CN105308278A - 用于端盖模块的铸造安装子结构 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆排气系统的端盖模块，该端盖模块包括外壳和内壳，外壳和内壳配合以限定内腔。外壳包括构造成用于附接至车辆结构的安装接口。铸造内部子结构安装在内腔内。内壳定位在内腔内，使得铸造内部子结构定位在内壳与外壳之间。

Description

用于端盖模块的铸造安装子结构
技术领域
本发明涉及一种端盖模块，该端盖模块将两个排气部件连接在一起，并且该端盖模块刚性地附接至车辆结构。
背景技术
排气系统是众所周知的并且与燃烧式发动机一起使用。排气系统包括排气管，排气管将热的排气从发动机输送到其他排气系统部件，例如催化转化器、消音器、共振器等。如已知的，催化转化器容纳催化剂，排气和过剩的空气穿过该催化剂以使得一氧化碳和碳氢化合物污染物被氧化成二氧化碳和水。
端盖安装模块将催化转化器连接至排气管。端盖安装模块包括使得该模块能够被安装至车辆结构如底盘的安装结构。
在一个已知的构型中，端盖安装模块由焊接在一起的多个冲压金属板部分形成。在操作期间，高负载力施加到催化转化器中，并且端盖安装模块在焊接接头接口特别是用于安装结构的那些接口上施加相当大的应力水平。这些应力水平能够导致焊接接头接口处的破裂，这不利地影响了部件的耐久性，并且能够导致过早的失效。
在另一个已知的构型中，端盖安装模块包括铸造成单件式部件的端盖本体。该单件式部件包括用于与催化转化器连接的安装接口和用于与下游排气管连接的安装接口。这种铸造端盖安装模块克服了冲压端盖安装模块的缺点；然而，这是以增加部件的重量为代价的。此外，具有铸造结构要求对外表面进行喷漆以避免生锈，这进一步增加了成本。
发明内容
在一个示例性实施方式中，用于车辆排气系统的端盖模块包括外壳和内壳，外壳和内壳配合以限定内腔。外壳包括构造成用于附接至车辆结构的安装接口。铸造内部子结构安装在内腔内，使得铸造内部子结构定位在内壳与外壳之间。
在以上所述的进一步的实施方式中，外壳由未喷漆的金属板形成。
在任何以上所述的进一步的实施方式中，外壳包括至少第一部分和第二部分。第一部分包括基部表面，基部表面包括安装接口，并且第二部分包括用于连接至第一排气部件的第一连接接口和用于连接至第二排气部件的第二连接接口。
在任何以上所述的进一步的实施方式中，铸造内部子结构靠在基部表面上，使得外壳的第一部分夹在车辆结构与铸造内部子结构之间。
在另一示例性实施方式中，用于车辆排气系统的端盖模块包括外壳，该外壳包括至少第一外壳部分和第二外壳部分。第一外壳部分包括构造成用于附接至车辆结构的安装接口。第二外壳部分限定了第一连接接口和第二连接接口。铸造内部子结构安装至第一外壳部分。内壳安装在第一外壳部分与第二外壳部分之间以限定在第一连接接口与第二连接接口之间延伸的排气通道。铸造内部子结构定位在内壳与第一外壳部分之间。
在任何以上所述的进一步的实施方式中，内壳包括至少第一内壳部分和第二内壳部分。第一内壳部分包括限定了排气通道的基部表面。第二内壳部分包括与第一连接接口对准的第一开口以及与第二外壳部分中的第二连接接口对准的第二开口。
在任何以上所述的进一步的实施方式中，在铸造内部子结构与第一内壳部分之间具有第一层绝热体，并且在第二外壳部分与第二内壳部分之间具有第二层绝热体。
在另一示例性实施方式中，车辆排气系统包括催化转化器、排气管、以及将催化转化器连接至排气管的端盖模块。该端盖模块包括上述变型中的任一种。
附图说明
图1是包括安装至车辆结构并且将催化转化器连接至排气管的端盖模块的车辆排气系统的示意图。
图2是结合了本发明的端盖模块的分解图。
图3是图2的端盖模块的立体图。
图4是图3的端盖模块的截面图。
具体实施方式
图1示出了车辆排气系统10，其中，排气从车辆发动机12被引导至包括催化转化器14的下游排气部件。如已知的，催化转化器14通过催化化学反应将排气中有毒的副产物转化为毒性较小的物质。催化转化器14包括基材16，基材16定位在具有排气入口20和排气出口22的壳体18中。当排气流过基材16时，污染物例如一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物以及氮的氧化物转化为毒性较小的物质，例如二氧化碳和水。
端盖模块24安装至催化转化器14的一端。端盖模块24包括接收来自排气管28的排气的入口26。此外，端盖模块24包括使得端盖模块24能够安装至车辆结构32如底盘的安装接口30。排气从发动机12流入排气管28中，然后流过端盖模块24并且进入催化转化器14中，气体在催化转化器14中离开出口22。来自出口22的排气随后被引导至另外的下游排气部件34，并且最终经由尾管排出至大气。
如图2所示，端盖模块24包括限定了内腔42(图3)的外壳40和定位在内腔42内的内壳44。外壳40包括安装接口30，安装接口30构造成用于附接至车辆结构32(图1)。铸造内部子结构46也安装在内腔42内。可以使用能够耐受车辆排气系统10的高温和腐蚀环境的任何合适的铸造材料，例如铸铁。内壳44定位在内腔42内，使得铸造内部子结构46定位在内壳44与外壳40之间，即夹在内壳44与外壳40之间。内壳44提供了至少部分地限定排气通道48(图4)的内表面。
在一个示例中，绝热体50安装在内壳44与外壳40之间的空气间隙中。适合于车辆排气系统10的高温和腐蚀环境的任何类型的绝热材料都可以在端盖模块24内使用。可选地，空气间隙本身也能够提供绝热效果。
外壳40包括至少第一部分40a和第二部分40b。第一部分40a包括基部表面52，基部表面52包括安装接口30，第二部分40b包括用于连接催化转化器14的第一连接接口54和用于连接至排气管28的第二连接接口56。第一连接接口54由形成在外壳的第二部分40b内的开口54a限定。第二连接接口56由形成在外壳的第二部分40b内的开口56a限定。
第一部分40a包括向上延伸的壁部58，壁部58从基部表面52的外周向外延伸以至少部分地限定内腔42。铸造内部子结构46靠在基部表面52上，使得外壳40的第一部分40a夹在车辆结构32与铸造内部子结构46之间。在一个示例中，外壳40包括金属板。该金属板优选地包括不锈钢，使得外壳40的外表面60无需喷漆，即，外表面60包括未喷漆表面。相比于先前的需要油漆涂层来防止生锈的铸造设计，这降低了成本。
内壳44至少包括第一部分44a和第二部分44b，第一部分44a和第二部分44b附接至彼此以形成排气通道48。第一部分44a包括基部表面62a和向上延伸的壁部62b，基部表面62a和壁部62b限定了排气通道48。第二部分44b限定了与外壳40的第二部分40b的第一连接接口54对准的第一连接接口64以及与外壳40的第二部分40b的第二连接接口56对准的第二连接接口66。第一连接接口64由形成在内壳44的第二部分44b内的开口64a限定。开口64a与外壳40中的开口54a对准。第二连接接口66由形成在外壳44的第二部分44b内的开口66a限定。开口66a与外壳中的开口56a对准。
在图2至图4中所示的示例中，外壳40的第一部分40a靠在车辆结构32的安装表面上。铸造内部子结构46靠在外壳40的第一部分40a的基部表面52上。第一层绝热体50a定位在铸造内部子结构46与内壳44的第一部分44a之间。内壳44的形成了内壳44的上部的第二部分44b随后装配到内壳44的第一部分44a上以形成排气通道48。第二层绝热体50b定位在内壳44的第二部分44b与外壳40的第二部分40b之间。因此，端盖模块24包括具有一体的铸造子结构的分层金属板的结构，相比于先前的全铸造设计，这种结构减轻了重量。此外，该铸造子结构通过将外壳40夹在车辆结构32上而将端盖模块刚性地保持在位。
在一个示例中，铸造内部子结构46包括具有第一组紧固件开口72的多个紧固件凸部70。外壳40包括与第一组紧固件开口72对准的第二组紧固件开口74。多个紧固件76被接纳在第一组紧固件开口72和第二组紧固件开口74中以将铸造内部子结构46和外壳40紧固至车辆结构32。因此，紧固件76通过位于铸造内部子结构46与车辆结构32之间的金属板保护层即外壳40的第一部分40a而将铸造内部子结构46刚性地紧固至车辆结构32。这获得了这样的安装结构，即铸造内部子结构46：该安装结构将端盖模块24在高的轴向载荷、扭转载荷和弯曲载荷下保持在位，但是还受到不需要喷漆的外部壳体即外壳40保护。
在一个示例中，排气管连接器80连接至外壳40的第二连接接口56。排气管连接器80包括附接至端盖模块24的圆筒形管头或套管。在一个示例中，排气管连接器包括至少一个传感器凸部82。传感器凸部82包括开口84，开口84构造成接纳用来测量或监控各种已知的排气特性中的任何排气特性的传感器。排气管28然后经由连接器80连接至端盖模块24。
如上所述，端盖模块24经由紧固件76刚性地附接至车辆结构32。端盖模块24的各种部件也通过各种附接方法中的任一种附接方法附接至彼此。例如，外壳40的第一部分40a和第二部分40b以及内壳44的第一部分44a和第二部分44b可以通过焊接或钎焊附接至彼此。在一个示例中，连接器80也通过焊接或钎焊附接至端盖模块24。
在一个示例中，端盖模块24按照如下方式组装。首先，将内壳44的第一部分44a和第二部分44b通过焊接、钎焊等附接至彼此。接下来，如果需要，将绝热体层50a、50b围绕内壳44定位。接下来，将内壳44通过焊接、钎焊等附接至外壳40的第二部分40b。然后，将铸造内部子结构46放置在外壳40的第一部分40a上和/或固定至外壳40的第一部分40a。最后，将外壳40的第一部分40a和第二部分40b附接至彼此。然后，能够将端盖模块紧固至车辆结构32。
在图1至图4中所示的构型中，外壳40的第一连接接口54限定了第一中心轴线A1，并且第二连接接口56限定了与第一中心轴线A1间隔开并平行的第二中心轴线A2。催化转化器14与第一中心轴线A1同轴而排气管28与第二中心轴线A2同轴。这提供了紧凑的、轻质的构型。
因此，端盖模块24包括金属板和铸铁的组合，该组合降低了成本和重量，但是相比于先前的设计仍然保持了必要的结构完整性。此外，端盖模块24提供了这样的功能优点：其具有快速的热惯性，使得该模块用作小的散热器并且耗费较短的时间来实现温度变化。本发明的端盖模块24还提供了额外的优点，即：外表面不需要喷漆，并且外表面在端盖模块24所受到的腐蚀操作环境中随时间而保持。此外，具有结构支撑/承载部，即，铸造内部子结构46，铸造内部子结构46在两侧上被内壳44和外壳40保护。因此，端盖模块24能够承受必要的操作载荷而不生锈。
尽管已经公开了本发明的实施方式，但本领域的普通技术人员将认识到的是，某些修改将落在本发明的范围内。因此，应该研究所附权利要求以确定本发明的真正的范围和内容。

Claims (20)

1.一种用于车辆排气系统的端盖模块，所述端盖模块包括：
外壳，所述外壳限定了内腔，其中，所述外壳包括构造成用于附接至车辆结构的安装接口；
铸造内部子结构，所述铸造内部子结构安装在所述内腔内；以及
内壳，所述内壳定位在所述内腔内，使得所述铸造内部子结构定位在所述内壳与所述外壳之间，其中，所述内壳限定了排气通道。
2.根据权利要求1所述的端盖模块，包括位于所述内壳与内部铸造结构之间的至少一层绝热体。
3.根据权利要求1所述的端盖模块，其中，所述外壳包括至少第一部分和第二部分，所述第一部分包括基部表面，所述基部表面包括所述安装接口，并且所述第二部分包括用于连接至第一排气部件的第一连接接口和用于连接至第二排气部件的第二连接接口。
4.根据权利要求3所述的端盖模块，其中，所述第一连接接口包括催化转化器连接接口，并且所述第二连接接口包括排气管连接接口。
5.根据权利要求3所述的端盖模块，其中，所述铸造内部子结构靠在所述基部表面上，使得所述外壳的所述第一部分夹在所述车辆结构与所述铸造内部子结构之间。
6.根据权利要求5所述的端盖模块，其中，所述铸造内部子结构固定至所述外壳的所述第一部分。
7.根据权利要求1所述的端盖模块，其中，所述内壳包括至少第一部分和第二部分，所述第一部分包括限定了所述排气通道的基部表面，并且所述第二部分限定了第一连接接口和第二连接接口。
8.根据权利要求1所述的端盖模块，其中，所述外壳包括具有未喷漆外表面的金属板。
9.根据权利要求1所述的端盖模块，其中，所述铸造内部子结构包括具有第一组紧固件开口的多个紧固件凸部，并且其中，所述外壳包括与所述第一组紧固件开口对准的第二组紧固件开口，并且所述端盖模块包括多个紧固件，所述多个紧固件被接纳在所述第一组紧固件开口和所述第二组紧固件开口中，以将所述铸造内部子结构和所述外壳紧固至所述车辆结构。
10.一种用于车辆排气系统的端盖模块，所述端盖模块包括：
外壳，所述外壳包括至少第一外壳部分和第二外壳部分，所述第一外壳部分包括构造成用于附接至车辆结构的安装接口，并且所述第二外壳部分限定了第一连接接口和第二连接接口；
铸造内部子结构，所述铸造内部子结构由所述第一外壳部分支撑；以及
内壳，所述内壳安装在所述第一外壳部分与所述第二外壳部分之间以限定在所述第一连接接口与所述第二连接接口之间延伸的排气通道，并且其中，所述铸造内部子结构定位在所述内壳与所述第一外壳部分之间。
11.根据权利要求10所述的端盖模块，其中，所述内壳包括至少第一内壳部分和第二内壳部分，所述第一内壳部分包括限定了所述排气通道的基部表面，并且所述第二内壳部分包括与所述第一连接接口对准的第一开口以及与所述第二外壳部分中的所述第二连接接口对准的第二开口。
12.根据权利要求11所述的端盖模块，包括位于所述铸造内部子结构与所述第一内壳部分之间的第一层绝热体以及位于所述第二外壳部分与所述第二内壳部分之间的第二层绝热体。
13.根据权利要求11所述的端盖模块，包括连接至所述第一连接接口和所述第二连接接口中的一者的排气管连接器，所述排气管连接器包括至少一个传感器凸部。
14.根据权利要求10所述的端盖模块，其中，所述外壳包括未喷漆的金属板。
15.根据权利要求10所述的端盖模块，其中，所述第一连接接口构造成用于附接至催化转化器，并且所述第二连接接口构造成用于附接至排气管。
16.一种车辆排气系统，包括：
催化转化器；
排气管；以及
将所述催化转化器连接至所述排气管的端盖模块，所述端盖模块包括：
外壳，所述外壳包括至少第一外壳部分和第二外壳部分，所述第一外壳部分包括构造成用于附接至车辆结构的安装接口，并且所述第二外壳部分限定了与所述催化转化器的第一连接接口以及与所述排气管的第二连接接口；
铸造内部子结构，所述铸造内部子结构安装至所述第一外壳部分；以及
内壳，所述内壳安装在所述第一外壳部分与所述第二外壳部分之间以限定在所述第一连接接口与所述第二连接接口之间延伸的排气通道，其中所述铸造内部子结构定位在所述内壳与所述第一外壳部分之间。
17.根据权利要求16所述的车辆排气系统，其中，所述第一连接接口限定了第一中心轴线，并且所述第二连接接口限定了与所述第一中心轴线间隔开并且平行于所述第一中心轴线的第二中心轴线。
18.根据权利要求16所述的车辆排气系统，其中，所述内壳包括至少第一内壳部分和第二内壳部分，所述第一内壳部分包括限定了所述排气通道的基部表面，并且所述第二内壳部分包括与所述第一连接接口对准的第一开口以及与所述第二外壳部分中的所述第二连接接口对准的第二开口，并且所述车辆排气系统包括位于所述铸造内部子结构与所述第一内壳部分之间的第一层绝热体以及位于所述第二外壳部分与所述第二内壳部分之间的第二层绝热体。
19.根据权利要求16所述的车辆排气系统，其中，所述铸造内部子结构包括具有第一组紧固件开口的多个紧固件凸部，并且其中，所述第一外壳部分包括与所述第一组紧固件开口对准的第二组紧固件开口，并且所述车辆排气系统包括多个紧固件，所述多个紧固件被接纳在所述第一组紧固件开口和所述第二组紧固件开口中，以将所述铸造内部子结构和所述外壳紧固至所述车辆结构。
20.根据权利要求16所述的车辆排气系统，其中，所述外壳包括未喷漆的金属板。
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