CN105229274A - 凸缘板及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种凸缘板（1）用于内燃发动机（2）的排气系统（2.1）的歧管（2.2）。所述凸缘板能够依靠作为安装层（1.1）的第一外层（1.1）并通过至少一个紧固件（2.3）被固定于所述内燃发动机（2）的排气出口连接件（2.4）上。所述安装层能够通过密封件（3）被至少部分直接或者间接抵靠于所述排气出口连接件（2.4）。所述凸缘板依靠作为持力层（1.2）的第二外层（1.2）被应用于所述紧固件（2.3），为了产生垂直作用于所述安装层（1.1）的保持力（F），以将所述安装层（1.1）密封地抵压于所述排气出口连接件（2.4）。所述凸缘板具有位于所述安装层（1.1）与所述持力层（1.2）之间的至少第一中间层（1.3），所述第一中间层与所述保持力（F）相关。在此，所述第一中间层（1.3）形成为空腔结构，其中所述空腔结构（1.3）具有沿平行于所述安装层（1.1）的方向延伸或者彼此相互靠近的单一或者多个壁部（1.4a、1.4b）。所述壁部设有沿平行于所述安装层（1.1）的方向测量的宽度b1以及沿垂直于所述安装层（1.1）的方向测量的高度（h1），其中h1>b1，其中所述不同的壁部（1.4a、1.4b）限定了朝向所述安装层（1.1）或者所述持力层（1.2）开放的若干腔体（1.5）；或者与所述安装层（1.1）以及所述持力层（1.2）共同限定了一个开放的腔体（1.5）。

Description

凸缘板及其系统
技术领域
本发明涉及一种凸缘板用于内燃发动机的排气系统的歧管以及包括该凸缘板的系统。所述凸缘板能够依靠作为安装层的第一外层并通过至少一个紧固件被固定于所述内燃发动机的排气出口连接件上。所述安装层能够通过密封件被至少部分直接或者间接抵靠于所述排气出口连接件。所述凸缘板依靠作为持力层的第二外层被应用于所述紧固件，为了产生垂直作用于所述安装层的保持力（F），以将所述安装层密封地抵压于所述排气出口连接件，所述凸缘板具有位于所述安装层与所述持力层之间的至少第一中间层，所述第一中间层与所述保持力（F）相关。
背景技术
德国专利DE3717989A1揭示了一种已知的用以汽车歧管的多层凸缘板，其包括第一层、第二层以及若干中间层。所述中间层设有光栅材料或者开孔薄板。作为替代方案，也可以在金属板的无应力区开孔来减轻凸缘板的重量。
德国专利DE2853722A1揭示了一种具有两个凸缘环的凸缘，其中在这两个凸缘环之间的空间里设有一个管路部分。所述管状部分的长度对应于两个环之间的最大高度。另外，在这两个凸缘环之间的空间里还设有发泡的合成材料。
德国专利DE10337156A1揭示了一种具有多孔金属内衬的排气管。
“作用在排气出口连接件上的保持力（F）”是指的是这样一种保持力（F），其产生通常向排气出口连接件的一个密封面延伸的至少一个分力。
发明内容
本发明的目的在于设计与提供一种改善热导率以及减轻重量的凸缘板。
本发明的目的是通过如下方案实现的：第一中间层形成为空腔结构，其中所述空腔结构具有沿平行于所述安装层的方向延伸或者彼此相互靠近的单一或者多个壁部，所述壁部设有沿平行于所述安装层的方向测量的宽度（b1）以及沿垂直于所述安装层的方向测量的高度（h1），其中h1>b1，其中所述不同的壁部限定了朝向所述安装层或者所述持力层开放的若干腔体；或者所述不同的壁部与所述安装层以及所述持力层共同限定了一个开放的腔体；或者所述第一中间层是由金属泡沫制成的。
通过应用空腔结构能够达到实质上减轻重量。此外，多层设计使得展望新型混合材料成为可能，特别是在一方面应用空腔结构，另一方面应用金属泡沫和/或陶瓷泡沫的情况下。应用薄片金属以及陶瓷或金属泡沫，尽管大幅减重，还能够一方面确保整体的规定刚度和实现密封所需的接触力；另一方面能够确保机械固定或歧管安装。金属及/或陶瓷泡沫、开孔泡沫及/或闭孔泡沫，只要他们的刚度具备提供密封所述凸缘板与所述排气出口连接件所需要的保持力（F），都可以考虑。
本发明的目的还可以通过如下系统来实现，所述系统包括用于内燃发动机的歧管或者排气系统，所述系统还包括上述的凸缘板。
提供另一中间层也能被证明是有利的。所述另一中间层形成了空腔结构，所述另一中间层具有沿平行于所述安装层的方向延伸的单一或者多个壁。
第二中间层的应用确保了材料的进一步变化，相对于第一中间层和另一中间层的组成。这可以从如下事实，即位于进一步外侧的另一中间层遭受较低的热应力，因此使选择不同的材料变得切实可行。即使选择了相同的材料，使用不同的体系结构大体上是可能的，尤其是这样的空腔结构设计。这尤其适用于展开空腔结构的壁的几何形状，换句话说，壁的高度与宽度的比率。
此外，如果将另一中间层由金属泡沫制成也是有利的。
原则上，不同的金属泡沫用于不同的层。可以选择如上文所述的相应的组成，例如根据各自的中间层受到的热应力。
就此而论，在所述第一中间层以及所述另一中间层之间设置分隔层也是有利的，其中所述分隔层是由薄片金属或者陶瓷制成的。
所述分隔层确保所应用的保持力实现完整和全表面的传输，使得力分别被均匀分布在两个层上。所述中间层也因此有支持的功能，使得被一个层所吸收的力能够通过中间层转向到另一中间层或者相邻的中间层上。
本发明中h1与b1所适用的如下比率关系非常重要：h1≥xb1，1.5≤X≤fmax，fmax≤20，fmax≤100，fmax≤500，fmax≤1000或者fmax≤2000。
h1与b1的比率一方面主要取决于所应用的保持力，另一方面取决于空腔结构的密度或者所述空腔结构的单个壁元素之间的距离。另一个需要提及的参数是从相对热的安装层开始直到相对冷的持力层的温度分布。
在本发明的设计与排布中，如果壁的高度（h4）以及宽度（b4）满足如下比率关系也是有利的：h4≥xb4，1.5≤X≤fmax，withfmax≤20，fmax≤100，fmax≤500，fmax≤1000或者fmax≤2000。
这同样相应的适用于另一中间层的空腔结构的设计。无论以上提到的比率为何，不同壁部之间的距离究竟怎样近当然也是非常重要的，因此这种重要性决定了能够接受的特定壁的安装压力。对于这些相邻或者平行排列的壁部，具体距离最好不超过的凸缘宽度三分之一。
本发明的如下设置也可能是有利的：另一中间层的高度（h4）大于所述第一中间层的高度（h1），或者所述第一中间层的h1/b1的比率小于所述另一中间层的h4/b4的比率。
如上文已经解释的那样，特别是基于各自中间层的适用温度级别，提供相对它们的形式具有不同设计的中间层的体系结构是可行的。根据上文所述的热应力，相对于使用不同材料的不同设计也是可行的。整体上稍弱一点或者弹性稍差的设计可以被选用于位于进一步外侧的另一中间层，因为根据低热应力，它需要较低的刚度。
将一个或者多个由金属泡沫所制成的中间层与一个或者多个由空腔结构所制成的中间层进行混合也是有利的。这些中间层可以被由薄片金属或者陶瓷所制成的分隔层将其隔开。
当然，后者也包括空腔结构与金属泡沫结构的结合。根据其物理性能，所述中间层必须被安排在多层凸缘板中，最好是通过相应的分离层互相分离。总而言之，这可以导致材料的各种混合在稳定性和重量方面均符合要求的规范。
附图说明
本发明其它的优势以及细节，在权力要求和说明书中加以说明且在附图中示出。附图中：
图1a是具有空腔结构的凸缘板沿图1b中B-B剖面的剖面图；
图1b是沿图1a中A-A剖面的俯视图；
图2是图1b中的空腔结构于另一实施方式中的俯视图；
图3是具有双层中间层的另一实施方式的剖面图；
图4是关于空腔结构再一实施方式的透视图；
图5是具有排气系统、歧管以及凸缘板的内燃发动机的示意图。
具体实施方式
图1a显示了一种根据图1b中B-B剖面的凸缘板1。所述凸缘板1包括作为第一外层的安装层1.1、作为第二外层的持力层1.2以及位于或者安排在这两个外层之间的第一中间层1.3。所述凸缘板1能够藉由所述安装层1.1与例如内燃发动机2的气缸盖2.4相抵压。通常，凸缘板1与气缸盖2.4之间通过使用密封件3来实现。
所述第一中间层1.3设有如图1b所示的蜂窝状空腔结构。该空腔结构基本上包括单一或者多个壁1.4，所述壁1.4形成了若干具有六边形空腔1.5的蜂窝结构。所述空腔1.5的周围被不同的壁部1.4a、1.4b所定界。根据图1b中的具体实施例，前述壁1.4具有高度h1以及宽度b1。在本实施方式的阐述中，高度h1与宽度b1的比率大约为20。
根据图1b所示，位于安装层1.1边缘的空腔1.5’，其并不是完整的六边形，没有被所述壁1.4的壁部1.4a、1.4b、或者所述安装层1.1、或者所述持力层1.2所限定边界。所述空腔1.5’是侧向开放的，除非使用单独的框体来定界。
在图2所示的实施方式中，还包括一个漩涡状或者螺旋状的壁1.4。所述壁1.4连同所述安装层1.1以及所述持力层1.2一起限定了螺旋状的空腔，所述空腔形成一个通道。在这种空腔结构中，所述壁1.4各自的壁部1.4a、1.4b连同所述安装层1.1以及所述持力层1.2一起限定了一个开放式的螺旋状的空腔1.5。
在图2所示的实施方式中，除了所述第一中间层1.3之外，还包括另一中间层4。所述第一中间层1.3具有高度h1，所述另一中间层4具有高度h4，其中高度h4大于高度h1。图3中左边部分的空腔结构已经在图1a、图1b、图2以及图4中显示出来了。根据图3中右边部分所示，所述中间层1.3、4是由金属泡沫制成、不具有壁部的不同结构。在未图示的实施方式中，所述高度h1与高度h4也可以相同，或者高度h1也可以大于高度h4。
另一中间层4各自的壁1.4或者壁4.1，或者金属泡沫层1.3、4在设计时需要根据保持力F的各自要求来选择。在如图3中左边部分的空腔结构的情况下，这不仅仅适用于高度h4与宽度b4的比率或者高度h1与宽度b1的比率，也适用于壁所使用的材料，例如薄片金属或者陶瓷。
作为另一实施方式，图4显示了具有波浪形的壁图形的另一中间层4，其具有高度h4以及宽度b4。所述壁图形形成了相应形状的空腔结构。
图5显示了一种系统的示意图，所述系统包括具有气缸盖或者排气出口连接件2.4的内燃发动机2。具有歧管2.2的排气系统2.1被安装于所述气缸盖或者排气出口连接件2.4上。通过若干作为紧固螺丝的紧固件2.3，所述歧管2.2依靠凸缘板1与所述气缸盖2.4实现连接。所述凸缘板1与所述气缸盖2.4之间设有密封件3。所述螺丝或者紧固件2.3被设计为，至少部分通常延伸至所述气缸盖2.4或者它的密封面所产生的至少一个保持力F，能够将凸缘板1与气缸盖2.4固定连接。在出口的区域，所述安装层1.1被向外引导且被连接于所述歧管2.2，从而使位于安装层1.1与密封件3之间的区域以及位于安装层1.1与歧管2.2之间的区域能够达到所要求的密封性。所述密封力是通过所述螺丝2.3、持力层1.2以及中间层1.3所获得的。
参考标记列表

Claims (12)

1.一种凸缘板（1）用于内燃发动机（2）的排气系统（2.1）的歧管（2.2），所述凸缘板（1）能够依靠作为安装层（1.1）的第一外层（1.1）并通过至少一个紧固件（2.3）被固定于所述内燃发动机（2）的排气出口连接件（2.4）上，所述安装层（1.1）能够通过密封件（3）被至少部分直接或者间接抵靠于所述排气出口连接件（2.4），所述凸缘板（1）依靠作为持力层（1.2）的第二外层（1.2）被应用于所述紧固件（2.3），为了产生垂直作用于所述安装层（1.1）的保持力（F），以将所述安装层（1.1）密封地抵压于所述排气出口连接件（2.4），所述凸缘板（1）具有位于所述安装层（1.1）与所述持力层（1.2）之间的至少第一中间层（1.3），所述第一中间层（1.3）与所述保持力（F）相关，
其特征在于：
所述第一中间层（1.3）形成为空腔结构（1.3），其中所述空腔结构（1.3）具有沿平行于所述安装层（1.1）的方向延伸或者彼此相互靠近的单一或者多个壁部（1.4a、1.4b），所述壁部设有沿平行于所述安装层（1.1）的方向测量的宽度（b1）以及沿垂直于所述安装层（1.1）的方向测量的高度（h1），其中h1>b1，其中所述不同的壁部（1.4a、1.4b）
a)限定了朝向所述安装层（1.1）或者所述持力层（1.2）开放的若干腔体（1.5）；或者
b)与所述安装层（1.1）以及所述持力层（1.2）共同限定了一个开放的腔体（1.5）。
2.一种凸缘板（1）用于内燃发动机（2）的排气系统（2.1）的歧管（2.2），所述凸缘板（1）能够依靠作为安装层（1.1）的第一外层（1.1）并通过紧固件（2.3）被固定于所述内燃发动机（2）的排气出口连接件（2.4）上，所述安装层能够通过密封件（3）被至少部分直接或者间接抵靠于所述排气出口连接件（2.4），所述凸缘板（1）依靠作为持力层（1.2）的第二外层（1.2）被应用于所述紧固件（2.3），为了产生垂直作用于所述安装层（1.1）的保持力（F），以将所述安装层（1.1）密封地抵压于所述排气出口连接件（2.4），所述凸缘板（1）具有位于所述安装层（1.1）与所述持力层（1.2）之间的至少第一中间层（1.3），用以传递所述保持力（F），
其特征在于：
所述第一中间层（1.3）是由金属泡沫制成的。
3.根据权利要求1所述的凸缘板（1），其特征在于：还包括另一中间层（4），所述另一中间层（4）形成了空腔结构，所述另一中间层（4）具有沿平行于所述安装层（1.1）的方向延伸的单一或者多个壁（1.4）。
4.根据权利要求2所述的凸缘板（1），其特征在于：还包括另一中间层（4），所述另一中间层（4）是由金属泡沫制成的。
5.根据权利要求3或4所述的凸缘板（1），其特征在于：还包括位于所述第一中间层（1.3）以及所述另一中间层（4）之间的分隔层（5），其中所述分隔层（5）是由薄片金属或者陶瓷制成的。
6.根据权利要求1、3或5所述的凸缘板（1），其特征在于：h1与b1所适用的比率关系如下：
h1≥xb1，1.5≤X≤fmax，fmax≤2000。
7.根据权利要求3，5，6中任意一项所述的凸缘板（1），其特征在于：还包括具有高度（h4）以及宽度（b4）的壁（4.1），所述高度（h4）与宽度（b4）所适用的比率关系如下：
h4≥xb4，1.5≤X≤fmax，fmax≤2000。
8.根据权利要求7所述的凸缘板（1），其特征在于：所述另一中间层（4）的高度（h4）大于所述第一中间层（1.3）的高度（h1），或者所述第一中间层（1.3）的h1/b1的比率小于所述另一中间层（4）的h4/b4的比率。
9.根据权利要求1，3，5至8中任意一项所述的凸缘板（1），其特征在于：至少一个中间层（1.3、4）是根据权利要求4中金属泡沫制成的。
10.根据权利要求2，4，5中任意一项所述的凸缘板（1），其特征在于：至少一个中间层（1.3、4）形成为根据权利要求3或6中的空腔结构。
11.一种系统，包括用于内燃发动机（2）的歧管（2.2）或者排气系统（2.1），所述系统包括前述任一权利要求所述的凸缘板（1）。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于：所述歧管（2.2）机械连接于所述安装层（1.1）。
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