CN1780745A - 用于固定机动车辆排气系统的排气系统支撑装置 - Google Patents

用于固定机动车辆排气系统的排气系统支撑装置 Download PDF

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Abstract

在包括一内燃机、一齿轮箱、一排气系统和一个用于固定所述排气系统的排气系统支撑装置的机动车辆中，所述排气系统(2)通过所述排气系统支撑装置(1，7，8)而固定至发动机和/或齿轮箱(5)。根据本发明，所述排气系统支撑装置包括一个支撑构件(1)，该支撑构件的形式是一个由两个条型弹性板组成的叠层支撑件，所述弹性板以层叠组件的形式重叠起来并且在其至少一部分长度上可彼此相对移位。

Description

用于固定机动车辆排气系统的排气系统支撑装置
技术领域
本发明属于汽车工程领域，并且根据其类型涉及一种由内燃机驱动并包括一个用于固定排气系统的排气系统托架的机动车辆。
背景技术
迄今为止，机动车辆中的排气系统主要借助于橡胶悬架而固定于车辆浅盘形底板。这种固定方式的不利之处在于：橡胶悬架通常不会提供充分的减振，从而由马达和齿轮箱单元所发出的振动以及排气系统的自然振动传导至车辆的浅盘形底板。这样，在车辆内部空间内会出现振动和嗡嗡的噪声——这些振动和噪声在驾驶者和乘客看来是令人讨厌的。
发明内容
为了避免这些缺点，可考虑另外将所述排气系统相应地固定至所述马达壳体和齿轮箱壳体。该配置的目的在于：使用一个固定至马达或齿轮箱的托架，通过减振而减小排气系统的振动。
本发明基于以下目的：提供一种允许充分减振的排气系统托架，此外该托架能够以低成本实现并且重量轻。
根据本发明，这个目的由权利要求1中的技术特征实现。本发明的优选实施例在其后权利要求中列出。
根据本发明，满足以上要求的排气系统托架的特征在于：所述排气系统通过所述排气系统托架而固定至所述马达和/或齿轮箱，所述排气系统托架包括一个支撑构件，该支撑构件的形式为一个具有至少两个带状弹性板的板固定器，其中所述弹性板重叠起来而形成一个层叠组件并可以在其至少一部分长度上彼此相对移动。“板”在本发明中的意义是指长度显著地大于宽度且厚度显著地小于宽度的平面形状。
如果在板的层叠方向上出现由振动引起的偏移，考虑到由于此偏移而彼此相对移动的板的表面之间的摩擦，所述叠置的板将对所述振动进行减振。这样排气系统的振动将减小。由于其结构，这种类型的支撑构件一方面能够足够硬而实现充分的减振，另一方面，其能够具有足够的柔韧性而在强度方面满足热机械要求。
与具有相同总高度的单体结构式托架相比，仅具有根据本发明的板结构的托架可以承受排气系统相对于连接结构的受热延长。单体式托架具有比根据本发明板固定器更高的刚度并阻碍所述排气系统受热延长。这就是为什么在单体式托架上产生高应力并由于恒定的热冲击应力而最终可导致托架裂开的原因。
通过增加所述支撑构件中板的数量，可以有利地增加在任何偏移过程中相互摩擦的表面数目。增加在移位过程中相互摩擦的邻接表面数将导致减振效果增强，而减少邻接表面数将导致减振效果的减弱。这同样适用于板相互接触表面的增大。根据本发明，至少两个板层叠在支撑构件中。优选地设置三到五个板。
所述支撑构件的减振性能可由在偏移过程中相互摩擦的板的表面状态之有利地影响。摩擦表面是光滑表面时由于相对低的摩擦力而导致相应的低减振效果，而粗糙表面将增强减振效果。此外，在摩擦表面上设置一例如增大摩擦力的线性凸起部分的结构将是有利的。通过支撑构件中板的给定几何结构，相互邻接板表面的摩擦效果可以以所需的方式改变。
通过改变所述支撑构件中板的几何结构，其刚度可以以有利的方式变化。增大板的厚度而不改变板几何结构导致刚度增大，反之亦然。同样可以通过减少板的长度而不改变板几何结构而增大刚度，反之亦然。这同样适用于由板形成的支撑构件的总厚度(高度)以及所述支撑构件的长度。
也可以通过设计各板的轮廓而影响所述支撑构件的刚度和减振性能。这例如可以通过U型、T型或加强波纹而实现。轮廓可以连续或分段地提供。
所述支撑构件长度的改变进一步地对与由排气系统导致的热应力相关的使用寿命有影响。关于受热延长，当支撑构件的高度改变时这些将显现不同的效果。因此，所述支撑构件的高度和长度应考虑到这些方面而适当地选择。
由于根据本发明的用于将所述排气系统固定至马达和/或齿轮箱的支撑构件，可以在多个方向上以适当的方式有利地影响减振性能。通过另外借助于支撑构件的适当结构形状，可以采用本发明的一优选实施例而得到在所述方向上的可靠减振作用。为了该目的，在纵截面中来看，支撑构件因此可以具有一个弯角结构。此时，特别优选地，弯角结构是错开台阶形式的双重弯角结构。“错开台阶”在本发明的意义指的是这样一种结构，即如在纵截面中所见，所述结构的一端不位于该结构的另一端的切线延长线上。
在用于影响在所述方向上减振作用的可靠性的另外优选实施例中，如在纵截面中所见，所述支撑构件具有一个呈两个彼此镜像对称设置的错开台阶形式的四重弯角结构。具体地，这种结构不是为了提供偏移，即如在纵向上所见该结构的一端位于该结构另一端切线的延长线上。
所述支撑构件也可以具有螺旋结构。因此抵抗所述支撑构件扭转(旋转力)的刚度显著增强。
利用根据本发明的支撑构件，所述板可由奥氏体材料或铁素体材料构成。也可以采用满足机械和热机械耐用性方面要求的非铁材料、金属材料(例如碳纤维、塑料、铝等)。板同样也可以由弹簧钢制成。如果给定所述板或支撑构件的几何形状，适当材料的选择具体取决于刚度、减振效果和耐热性。为了该目的，所述板具体地可由相同材料或不同材料制成。所述板也可具有不同的厚度。
所述板以至少在其长度的一部分上可以彼此相对移动的方式相互固定，优选地通过螺纹连接、焊接或形状配合和/或强制配合而实现。在后一情况下，优选地存在一特别简单的实施例，在该实施例中板层叠组件中的一外侧板是带凸缘的从而在至少一前端和/或纵长侧边上夹紧所述支撑构件的板。因此，就刚度而言，可以实现非对称性。
例如，根据本发明的支撑构件可以通过焊接而直接地固定于所述排气系统和/或马达或齿轮箱壳体。根据本发明的支撑构件也可以通过支架而固定于所述排气系统。根据本发明的支撑构件可以通过设置于马达或齿轮箱侧上的托架而固定于所述马达或齿轮箱。在后一情况下，可以通过螺纹连接将支撑构件固定于设置在马达或齿轮箱侧上的上述托架或支架。
总之，可以确定：根据本发明的支撑构件允许以有利的方式改变减振性从而使得所述减振性在空间内不同方向上是不同的。在减振频率范围内可发生减振，且能够具体地通过板数、这些板表面之中在支撑构件偏移时相互摩擦的相关摩擦表面以及这些表面的状态而可以对减振因素产生影响。具体地是通过材料选择、板数以及其几何形状来影响刚度。在这点上，也可以改变具体设计以满足使用者在减振和刚度方面的要求。柔性板结构保证了支撑构件的热机械耐用寿命。
与用于排气系统的传统悬架系统相比，用于固定所述排气系统的本发明的系统价格合理，这是因为不再需要易于老化并必须遮护的弹性构件，如果必要的话，也不需要提供诸如振动平衡器或隔离构件之类的额外减振系统。
而且，布局是紧凑的，从而小的安装空间将足以把所述排气系统相应地固定于马达和齿轮箱。当需要维修时可以简单替换所述排气系统托架。与现有系统的连接是很容易的。有利的是，输气系统不会受损——否则例如在采用了隔离构件的情况下会引起关于密闭性、隔热性和耐用寿命方面的问题。
这就是为什么在使用隔离构件时需要额外的支撑构件来保证机械耐用寿命的原因。在理想情况下，根据本发明的板固定器可以替换所述隔离构件并相应地节省成本。
就节约重量而言，根据本发明的支撑构件优于带有振动平衡器的传统托架：假定传统振动平衡器的质量约为1kg，根据本发明的相当的支撑构件仅重大约250g——包括排气系统侧上的支架。
附图说明
通过参考附图借助于实施例对本发明进行更加详细的描述。
图1是根据本发明的排气系统托架的示意图。
图2示出根据本发明的支撑构件的第一实施例的纵截面(上部)和俯视图。
图3示出根据本发明的支撑构件的第二实施例，用于说明带弯角结构的形状。
图4示出根据本发明的支撑构件的第三实施例，其中所述板由一带凸缘的板夹紧。
图5示出根据本发明的支撑构件的俯视图，该俯视图用于示意性示出连接点(上部)；以及对根据本发明的支撑构件的一可能实施例所作的纵截面(下部)。
图6示出了根据图1到图5的支撑构件的示例性安装情况。
具体实施方式
首先参见图1，该图示出根据本发明设计并用于所述排气系统的托架的总体图示。
一内燃机具有一排气系统2，经由一匹配于上游导管3的排气集管4从一排气集管(未示出)向排气系统2提供废气，所述排气系统借助于根据本发明的板固定器形式的支撑构件1而固定至所述齿轮箱壳体5。所述齿轮箱壳体5通过发动机本体联接装置6而与发动机本体连接。在所述排气系统侧，所述支撑构件1借助于支架8固定至所述排气系统即固定至催化式排气净化器的漏斗状入口。支撑构件1和支架8通过焊接连接。在齿轮箱侧，根据本发明的支撑构件1通过托架7而固定于所述齿轮箱壳体5。将支撑构件1固定于所述支架7是由一螺纹连接件9实现的。所述支撑构件1包括三个彼此层叠的带状弹性板。如在纵截面中所见，所述支撑构件1具有错开台阶形式的双重弯角结构。
图2详细示出板固定器形式的支撑构件1的另一实施例。如由图2的上部视图即纵截面图可得知，所述支撑构件1包括三个单独的板10、11和12。单个板的厚度为d，而所述支撑构件1的高度h由三个单独的板的厚度获得。
图2中的下侧视图示出了由层叠的各板10、11、12组装而成的支撑构件1的俯视图。所述支撑构件长为l并且宽为b。附图标记13示出了所述支撑构件的纵向一端附近的位置，所述支撑构件在该位置连接于马达或齿轮箱壳体，而附图标记14示出了所述支撑构件的纵向另一端附近的位置，所述支撑构件在该位置连接于所述排气系统。
图3示出了根据本发明的支撑构件的另一个有利的实施例，用于说明支撑构件1的带弯角结构形状。在该实施例中并如在纵截面中所见，包括有两个板15、16的支撑构件1具有呈两个错开台阶形状的四重弯角结构，这两个错开台阶设置成彼此镜像对称。所述结构在拐角17、18、19和20是拐陡弯的。所述支撑构件的末端显示无偏移即结构的两端处于同一平面内。
图4示出了根据本发明的支撑构件1的再一有利的实施例，其中，各个板21、22、23通过一凸缘连接而彼此紧固。在该设置下，板21、22在其前端处被板23夹紧，并且如果适当的话在其纵长侧边也被板23夹紧，所述板23是支撑构件1的层叠组件中的外侧板。
图5(上图)示出了根据本发明的支撑构件的俯视图，其示意性并仅作为示例示出用于板相互固定的固定位置。因此，例如可以在两个纵长侧边上各自的三个固定点将板连接起来。同样可以在两个纵长侧边上各自的两个固定点将板连接起来。同样也可以在两个纵长侧边上各自的一个固定点将板连接起来，而这个固定点优选地设置在中间。在板的前端，板可以通过一个唯一的例如在中间或左手边或右手边的固定点而彼此固定。在每个情况下，板也可以在其前端通过两个固定点而彼此固定。
图5的下图，以纵截面示出根据本发明的支撑构件的实施例，其中板在每个端部通过两个固定点而在纵长侧边上彼此固定。任何形状配合和强制配合连接都是允许的(例如点焊、焊接、铆接、螺纹连接、钎接、胶合、磁铁)。
图6示出一具有上述设计的支撑构件1在一示意性图示的机动车辆K中的安装情况。除了用于排气系统2的托架设计之外，这个车辆以本身已知方式构造并具有一前马达M，前马达M设有一相连的散热器WK和一齿轮箱G。所述排气系统2例如包括一排气集管AK、一上游导管3、一催化式排气净化器Ka、一中间排气消声器MS和一个带有尾管的末端排气消声器ES；所述催化式排气净化器Ka与所述中间排气消声器MS连接，并且所述中间排气消声器MS通过排气管AR而与末端排气消声器ES连接。在这个方面，根据图6的机动车辆K对应于已公知的现有技术，从而不再需要进行进一步说明。
在其他实施例中，具有上述结构的支撑构件1用于支撑所述排气系统2，所述催化式排气净化器Ka借助于支撑构件而弹性地固定于所述齿轮箱壳体5。

Claims (18)

1.一种机动车辆，包括一内燃机、一齿轮箱、一排气系统和一个用于固定所述排气系统的排气系统托架，
其特征在于
所述排气系统(2)通过所述排气系统托架(1，7，8)而固定至马达和/或齿轮箱(5)，该排气系统托架包括一个板固定器形式的支撑构件(1)，该板固定器具有至少两个带状弹性板(10，11，12；15，16；21，22，23；26，27，28)，所述弹性板重叠起来而形成一层叠组件并且可以在其长度的至少一部分上彼此相对移动。
2.如权利要求1所述的机动车辆，其特征在于，从纵截面看所述支撑构件(1)具有弯角结构。
3.如权利要求2所述的机动车辆，其特征在于，从纵截面看，所述支撑构件(1)具有一个错开台阶形式的双重弯角结构。
4.如权利要求2所述的机动车辆，其特征在于，从纵截面看，所述支撑构件(1)具有一个四重弯角结构，该四重弯角结构的形式是两个彼此镜像对称设置的错开台阶。
5.如权利要求1所述的机动车辆，其特征在于，从纵截面看所述支撑构件具有螺旋状结构。
6.如上述权利要求中任一项所述的机动车辆，其特征在于，至少一个板由奥氏体材料制成。
7.如上述权利要求中任一项所述的机动车辆，其特征在于，至少一个板由铁素体材料制成。
8.如上述权利要求中任一项所述的机动车辆，其特征在于，至少一个板由弹簧钢制成。
9.如上述权利要求中任一项所述的机动车辆，其特征在于，所述板由不同材料制成。
10.如上述权利要求中任一项所述的机动车辆，其特征在于，所述板具有不同厚度。
11.如上述权利要求中任一项所述的机动车辆，其特征在于，所述板具有光滑的表面。
12.如权利要求1到10中任一项所述的机动车辆，其特征在于，所述板具有粗糙的表面。
13.如上述权利要求中任一项所述的机动车辆，其特征在于，所述板具有结构化的表面。
14.如上述权利要求中任一项所述的机动车辆，其特征在于，所述支撑构件的板通过螺纹连接、焊接或形状配合和/或强制配合连接而彼此固定在一起。
15.如权利要求14所述的机动车辆，其特征在于，所述板层叠组件中的一外侧板(23)带有凸缘而在至少一个前端和/或纵长侧边处夹紧所述支撑构件的板。
16.如上述权利要求中任一项所述的机动车辆，其特征在于，所述支撑构件具有三个、四个或五个板。
17.如上述权利要求中任一项所述的机动车辆，其特征在于，所述支撑构件(1)通过一支架(8)而固定至所述排气系统(2)。
18.如上述权利要求中任一项所述的机动车辆，其特征在于，所述支撑构件(1)通过托架(7)而相应地固定于所述马达和齿轮箱。
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