包括由不同材料制成的部件并具有改进的耐久性的排气系统组装单元的制作方法
【专利说明】包括由不同材料制成的部件并具有改进的耐久性的排气系统组装单元
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年I月16日提交的德国专利申请DE 10 2014 100472.8的优先权，该申请的全部内容在此作为参考并入。
技术领域
[0003]本发明涉及一种用于排气系统的组装单元，该组装单元包括不同材料制成的部件，该组装单元具有改进的耐久性。
【背景技术】
[0004]排气系统中使用由铸造材料、特别是铸铁以及金属板材制成的部件。由铸造材料制成的部件特别在应当形成连续可变传输或复杂流路时使用，而由金属板材制成的部件是当需要在特定长度上保持恒定的截面时使用的。由铸造材料制成的部件的一个例子是排气肘管，由金属板材制成的部件的一个例子是排气管。由铸造材料制成的部件与由金属板材制成的部件之间的连接经常通过钎焊或焊接的方式建立。由铸造材料制成并且与由金属板材制成的部件永久连接的部件在本文中指定为组装单元。
[0005]由于用铸造材料制成的部件与用金属板材制成的部件的热膨胀特性不同一这也可以归因于不同的壁厚，经常在用铸造材料制成的部件与用金属板材制成的部件之间的连接处出现可导致整体组装单元泄漏的问题。
【发明内容】
[0006]在此基础上，本发明的目的是提供一种排气系统的组装单元，该组装单元包括由不同材料制成的部件，该组装单元具有改进的耐久性。
[0007]该排气系统组装单元的实施例具有至少一个由铸造材料制成的连接漏斗和至少一个管，其中，该至少一个连接漏斗和该至少一个管两者都设计用于使热的废气流动穿过它们。所述至少一个连接漏斗具有管座(管插座，管插口)和至少一个支架。该支架布置在该管座的外侧。该管的连接部段紧固至该至少一个连接漏斗的支架。管座在这种情况下延伸超出该管的连接部段进入该管的内部，并且还与该管的内壁间隔开一个至少该管的单个壁厚的距离。
[0008]通过使所述管座延伸超出所述连接部段进入该管的内部并且与该管的内壁间隔开，所述管座充当相对于该连接部段的隔热件，因为在该管中被引导的热的废气被引导成了与该连接部段成一距离处穿过管座。在试验中，连接部段的温度因此可以降低100°c的绝对值或13%的相对值。
[0009]在本文中，管的连接部段限定成这样的管部段:该管部段平坦地抵靠连接漏斗的支架(该部段的表面位于其上或沿其延伸)或平行于该支架延伸。此外，连接部段包括所述管的这样的部段，即，该部段中有使该管紧固至该连接漏斗的支架的辅助剂例如钎焊或焊接的焊缝。
[0010]根据一个实施例，相应设计的连接漏斗在该管的两端的每一端处均被紧固，使得该组装单元总共具有两个连接漏斗。
[0011]根据一个实施例，所述至少一个连接漏斗具有三个或更多支架，这些支架布置成围绕所述管均匀分布。如果使用多个支架，则连接漏斗和管之间的连接部的气密性可以经由连接漏斗的主体来保证。
[0012]根据一个实施例，所述至少一个连接漏斗确切地具有一个支架，该支架具有环形或椭圆形(卵形)的横截面。这种支架非常适于保持具有圆形或椭圆形的横截面的管。
[0013]根据一个实施例，该管座具有环形或椭圆形的横截面，并因此非常适于布置在圆形或椭圆形横截面的管中。
[0014]根据一个实施例，所述至少一个连接漏斗的管座延伸超过所述管的连接部段进入该管的内部至少0.8cm，特别地至少1cm，特别地至少1.5cm，特别地至少2cm，更特别地至少3cm。根据一个实施例，连接部段和连接漏斗的长度是沿着平行于所述管的轴向方向或该管的对称轴线延伸的直线在所述连接漏斗的区域中测量的。已发现，这种确定尺寸的连接漏斗特别适于用作由铸造材料制成连接漏斗和管之间的连接部的隔热件。
[0015]根据一个实施例，所述至少一个连接漏斗的管座延伸超出所述管的连接部段进入该管的内部小于10cm，特别是不超过3cm。已发现，使管座的长度更长并不能使所述管和连接漏斗之间的连接部的隔热性进一步显著改进。根据一个实施例，所述至少一个连接漏斗的管座延伸超过所述管的连接部段进入该管的内部至少1cm，并且不超过2cm。
[0016]根据一个实施例，所述至少一个连接漏斗的管座与所述管的内壁隔开至少0.8mm,特别地至少1mm，特别地至少1.5mm，特别地至少3mm，特别地至少5mm，更特别地至少7mm。在这些距离处，可以防止由管座传送到连接部段的辐射热变得过大。
[0017]根据一个实施例，所述至少一个连接漏斗的管座与所述管的内壁分隔开小于3cm，特别地不超过7mm。已发现，更大的距离不再使隔热性进一步显著提高。此外，当管座和管的内壁之间的距离更大时，更强的废气涡流进入该处，从而可能出现向连接部段的增大的热传导。根据一个实施例，所述至少一个连接漏斗的管座与所述管的内壁间隔开至少1_，并且不超过5mm。
[0018]根据一个实施例，所述至少一个连接漏斗的管座具有第一部段，在该第一部段处该管座与该管的内壁相距恒定的距离。此外，所述至少一个连接漏斗的管座还具有第二部段，在该第二部段中该管座与该管的内壁相距一个相对于第一部段中的距离持续增大的距离。这里，第二部段邻近第一部段并且该第二部段布置于第一部段与所述连接漏斗的主体之间，管座的主体经由该第二部段与支架连接。这导致管座和支架之间的距离朝向所述管的端部增大，并在所述管的端部达到最大值。因此，可以保证的是，管座和支架之间的热输出是低的。
[0019]根据一个实施例，所述至少一个连接漏斗的管座具有这样的壁厚:该壁厚对应于所述管的壁厚的至少两倍、特别地至少五倍、更特别地至少10倍。因此，所述管的壁厚和所述管座的壁厚彼此有很大的不同。
[0020]根据一个实施例，所述至少一个连接漏斗的所述至少一个支架与管座共同具有U形横截面，由此，该“U”具有一个短的腿和一个长的腿。“U”的短腿形成支架，并且“U”的长腿形成管座。这两个腿都指向所述管，该U形的底部与所述管的内部流体连接。
[0021]根据一个实施例，所述管的连接部段和所述连接漏斗的支架之间的连接通过焊缝或钎焊缝建立。这样的连接能以成本有效且气密的方式建立。
[0022]根据一个实施例，所述至少一个连接漏斗的所述至少一个支架布置在该管的内侧或外侧，并与所述管在该管的纵向方向上重叠至少1mm，特别地至少2mm，更特别地至少3_。这种重叠有利于支架在所述管上的布置以及在连接漏斗与所述管之间提供气密连接。
[0023]根据一个实施例，所述管与所述至少一个连接漏斗的所述至少一个支架间隔开小于1.5mm、特别地小于1.0mm、更特别地小于0.5mm的距离。因此，在所述管和支架之间，仅存在微小的间隙，这有利于将所述管插入支架。如果该间隙过大，将难以使所述管气密地紧固至支架。此外，管在支架上的良好适配减少了焊缝或钎焊缝的负荷。
[0024]根据一个实施例，所述管座与所述至少一个连接漏斗的支架在它们的整个圆周上彼此连接，并且特别地以气密方式连接。
[0025]根据一个实施例，所述管由金属板材制成，特别地由钢板制成，更特别地由低合金钢板制成。这样的管的重量低，能以成本有效的方式制造，并因此被广泛应用于排气系统。
[0026]根据一个实施方案，所述至少一个连接漏斗的管座具有这样的长度:该长度对应于所述至少一个支架的长度的至少1.25倍，特别地至少1.5倍，特别地至少两倍、更特别地至少三倍。此处，该长度是平行于所述管的轴向方向或该管的对称轴线在所述连接漏斗的区域中测量的。
[0027]用于通过内燃机运行的车辆的排气系统的实施例具有排气肘管、尾管和上述组装单元。在这种情况下，该排气肘管设计成用于连接至内燃机，该尾管经由排气管与该排气肘管流体连接。此外，该组装单元的所述管和所述至少一个连接漏斗沿排气管线布置于该排气肘管和该尾管之间，因而与该排气肘管和该尾管都流体连接。
[0028]尽管上述排气系统的组装单元特别适于在乘用车中使用，但本发明并不限于在乘用车中的组装单元的使用。例如，排气系统的组装单元也可以用于机动卡车(货运卡车)。如果在机动卡车中使用，则上述限定的直径可以增加2.5倍至3倍。
[0029]在此，应该指出的是，用于列出本说明书和权利要求中的特征的术语“包含”、“有”、“包括”，“含有”和“具有”以及它们的语法变型可总的视为特征一例如工艺步骤、装置、区域、尺寸等一的非排他性列举，并且绝不排除其它或附加的特征或其它附加特征组的存在。