CN108150271A - 车辆排气系统隔离件及相关排气系统总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆中的排气系统隔离件，包括连接于车辆的车底的支架和至少一部分嵌于该支架之中的充气气囊，气囊在中间部位成型有至少一个贯穿孔来接收连接至排气系统的挂件。气囊具有环绕贯穿孔的密封腔以及与之相连的阀门，通过阀门可以调节气囊的气压值从而调节排气系统隔离件的刚度。本发明通过一款可变刚度的隔离件的设计满足了不同车型的排气系统隔离件设计需求。

Description

车辆排气系统隔离件及相关排气系统总成

【技术领域】

本发明总体上涉及车辆排气系统隔离件及相关排气系统总成。

【背景技术】

车辆通常包含有废气排放系统用于将车辆发动机运行中所产生的废气处理排放到空气中。废气排放系统通常包括排气管、消音器以及催化转化器等用于净化废气、消除噪音，并将净化后的废气引导至车辆后部的合适位置进行排放。废气排放系统通常需要通过支撑结构例如悬挂结构连接至车架或车体。为了防止发动机的振动通过废气排放系统传递至车身，通常会采用弹性的悬挂元件将排放系统与车身连接。悬挂元件通常采用实心的橡胶或其他弹性材料制成，以便于更好地隔离振动，有些设计中还会在橡胶的表面设置多种沟槽或突起以增强隔离效果。例如美国专利US7644911B2中公开了一种弹性隔离器包括弹性体，此弹性体限定从一侧延伸进入弹性体中的空隙和从相反侧延伸进入弹性体中的空隙。用于将弹性体连接至部件的一个构件位于两空隙内，并且，用于将弹性体连接至部件的另一构件位于两空隙外。两空隙重叠特定的距离，以确定隔离器的应力和刚度。

发明人认识到此类设计通常需要采用实心的橡胶或弹性隔离件，需要耗费较多的材料，结构复杂，安装步骤繁琐，而且对于不同的车辆类型需要调整橡胶或弹性件的设计来配置不同的应力和刚度以适配不同车辆的振动特性，不具有通用性。

又例如美国专利US4634088公开了一种包括空心体的弹性隔离器。空心体内充有空气和空心体的两个端面各设有挂耳，挂耳分别与设在车体和排气管上的挂钩连接。然而发明人认识到挂耳和挂钩的接触面积小并且会相互移动因而来自排气系统的振动不能有效吸收。

【发明内容】

根据本发明的一个方面，公开了一种车辆中的排气系统隔离件，包括连接于车辆的车底的支架和至少一部分嵌于该支架之中的充气气囊，气囊在中间部位成型有至少一个贯穿孔来接收连接至所述排气系统的挂件。

在一个实施例中，排气系统隔离件的支架可以包括两个在一端互相枢转连接的臂，其可以将气囊嵌于中间。支架的两个臂在另一端通过锁扣结构可分离地互相连接以便于放入气囊并将其锁定在所述支架之中。

在另一个实施例中，气囊可以为圆形且由弹性材料制成，且支架具有相对应的圆形内壁。

在另一个实施例中，气囊可以是密封的且填充有预定气压的气体，还可以包括阀门以充气以及调节气囊中的气压。气囊中的气体密封在一个环绕贯穿孔的密封腔中，或者可以密封在环绕所述贯穿孔的多个密封腔中，至少一个密封腔能够去除密封用于调节隔离件的刚度。

在另一个实施例中，由气囊的表面构成的贯穿孔的壁可以具有多个突起用于防止挂件从气囊上滑出。

根据本发明的另一个方面，公开了一种应用于具有车底的车辆上的排气系统，包括连接至挂件的排气管、连接至车辆车底的刚性支架以及至少部分嵌于该刚性支架之中的充气气囊，该气囊在中间部位成型有至少一个贯穿孔用于接收排气管的挂件。

在另一个实施例中，刚性支架可具有在一端互相枢转连接的两个臂，其两个臂均具有U型横截面，气囊可以嵌在两个臂之间。

在另一个实施例中，刚性支架的两个臂在另一端可以通过锁扣结构可分离地连接以将所述气囊锁定在刚性支架之中，两个臂在两端均连接时形成环形。

在另一个实施例中，气囊可以为圆形且由弹性材料制成，刚性支架可以具有相应的圆形内壁。

在另一个实施例中，气囊还可以具有阀门用于充气并调节气囊内的气压。

在另一个实施例中，气囊可以包括一个环绕所述贯穿孔的密封腔。气囊也可以包括多个环绕所述贯穿孔的密封腔，至少一个所述密封腔能够去除密封以调节气压。

在另一个实施例中，由气囊的表面构成的贯穿孔壁包括临近气囊第一主表面并沿着贯穿孔的圆周周边分布的第一组多个突起，以及临近气囊第二主表面并沿着贯穿孔的圆周周边分布的第二组多个突起，气囊第一主表面与所述气囊第二主表面相对，且第一组多个突起和第二组多个突起设置用于防止挂件从气囊上滑出。

在另一个实施例中，挂件可具有放置于充气气囊的贯穿孔内的连接部，该连接部具有截面积变化区，临近所述第一组多个突起和所述第二组多个突起的区域其截面积大于位于所述第一组多个突起和所述第二组多个突起的之间的区域的截面积。

根据本发明的另一方面，公开了一种车辆的排气系统隔离件，包括：环形刚性支架；将环形刚性支架连接至车辆的车底的连接件，连接件可以包括具有连接孔的边缘；以及位于刚性支架中的充气气囊，气囊可以为环形，气囊的贯穿孔设置用于接收连接至排气系统的挂件。在一个实施例中，气囊可以由弹性材料制成且具有阀门以控制气囊内的气体的压力从而改变所述气囊的刚度，所述气体可以为空气，氮气或惰性气体。

【附图说明】

附图1示出了连接在车辆车底的排气系统的一部分和排气系统隔离件。

附图2示意性地描绘了本发明一个或多个实施例中的车辆排气系统隔离件总成的立体图。

附图3示意性地描绘了本发明的一个实施例中的车辆排气系统隔离件的立体图。

附图4示意性地描绘了附图3中的实施例的展开图。

附图5示意性地描绘了附图2中的实施例的A-A’横截面。

附图6示意性地描绘了附图4中的一个实施例的气囊的B-B’横截面。

附图7示意性地描绘了附图6中的实施例的气囊安装结构。

附图8示意性地描绘了本发明的另一个实施例的气囊的B-B’横截面。

【具体实施方式】

参考附图时，请注意相同的标号用于指代相同的部件。在下文描述中，不同的操作参数和部件用于描述构造不同的实施例。这些具体的参数和部件将用作示例而并非意味着限定。

通过一个或多个实施例体现的本发明在改进车辆排气系统隔离件的装配和通用性方面具有显著的优点。更为具体地，带有气囊的车辆排气系统隔离件节省了需要使用的弹性材料例如橡胶的量，而且结构简单便于生产和安装，还可以通过调节气囊充气气压值来调节隔离件的硬度或刚度(stiffness)从而可以用同一款设计满足不同款车型的不同承重与隔离性能要求。

图1示出了连接在车辆车底1的排气系统2的一部分，示意性显示了隔离件10与车辆车底1和排气系统2的连接。如图所示，多个隔离件10沿车辆的长度方向设置及位于车辆车底1和排气管3的中间。排气管3上包括与多个挂件31。隔离件10的一端与车辆车底1连接及隔离件10的中间部分4与挂件31连接。即，排气系统2通过隔离件10与车辆车底连接。图1还示出了消音器5。如下所述，隔离件10的中间部分4包括气囊，气囊可设置为吸收特定车辆排气系统的振动。这样，来自排气系统2的振动可被消除或减少。

附图2为根据本发明一个或多个实施例的一种车辆废气排放系统的隔离件总成8的立体图。隔离件总成8包括隔离件10和挂件31。隔离件10包括支架20和嵌在支架20之中的气囊40，支架20可以通过螺栓铆接等方式连接于车辆底部。废气排放系统通过挂件31连接至气囊40从而悬挂于车辆上。

附图3、4、5、6为附图2中的实施例的不同视角的立体图,截面图或分解图。如图3和图4所示，支架20包含两个互相连接的臂21、22，臂21、22在一端23互相枢转连接，而在另一端24可以通过各自的锁扣结构25、26互相可分离地连接。具有可分离连接结构的两臂能够在安装过程中枢转打开，放入气囊40之后再将两臂21、22的另一端24通过各自的锁扣结构25、26紧密连接，从而将气囊40嵌在两臂之中。臂21、22可以为半圆形，在互相连接后可以形成具有对应于气囊40的外周形状例如环状的支架20。如图4和图5所示，臂21、22还可以具有U型或半圆形横截面，或对应于气囊40安装表面的任何形状，这样可以更好地与气囊40的表面契合并将气囊40牢固地嵌在其中。参考图3和图4，支架20还可以包括至少一个突缘28以及设在其上的安装孔27用于连接车辆的底部。支架20可以通过安装孔27铆接或以其他方式固定至车辆底部。支架20可以由刚性材料制成，例如不锈钢、铸铁、合金材料或硬质塑料等。相比于全部由弹性材料构成的排气系统隔离件，刚性支架可以为车辆排气系统连接至车辆底部提供更为牢固的支撑，而且刚性支架较橡胶等材质更不易老化。

现参考图3至图5，气囊40在中间部位成型有至少一个贯穿孔41用于接收排气管的挂件31，在某些特定的设计中也可以采用多个贯穿孔等结构以适配不同的废气系统挂件。在一些实施例中，气囊40可以具有一个环绕贯穿孔41的密封腔42，气囊中的气体密封在该密封腔42中，形成类似于游泳圈或轮胎的结构。由于气囊中存在空腔，相比于完全或主要部分由弹性材料构成的隔离件，本发明的设计使用了更少的材料，节约了成本。同时由于气囊40采用了气体密封腔结构，其弹性和隔离振动的性能较实心的隔离件也更好。此外，气囊40的贯穿孔41提供了较大的面积与排气系统的挂件接触。来自排气系统的振动先通过接触吸收再被整个气囊40吸收，因而能有效减少排气系统的振动。

参考图5和图6，气囊40可以为圆环形，具有互相相对的第一主表面43和第二主表面44，第一主表面43和第二主表面44，内表面45和外表面50。内表面45构成了贯穿孔41的壁。为了更好地固定挂件31防止其在使用过程中脱落，气囊40的贯穿孔41的内表面或贯穿孔壁45可以具有多个突起以增大摩擦、防止或阻碍挂件31滑动脱落。在一个具体实施例中，由气囊40的内表面构成的贯穿孔壁45包括临近气囊第一主表面43并沿着贯穿孔41的圆周周边分布的第一组多个突起46，以及临近气囊第二主表面44并沿着贯穿孔的圆周周边分布的第二组多个突起47。

参考图6，气囊40可以具有阀门48，其连接气囊40的密封腔42。阀门48可以位于气囊40的表面上任何合适的位置处。在附图2以及7所示的实施例中，阀门可位于气囊40接近支架20的枢转连接处23。阀门48可以进一步穿过支架20的表面。通过阀门48，可以在气囊40安装前或安装后向密封腔42内注入气体，例如空气、氮气或者惰性气体。通过阀门48还可以调节注入气体的气压值，从而将隔离件10设置成不同的刚度值以满足不同车型的设计要求。本发明采用统一的结构设计而通过注入气体的气压值不同来设置不同的隔离参数，可以满足不同车型的设计要求，提高了产品的通用性。

附图7示出了挂件的一个实施例，挂件31用于将排气系统悬挂于隔离件10之中从而将排气系统通过隔离件连接至车辆车底。挂件31可以与排气系统一体化成型，也可以与排气系统可分离地连接。挂件具有连接部32，其可以放置于气囊40的贯穿孔41之中。在一个具体实施例中，连接部32具有截面积变化区，临近贯穿孔41的第一组多个突起46和第二组多个突起47的区域33其截面积较大，而位于第一组多个突起46和第二组多个突起47的之间的区域34的截面积较小。这种截面积变化的连接部32可以更好地配合气囊贯穿孔41的结构，因为贯穿孔41的内壁并非为圆柱形，由于气囊密封腔充气的原因，贯穿孔41的内壁会向气囊中心凸出，呈现弧型，如附图7所示。此外位于贯穿孔41边缘的第一组多个突起46和第二组多个突起47与连接部32的较大截面积区域33和区域34在尺寸上可以有一定干涉，例如0.1mm–0.5mm，这样的尺寸设计可以进一步防止连接部32从贯穿孔41中滑落。并且，挂件31和气囊有较大的接触面积。在一些实施例中，连接部32的外轮廓配合贯穿孔41和第一组多个突起46和第二组多个突起47形成的轮廓。

附图8示出了本发明的气囊的又一实施例的一部分。在该实施例中，气囊400包括多个环绕贯穿孔41分布的密封腔421、422、423，和425，其由设置在气囊横截面的隔离壁424隔离形成。各个密封腔的大小可相同或不同，并可以充入相同或不同压力值的气体。各个密封腔均可以包含独立的密封调节装置427。密封调节装置427可以为阀门，也可以为由弹性材料形成的位于气囊上的突起或薄弱区，通过打开阀门，切除突起或划破薄弱区，可以去除其对应的密封腔的密封。通过选择性地去除一个或多个密封腔的密封，可以调节隔离件10中气囊400的刚度以满足不同车型的设计需求。该设计避免了现场充/放气调节气囊400的气压的步骤，但仍然可以根据需求随时调节气囊400的刚度，进一步提高了本产品的通用性。

在一个或多个实施例中，本发明公开的技术方案避免了现有的技术方案中利用实心的弹性材料制造隔离件而造成的材料浪费，利用了气囊结构来构成隔离件的主要部件，既节约了材料又提高了隔离振动的性能。气囊的贯穿孔与挂件的直接连接增加了接触面积能更有效地吸收振动并减少了隔离件与挂件之间的运动。此外，本发明公开的技术方案引入了阀门的设计，通过阀门来调节充气气压值从而调节隔离件的刚度以满足不同车型的设计需求，改变了目前一款车型一款隔离件的设计思路，用一款通用的隔离件设计满足多种车型的设计需求。因为能方便改变气囊的气压，本发明的隔离件可用于排气系统的研发阶段来确定气囊的最佳刚度。并且，通过使用不同的气体，可改变隔离件的动力刚度性能。而且，可以枢转连接的环形刚性支架结构和气囊贯穿孔的设计便于排气系统与隔离件的安装以及售后的拆卸与更换，进一步提高了工作效率。

然而，本领域技术人员通过本文、附图以及说明书能够做出各种修改、变化和改变而不背离本发明的实质和权利要求书所设定的保护范围。

Claims (20)

1.一种车辆中的排气系统隔离件，包括：

连接于所述车辆的车底的支架；和

至少一部分嵌于所述支架之中的充气气囊，其特征在于所述气囊在中间部位成型有至少一个贯穿孔来接收连接至所述排气系统的挂件。

2.根据权利要求1所述的排气系统隔离件，其特征在于所述支架包括两个在一端互相枢转连接的臂，且所述气囊嵌于所述两臂之中。

3.根据权利要求2所述的排气系统隔离件，其特征在于所述支架的两个臂在另一端通过锁扣结构可分离地互相连接以将所述气囊锁定在所述支架之中。

4.根据权利要求1所述的排气系统隔离件，其特征在于所述气囊为圆形且由弹性材料制成，且所述支架具有相应的圆形内壁。

5.根据权利要求1所述的排气系统隔离件，其特征在于所述气囊是密封的且填充有预定气压的气体。

6.根据权利要求5所述的排气系统隔离件，其特征在于所述气囊进一步包括阀门以充气以及调节气囊中的气压。

7.根据权利要求5所述的排气系统隔离件，其特征在于所述气囊具有一个环绕所述贯穿孔的密封腔。

8.根据权利要求5所述的排气系统隔离件，其特征在于所述气囊具有环绕所述贯穿孔的多个密封腔，至少一个密封腔能够去除密封用于调节气压。

9.根据权利要求1所述的排气系统隔离件，其特征在于由所述气囊的表面构成的所述贯穿孔的壁具有多个突起设置用于防止所述挂件从气囊上滑出。

10.一种具有车底的车辆的排气系统，包括：

挂件；

连接至挂件的排气管；

连接至所述车辆车底的刚性支架；

至少部分嵌于所述刚性支架之中的充气气囊，所述气囊在中间部位成型有至少一个贯穿孔用于接收所述排气管的挂件。

11.根据权利要求10所述的排气系统，其特征在于所述刚性支架具有在一端互相枢转连接的两个臂，所述两个臂具有U型横截面，且所述气囊嵌在所述两个臂之间。

12.根据权利要求11所述的排气系统，其特征在于所述刚性支架的两个臂在另一端通过锁扣结构可分离地连接以将所述气囊锁定在所述刚性支架之中，且所述两个臂在两端均连接时形成环形。

13.根据权利要求10所述的排气系统，其特征在于所述气囊为圆形且由弹性材料制成，所述刚性支架具有相应的圆形内壁。

14.根据权利要求10所述的排气系统，其特征在于所述气囊具有阀门用于充气并调节所述气囊内的气压。

15.根据权利要求10所述的排气系统，其特征在于所述气囊包括一个环绕所述贯穿孔的密封腔。

16.根据权利要求10所述的排气系统，其特征在于所述气囊包括多个环绕所述贯穿孔的密封腔，至少一个所述密封腔能够去除密封以调节气压。

17.根据权利要求10所述的排气系统，其特征在于由所述气囊的表面构成的贯穿孔壁包括临近所述气囊第一主表面并沿着所述贯穿孔的圆周周边分布的第一组多个突起，以及临近所述气囊第二主表面并沿着所述贯穿孔的圆周周边分布的第二组多个突起，所述气囊第一主表面与所述气囊第二主表面相对，且所述第一组多个突起和第二组多个突起设置用于防止所述挂件从所述气囊上滑出。

18.根据权利要求17所述的排气系统，其特征在于所述挂件具有放置于所述充气气囊的贯穿孔内的连接部，所述连接部具有截面积变化区，临近所述第一组多个突起和所述第二组多个突起的区域其截面积大于位于所述第一组多个突起和所述第二组多个突起的之间的区域的截面积。

19.一种车辆的排气系统隔离件，包括：

环形刚性支架；

将所述环形刚性支架连接至所述车辆的车底的连接件，所述连接件包括具有连接孔的边缘；以及

位于所述刚性支架中具有贯穿孔的充气气囊，

所述气囊为环形，所述气囊的贯穿孔设置用于接收连接至排气系统的挂件。

20.根据权利要求19所述的排气系统隔离件，其特征在于所述气囊由弹性材料制成且所述气囊具有阀门以控制所述气囊内的气体的压力从而改变所述气囊的刚度，所述气体为空气，氮气或惰性气体。