CN107076339A - 自适应进气密封接头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃发动机的自适应进气接头，其包括具有立式肋的模制弹性管路本体，构造并且排列该立式肋，以在邻接管路本体的接头的面上提供连续并且足够大的接触力。固定到管路的压板使肋在密封表面上提供连续并且足够大的接触力，消除了对恒张力压板的需要并且改善进气接头密封，从而防止在冷环境下特别常见的泄漏。

Description

自适应进气密封接头
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，并且特别是，涉及内燃发动机的自适应进气密封接头。
背景技术
内燃发动机的进气管的设计主要取决于发动机室内的可用空间的大小。典型地，设计发动机室，以在为了达到最近发电机性能而从发动机室外采集新鲜空气的要求保持不变的情况下，使用几乎全部可用空间。在这方面，进气管变得更复杂，因为管路必须被轧制得通过各种角位置，从而避开发电机附件。众所周知，适当的管路敷设将减小发电机的声音。
传统管路敷设的问题是耦合管子之间的接头的密封。众所周知，经过一段时间，管子接头就松动，导致泄漏。如果泄漏发生在滤清系统之后，而且任何接头处的泄漏都能够改变燃烧过程的动态，则泄漏尤其成为问题，既影响发电机的效率，又影响噪声控制。
因为在发电机尺寸保持不变或者增大的同时发动机室的空间在减小，所以不断对进气管进行改善。
美国专利8,528,692公开了一种带到盖件的简化装接件的进气管。
美国专利No.6,553,953公开了在非编织物的模制体外形成的吸入管的管壁的至少一部分。该非编织物含有热塑树脂凝结剂。
美国专利No.6,959,678公开了一种用于制造进气装置的方法。该方法包含：保持部形成步骤、临时固定步骤、以及连结步骤。在保持部形成步骤，形成保持部。在临时固定步骤，多孔件由保持部保持。在连结步骤，保持部和多孔件连结在一起。在利用这种制造方法制造的进气装置中，利用保持部双重密封多孔件的外围部，该保持部是开口的外缘零件。因此，多孔件可靠覆盖开口，使得可靠降低进入的噪声。
美国专利No.7,191,750公开了一种进气歧管总成，该进气歧管总成包含：内壳，该内壳插入外壳中；以及盖子，该盖子密封外壳的开口端。内壳包含形成空气管道的分配器。激光设备沿着外壳的外表面，沿着对应于内壳的路径横移，以形成激光焊剂接头。本发明的进气歧管总成包含改善用于组装塑料进气歧管总成的激光焊剂接头总成的特征和方法。
美国专利No.7,322,381公开了一种管路主体，该管路主体被形成为空腔管状，其在内部具有进气通路，通过一体地连接由热塑性树脂形成的并且在第二对开体的管壁中具有在进气通路的内部与外部之间建立连通的开口的诸如第一对开体和第二对开体的多个对开体，使外部空气进入内燃发动机。
美国专利No.7,475,664公开了一种发电机进气歧管总成，其包含：第一部件，该第一部件具有第一配合表面；和第二模制塑料部件，该第二模制塑料部件具有第二配合表面。利用粘合剂，第二模制塑料部件粘接到第一部件。粘接强度超过第二模制塑料部件的强度。
美国公布No.2004/0226531公开了一种进气装置，其包含：进气管路，该进气管路设置有入口，通过该入口引入进气；空气冷却器，该空气冷却器布置于进气管路的下游侧上，用于过滤进入的空气；以及空气冷却器软管，该空气冷却器软管布置于空气冷却器下游侧上并且用于将已过滤的进入空气送到发电机的燃烧室，其中进入空气通路布置于入口与燃烧室之间。
美国公布No.2004/0226772公开了一种可渗透端口，该可渗透端口由孔径和多孔件构成，该多孔件用于覆盖设置于进气装置的进入通路部的一部分中的孔径。可渗透端口布置于进气管路的整个长度的中心位置与进气通路部的整个长度的中间位置之间的区域的至少一部分中。
美国公布No.2004/0231628公开了一种发电机进气歧管总成，其包含：第一部件，该第一部件具有第一配合表面；以及第二模制塑料部件，该第二模制塑料部件具有第二配合表面。利用粘合剂，第二模制塑料部件粘接到第一部件。粘接强度超过第二模制塑料部件的强度。
提供了一种用于汽车进气系统接头的自适应密封技术。
发明内容
自适应进气接头密封特征包括单个或者多个外周肋，将该肋模制为弹性管子的压紧面，布置该单个或者多个外周肋以在接头处提供连续并且足够大的接触力，从而保持适当密封。
本发明的目的是提供一种用于在进气接头处保持密封的自适应器件。
本发明的另一个目的是在密封面上面提供连续并且足够大的接触力，消除对恒张力压板的需要。
本发明的又另一个目的是改善进气排出接头，以防止发生冷环境下特别常见的泄漏。
本发明的又另一个目的是保持可接受的低装配力，否则，装配力受到过大密封球的不利影响或者包括密封界面的表面之间的干扰升高。
本发明的又另一个目的是消除对过度紧固用于保持密封力的压板的需要，该过度紧固的压板能够使压紧材料进一步畸变并且加重了泄漏的趋势。
根据下面的描述、示例和权利要求，与本发明有关的其他目的和进一步优点和好处对于本技术领域的技术人员显而易见。
附图说明
图1是带模制立式肋的管路的截面图；
图2是带压板的图1所示管路的截面图；
图3是橡胶管路、TPE管路或者TPV管路的透视图；
图4A是带方形顶肋的非固体区域的侧视图；
图4B是带圆形肋的非固体区域的侧视图；
图4C是具有与基底邻接的可压缩材料的替换实施例的侧视图；
图5是基于FEA规程在高温下改善设计的和非改善设计的密封接触力的比较曲线图；以及
图6是基于FEA规程在低温下改善设计的和非改善设计的密封接触力的比较曲线图。
具体实施方式
在此公开了本发明的详细实施例，然而，应当明白，所公开的实施例仅是本发明的举例说明，可以以各种方式实现本发明。因此，不把在此公开的具体功能详情和结构详情理解为限制，而仅理解为权利要求的基础和对本技术领域内的技术人员讲述以各种方式以实际上的适当详细结构采用本发明的说明基础。实际上已经证明，与不包括环形肋的管路设计相比，在此公开的实施例解决了严重的泄漏问题，然而，不包括环形肋的管路设计要求使用昂贵的恒张力压板。
现在参考图1，示出了管路10，其具有由特殊管件材料构成的构造。出于该讨论的目的，该构造的材料可以由橡胶、TPE(热塑性弹性体)、TPV(热塑性硫化胶)等等构成。管路可以由包含可二次注塑材料、共注塑材料或者连结材料的不同材料的组合构成。插孔式管路10具有带一系列肋14的侧壁12，围绕该管路的整个外周模制该一系列肋14。优选实施例中的肋14由在压缩时能够变形密封的橡胶材料的3个立式肋构成。立式肋14位于侧壁16与18之间，从而一旦安装就使压板保持在适当位置。
图2示出位于侧壁16与18之间、带压板20的立式肋14，该压板20压紧立式肋14，从而产生压缩并且对插孔式管路10与通常是刚性的内插管路件37之间形成的接头41产生密封。当在极端温度变化中使用车辆时或者在车辆陈旧后，邻接管状导管之间的接头的泄漏特别严重。发电机的循环能够导致传统管路承受压缩永久变形(compression set)，这导致界面处的密封力降低，因此，导致松动和泄漏。此外，邻接固体管路因为热诱导膨胀或者收缩、软化和塑料蠕变导致的形状变化能够由这种具有外周肋或者类似“锯齿”的肋的弹性管路克服。
当压板20被适当扭转时，立式肋14被稍许压缩。类似橡胶的材料常常呈现不可压缩的特性，并且当是固体时，在保持适当密封力的情况下，通常限制了材料的弹性的好处。当加了肋时，肋之间的空间能够由肋填充，因为它们在径向上被压板压缩而在横向上膨胀，因此，使得储存弹性力，在改变条件时，该弹性力能够用于保持与密封界面垂直的接触力。在努力优化储存弹性力和施加储存的弹性力的过程中，能够调节各肋的形状、肋之间的间隙的形状、肋的相对高度、并且甚至肋的材料特性。加肋过程中的变型能够在横向上和外周上，以适应因为肋的样式或者下面的管路结构产生的不均匀压板负荷。这样能够对固体配合表面因为直径、厚度、压板负荷、材料选择和热诱导负荷和形状变化等等导致的畸变提供增强的自适应性。凭直觉，对密封面添加的这些肋似乎显而易见，但是执行不佳，因为在组装和压紧时，它们往往折叠、弯扭或者卷起，因此，产生泄漏路径。在配合表面外采用肋防止发生该问题。能够调节它们的形状、尺寸和材料，从而调节相对于膛径畸变的位移，该膛径畸变随着直径、厚度和转矩负荷的不同而不同。振动、温度变化等等是通常导致接头泄漏的环境变化的例子，因为肋适应接头的变化而防止其发生。
图3是管路10的透视图，其中压板可位于脊16与18之间，以将管路10固定到装配于插孔端25中的尺寸适当的管路。在该实施例中，管路10是波纹状的，使得容易沿着该结构的长度弯曲。插孔端25容纳插入端，未示出该插入端，其与插孔端25的内表面对接。肋14容纳压板，以对插孔端施加压力，从而收纳插入端。
参考图4A，所示的管路10具有立式肋14，该立式肋14在肋14的下面或者围绕肋14限定非固体区域44，当压缩时，这样对接头提供阶梯负荷。肋14优选地由弹性体(橡胶、TPV、TPE等等)构造，并且作为基管路10的一部分模制其。
类似地，图4B即替换实施例示出具有非固体区域48的立式肋14，在压缩时，该非固体区域48对带平顶42的接头施加阶梯负荷。图4A所示的肋被示为平顶，并且在图4B中，被示为圆顶。在这两个实施例中，构造的材料47保持不变。图4C示出替换实施例，在该替换实施例中，替换可压缩材料(55)通过类似接合、二次注塑、焊接、机械紧固以及共注塑等等的典型制造方法与基管路邻接。这些说明强调管路转变为与恒张力压板类似的功能。未示出恒张力压板，其是公知的压板，其中压缩压板包含在压缩时挠曲的整体弹簧。然而，压板取决于适当安装，并且弹簧通常位于要求适当转矩的压板的特定外周段上，以获得适当密封。进行比较，本发明包含围绕管路的整个外围模制的肋，其中提供压缩的压板围绕阶梯的外围提供均匀压紧。
自适应进气接头用于内燃发动机，该内燃发动机包括：第一管状管路，该第一管状管路由具有至少一个插孔端的内表面和外表面限定；第二管状管路，该第二管状管路由具有至少一个插入物的内表面和外表面限定，构造并且排列该至少一个插入物，以装配于之间形成接头的所述插孔端中，所述插孔端具有至少一个围绕所述第一管路的外表面的外围布置的肋；以及压板，该压板位于所述肋上，其中压板外围的限制密封接头，由此，肋对接头提供恒压力，从而保持密封。
自适应进气接头包括第一管路本体(12)，该第一管路本体(12)具有内表面(15)和外表面(17)。内表面(15)在第一端(19)与插孔端(23)之间提供第一气流通路(21)。至少两个肋(14)位于插孔端(23)的外表面(17)的上方。第二管路本体(29)具有内表面(31)和外表面(33)。第二管路本体(29)的内表面(31)在插入端(35)与第二端(37)之间提供第二气流通路(32)，所述插入端(35)可插入具有插入端(35)的外表面(33)的第一管路本体(12)的插孔端(23)，构造并且排列插入端(35)的外表面(33)以与插孔端(23)的内表面(15)摩擦接合，从而形成接头(41)。压板(20)位于肋(14)的上方，其中紧固压板(20)，以压缩肋(14)，从而对接头(41)提供恒压力。第一管路本体(12)和第二管路本体(29)在第一端(19)与第二端(37)之间形成密封通路。
优选地，如果管路材料是柔性的或者由二次注塑或者共注塑形成，从而将诸如橡胶的第二柔性材料固定到插孔端，以锯齿形状提供峰(51)和谷(53)，则将肋(14)模制为管路(12)。峰(51)能够是圆的，也能够是平(42)的。肋可以包含位于所述肋(14)的两侧上的第一壁(16)和第二壁(18)。每个侧壁具有比肋(14)的高度(H2)大的高度(H1)，这样有助于定位压板，并且即使在车辆运动即非公路使用的情况下，仍使压板保持在接头的上方。
在优选实施例中，第一本体(12)和所述第二管路本体(29)是管状的。管路在发动机舱的布置控制该形状，并且该形状可以组合不同的形状，以满足应用。
自适应进气接头包含位于所述插孔端(23)的内表面(15)上的锁槽(61)。以锁销(63)的形状形成插入端(35)，构造并且排列该锁销(63)，以接合锁槽(61)。插入端的外部包含后壁(30)，用于在锁槽(61)与后壁(61)之间捕获插孔端(23)。肋(14)实质上是锯齿，以在紧固压板(20)时允许有可压缩性。实质上，可压缩区域对接头施加阶梯负荷。
图5是在高温下改善设计的和非改善设计的密封接触力的比较曲线图。曲线图的左侧示出与压紧面上的位置有关的相对表面接触压力。分析带3mm厚平密封件的插孔端(23)与带锯齿状肋、保持处于110C的温度的3mm厚平密封件的关系。
图6是在低温下改善设计的和非改善设计的密封接触力的比较曲线图。曲线图的左侧示出与压紧面上的位置有关的相对表面接触压力。分析带3mm厚密封件的插孔端(23)与带锯齿状肋、保持处于-40C的温度的3mm厚密封件之间的关系。
应当明白，尽管说明了本发明的特定形式，但是其并不局限于在此描述的和示出的具体形式或者布置。本技术领域内的技术人员应当明白，可以进行各种变更，而不脱离本发明的范围，并且不认为本发明局限于说明书中和在此包含的任何图和附图示出了什么和描述了什么。
本技术领域内的技术人员容易理解，本发明非常适合执行这些目标并且实现提及的以及其固有的目的和优点。在此描述的实施例、方法、过程和技术当前代表优选实施例，旨在举例说明，并且无意限制该范围。本技术领域内的技术人员想到包括在本发明的精神内并且由所附权利要求书的范围限定的对此变更和其他用途。
尽管结合特定优选实施例描述了本发明，但是应当明白，要求保护的本发明不应当不适当地局限于这些特定实施例。的确，本技术领域内的技术人员显而易见的对所描述的本发明的实施方式的各种修改旨在落入下面的权利要求的范围内。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于内燃发动机的自适应进气接头，包括：
第一管路本体(12)，所述第一管路主体(12)具有：内表面(15)和外表面(17)，所述内表面(15)在第一端(19)与插孔端(23)之间提供第一气流通路(21)；至少两个肋(14)，所述至少两个肋(14)位于所述插孔端(23)的外表面(17)上方；
第二管路本体(29)，所述第二管路本体(29)具有内表面(31)和外表面(33)，所述第二管路本体(29)的所述内表面(31)在插入端(35)与第二端(37)之间提供第二气流通路(32)，所述插入端(35)可插入具有所述插入端(35)的所述外表面(33)的所述第一管路本体(12)的所述插孔端(23)，构造并且排列所述插入端(35)的外表面(33)以与所述插孔端(23)的所述内表面(15)摩擦接合，从而形成接头(41)；以及压板(20)，所述压板(20)位于所述肋(14)的上方；
其中紧固所述压板(20)，以使所述肋(14)压缩，所述肋是弹性的，从而适应环境条件的变化，并且对所述接头(41)提供恒压力，所述第一管路本体(21)和所述第二管路本体(29)在所述第一端(19)与所述第二端(37)之间形成密封通路。
2.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中由二次注塑工艺形成所述肋(14)。
3.根据权利要求2所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述二次注塑工艺将橡胶或者弹性体固定到所述插孔端。
4.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述肋(14)由共注塑工艺定位。
5.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述肋(14)具有峰(51)和谷(53)。
6.根据权利要求5所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述峰(51)是圆形的。
7.根据权利要求5所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述峰是平的(42)。
8.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述第一管路本体(12)包含位于所述肋(14)的两侧上的第一壁(16)和第二壁(18)，每个所述侧壁具有比所述肋(14)的高度(H2)大的高度(H1)。
9.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述第一本体(12)和所述第二管路本体(29)是管状的。
10.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述插孔端(23)的内表面(15)包含锁槽(61)。
11.根据权利要求10所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中以锁销(63)的形状形成所述插入端(35)，构造并且排列所述锁销(63)，以接合所述锁槽(61)。
12.根据权利要求11所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述插入端的所述外部包含后壁(30)，用于在所述锁槽(61)与后壁(30)之间捕获所述插孔端(23)。
13.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述肋(14)是锯齿状的。

Claims (13)

1.一种用于内燃发动机的自适应进气接头，包括：
第一管路本体(12)，所述第一管路主体(12)具有：内表面(15)和外表面(17)，所述内表面(15)在第一端(19)与插孔端(23)之间提供第一气流通路(21)；至少两个肋(14)，所述至少两个肋(14)位于所述插孔端(23)的外表面(17)上方；
第二管路本体(29)，所述第二管路本体(29)具有内表面(31)和外表面(33)，所述第二管路本体(29)的所述内表面(31)在插入端(35)与第二端(37)之间提供第二气流通路(32)，所述插入端(35)可插入具有所述插入端(35)的所述外表面(33)的所述第一管路本体(12)的所述插孔端(23)，构造并且排列所述插入端(35)的外表面(33)以与所述插孔端(23)的所述内表面(15)摩擦接合，从而形成接头(41)；以及压板(20)，所述压板(20)位于所述肋(14)的上方；
其中紧固所述压板(20)，以使所述肋(14)压缩，从而对所述接头(41)提供恒压力，所述第一管路本体(21)和所述第二管路本体(29)在所述第一端(19)与所述第二端(37)之间形成密封通路。
2.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中由二次注塑工艺形成所述肋(14)。
3.根据权利要求2所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述二次注塑工艺将橡胶或者弹性体固定到所述插孔端。
4.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述肋(14)由共注塑工艺定位。
5.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述肋(14)具有峰(51)和谷(53)。
6.根据权利要求5所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述峰(51)是圆形的。
7.根据权利要求5所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述峰是平的(42)。
8.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述第一管路本体(12)包含位于所述肋(14)的两侧上的第一壁(16)和第二壁(18)，每个所述侧壁具有比所述肋(14)的高度(H2)大的高度(H1)。
9.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述第一本体(12)和所述第二管路本体(29)是管状的。
10.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述插孔端(23)的内表面(15)包含锁槽(61)。
11.根据权利要求10所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中以锁销(63)的形状形成所述插入端(35)，构造并且排列所述锁销(63)，以接合所述锁槽(61)。
12.根据权利要求11所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述插入端的所述外部包含后壁(30)，用于在所述锁槽(61)与后壁(30)之间捕获所述插孔端(23)。
13.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的自适应进气接头，其中所述肋(14)是锯齿状的。
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