“D2”相对应的直径的圆柱形第三部分34,该圆柱形第三部分的末端36基本上面向下游管14的末端15开放。
圆柱形部分34可以由额外的附加部件组成,或者替代地可以由上游管的(例如属于排气歧管的)延续部组成。
当然,应了解的是,第三部分34的末端与凹形截头圆锥形元件20之间的距离在任何情况下都旨在使得第三部分34不与凹形截头圆锥形元件20相干涉,以便允许在管12与14之间偏转角度“α”。
根据图6和图7中描绘的第一实施例,该会聚性截头圆锥形中间元件28的第一、第二和第三部分30、32、34是共轴的。这个构型主要对应于该排气管线的使用,因此在上游管12与下游管14之间形成的角度大多数时候为零。
根据图8所描绘的第二实施例,截头圆锥形第二部分32和圆柱形第三部分34的出口的共同轴向方向“S”与截头圆锥形第二部分32和该第一部分的入口的共同轴向方向“E”形成了最多等于上游管12和下游管14的最大偏转角“α”的一个非零角。这个构型保证了,会聚性截头圆锥形中间元件的第三部分34在上游管12和下游管14处于最多等于最大偏转角“α”的一个非零角度位置时保持与该下游管12共轴,如图8所示。因此,应了解的是,这个构型因此旨在用于在使用中的大部分时间都处于上游管12和下游管14形成非零角度的构型的排气管线,并且在这样的情况下将遇到以下情况:部分32、34之间的角度最接近在运行过程中的大部分时间上游管12和下游管14所形成的角度,这个角度明显最多等于最大偏转角“α”。
因此本发明在这些实施例各自情况下提出了一种排气管线10,该排气管线中球窝接头16由于其密封环24的极大阻力提供了持久的密封。

Claims (6)

1.一种机动车辆排气管线(10),至少包括具有第一主直径(D1)、通过球窝接头(16)与具有小于该第一主直径(D1)的第二直径(D2)的下游管(14)相铰接的上游管(12),该球窝接头能够允许这两个管(12,14)之间存在确定度数的最大偏转角(α),所述球窝接头16包括与该上游管(12)为一体的凸形截头圆锥形元件(18),该凸形截头圆锥形元件靠着固定至该下游管(14)末端上的凹形截头圆锥形元件(20)被接纳,该上游管的、具有确定长度(l)的、从该凸形截头圆锥形元件(18)中伸出的端部(12)至少部分地伸进该凹形截头圆锥形元件(20)中并且支承着密封环(24),该密封环被插在该上游管(12)的所述端部(22)与该凹形截头圆锥形元件(20)的内壁(26)之间,
其特征在于,该上游管(12)接纳形成了空气动力学偏转器的会聚性截头圆锥形中间元件(28),该空气动力学偏转器以径向间隙(J)被安排成处于该上游管(12)的端部(22)中并且基本上面向该下游管(14)末端(15)开放以便引导排气(G)和对应的热能背离该密封环(24)与该上游管(12)端部(22)和该凹形截头圆锥形元件(20)相接触的接触区,从而避免所述密封环(24)降级。
2.如权利要求1所述的机动车辆排气管线(10),其特征在于,该会聚性截头圆锥形中间元件(28)包括:
-具有与该第一主直径(D1)基本上对应的直径的圆柱形第一部分(30),该圆柱形第一部分无间隙地接纳在该上游管(12)的一部分中,该部分被安排在该上游管的端部(22)的上游,
-截头圆锥形第二部分(32),
-具有与该第二直径(D2)相对应的直径的圆柱形第三部分(34),该圆柱形第三部分的末端基本上面向该下游管(14)的末端(15)开放。
3.如权利要求2所述的机动车辆排气管线(10),其特征在于,该会聚性截头圆锥形中间元件(28)的第一、第二和第三部分(30,32,34)是共轴的。
4.如权利要求2所述的机动车辆排气管线(10),其特征在于,该截头圆锥形第二部分(32)和该圆柱形第三部分(34)的出口的共同轴向方向(S)与该截头圆锥形第二部分(32)和该第一部分(30)的入口的共同轴向方向(E)形成了最多等于该上游管(12)和该下游管(14)的最大偏转角(α)的一个非零角,从而保证,该会聚性截头圆锥形中间元件(28)的第三部分(34)在该上游管(12)和下游管(14)处于最多等于该最大偏转角(α)的一个非零相对角度位置时保持与该下游管(14)共轴。
5.如权利要求1-4中任一项所述的机动车辆排气管线(10),其特征在于,该上游管(12)的端部(22)具有大于该上游管的第一主直径(D1)的直径(D3)。
6.如权利要求1-4中任一项所述的机动车辆排气管线(10),其特征在于,该密封环(24)是由用石墨基粘合剂填装的不锈钢丝网制成的。
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