用于支撑车辆废气设备的支撑单元的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于支撑车辆的废气设备(18)的支撑单元，该支撑单元包括至少一个以轻金属压铸材料制成的支撑元件(26)。
【专利说明】
用于支撑车辆废气设备的支撑单元
技术领域
[0001]本发明涉及一种支撑单元，利用该支撑单元可以支撑将废气从车辆内燃机导出的废气设备。
【背景技术】
[0002 ]图1以原理图示出车辆的驱动系统1。该驱动系统1包括具有内燃机14和与该内燃机14联接的变速器16的驱动单元12。在内燃机14燃烧运行中产生的燃烧废气通过整体用18表示的废气设备被从内燃机14导出。所述废气设备18可以包括例如连接到内燃机14上的排气歧管或者可以通过该排气歧管连接到内燃机14上。
[0003]特别是在前置发动机车辆中，驱动单元12连同废气设备18或者连同该废气设备的一部分沿行驶方向设置在将客舱与发动机舱分开的前围24之前。废气设备18通过多个支撑单元20关于驱动单元12继而关于余下的车辆支撑在车辆的前部区域中、亦即承载在该车辆的前部区域上。废气设备18的不同区域本身也可以通过一个或多个此类的支撑单元20关于彼此支撑，以便在废气设备18本身中实现加固或提高的稳定性。废气设备18在此例如可以包括多个在局部也弯曲延伸的排气管或者催化转化器区或/和消声器区域及类似物。
[0004]在障碍物22沿箭头P1的方向撞击到车辆、特别是撞击到车辆前部区域上时，障碍物22加载驱动单元12并且使得该驱动单元朝向车辆前围24转移。基于废气设备18与驱动单元12经由支撑单元20的刚性联接，废气设备18、特别是该废气设备的设置在发动机舱中的区域也沿着箭头P2的方向朝向前围24转移。因为通常使用的支撑单元20由钢板材料制成，所以大都存在如下危险:由驱动单元12朝向前围24带动的废气设备18挤入前围24中或者穿透该前围并且因此可能引起客舱中严重的损伤和伤害。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，设定一种用于支撑车辆废气设备的支撑单元，利用该支撑单元能够实现对处在车辆中的人员来说在撞击时提高的安全性。
[0006]按照本发明，所述目的通过包括至少一个以轻金属压铸材料制成的支撑元件的、用于支撑车辆废气设备的支撑单元来实现。
[0007]用于按照本发明制成的支撑单元的轻金属压铸材料虽然具有非常高的抗拉强度并且因此适于在废气设备与例如车辆驱动单元之间建立非常稳固的连接。然而基于该材料的脆性，用于毁坏如此制成的支撑元件所需的冲击功相比于例如在由钢或钢板材料制成的支撑元件的情况下明显更小。这意味着，在撞击时基于按照本发明制成的支撑元件的可容易破坏性，废气设备可以从承载该废气设备的系统区域、也就是说例如驱动单元容易地脱联，并且因此显著减小废气设备连同驱动单元或通过驱动单元运动到乘员舱中的危险。
[0008]在按照本发明的支撑单元中，轻金属压铸材料可以含有铝或/和镁或者含有硅或/和铜或/和锌。特别有利的是:轻金属压铸材料可以是铝硅合金或铝镁合金或铝硅镁合金或铝硅铜合金。
[0009]为了能够将按照本发明的支撑单元或者该支撑单元的用轻金属压铸材料制成的支撑元件与不同的系统区域、也就是说例如在一侧与废气设备和在另一侧与车辆的驱动单元或类似物以简单的方式联接，可以设有设置用于固定连接到第一系统区域上的并且与至少一个支撑元件第一联接区域中已联接的或需联接的第一连接元件和设置用于固定连接到第二系统区域上的并且与至少一个支撑元件在第二联接区域中已联接的或需联接的第二连接元件。为了在此能够实现将支撑元件稳固地联接到连接元件上而提出，第一连接元件与支撑元件在第一联接区域中通过至少一个联接装置已联接或可联接，或/和第二连接元件与支撑元件在第二联接区域中通过至少一个联接装置已联接或可联接，其中，优选至少一个联接装置可以设计为螺栓。
[0010]为了在撞击的情况下在按照本发明的支撑单元中能够更好限定地引起该支撑单元的毁坏而提出:至少一个支撑元件具有至少一个额定断裂点区域。为了能够以简单的方式提供这样的预定断裂点区域而提出:至少一个额定断裂点区域具有横截面收缩部或/和凹部或/和贯穿支撑元件的开口。
[0011]本发明此外涉及一种用于车辆的驱动系统，该驱动系统包括具有内燃机的驱动单元和将燃烧废气从内燃机导出的废气设备，所述驱动系统此外包括至少一个具有上述构造的支撑单元。
[0012]在此例如可以规定:设有至少一个用于关于内燃机支撑废气设备的支撑单元;或/和所述驱动单元包括变速器并且设有至少一个用于关于变速器支撑废气设备的支撑单元；或/和设有至少一个用于关于废气设备的第二区域支撑废气设备的第一区域的支撑单元。
【附图说明】
[0013]接下来参照附图详细阐述本发明。其中:
[0014]图1以原理图示出用于车辆的驱动系统；
[0015]图2以其视图a)至c)分别示出支撑单元的和用于该支撑单元的支撑元件的不同的设计方式。
【具体实施方式】
[0016]图1以原理图示出驱动系统，在该驱动系统中可以使用按照本发明的支撑单元，以便关于驱动单元、也就是说例如关于内燃机或变速器来支撑废气设备，或者以便使废气设备本身中的不同区域互相支撑。就此而言，关于此类驱动系统的基本构造可以参照图1的上述实施方式。
[0017]图2a中示出支撑单元20的一个实例，该支撑单元可以应用在图1的驱动系统10中。支撑单元20包括支撑元件26，该支撑元件与第一连接元件28和第二连接元件30固定联接。这两个连接元件28、30例如可以如在附图中示出的那样构造成角状的，但是也可以具有任何其它几何设计。这两个连接元件优选由钢或钢板材料制成。连接元件28例如可以连接到作为第一系统区域的废气设备18上，而连接元件30例如可以连接到作为第二系统区域的内燃机14或变速器16上。这种连接例如可以材料锁合地实现、也就是说例如通过焊接实现，但是也可以通过拧紧或/和夹紧来实现。
[0018]支撑元件26可以具有例如长形延伸的带第一联接区域32的轮廓，在该第一联接区域中，第一连接元件28在使用第一联接装置34的情况下连接到支撑元件26上。第一联接装置34例如可以包括螺栓，该螺栓可以穿过第一连接元件28拧入到支撑元件26的第一联接区域32中的螺纹开口中。
[0019]在第二联接区域36中，支撑元件26与第二连接元件32通过第二联接装置38固定连接。第二联接装置38例如也可以构成为螺栓并且穿过第二连接元件30拧入到支撑元件26的第二联接区域36中。
[0020]支撑元件26在支撑单元20的按照本发明的设计中由轻金属压铸材料制成。支撑元件26在此可以用铝(Al)或/和镁(Mg)或者它们的合金制成。特别是可以使用下面的合金:八1519(:113^1]\%3^1]\%5^1]\%9^151101%^1^112(:111^15112。将轻金属压铸材料用于构造支撑元件26的实质性优点在于:该轻金属压铸材料的抗拉强度基本上类似于钢材料的抗拉强度，从而在常规运行中保障将废气设备稳固支撑或固定在车辆、特别是驱动单元10上。然而基于其脆性，该轻金属压铸材料在突然受载时显著比钢材料更容易破碎。特别是用于毁坏由轻金属压铸材料制成的支撑元件26所需的冲击功比在由钢材料制成的支撑元件的情况下的冲击功小4至5倍。基于在冲击负荷时该相对容易的可毁坏性，特别是在正面撞击时通过毁坏在图1中也可看到的支撑单元20的、将废气设备18联接到驱动单元12上的支撑元件26来将废气设备18尽可能地与驱动单元12分离。仅在废气设备借助排气歧管直接连接到内燃机14上的区域中保持联接。然而基于排气歧管的弯曲设计，该排气歧管比较容易变形。如果在这种状态下驱动单元12通过与车辆发生碰撞的障碍物22而向后朝向车辆内室、例如前围24运动，那么基于由支撑元件26的毁坏引起的废气设备18与驱动单元12的尽可能的脱联，废气设备18不跟随或者以较小的程度跟随驱动单元12的运动，从而显著减小废气设备18穿过前围24的危险。对此也有助于使得支撑并且以此加固废气设备18本身的一个或多个支撑单元20被同样毁坏，从而同样降低废气设备18本身的稳定性并且在废气设备18撞击到前围上时也通过使废气设备18本身变形而卸除一大部分能量。
[0021]除了设置用于支撑单元20的支撑元件26由轻金属压铸材料制成的设计之外，支撑元件26的造型也能够有助于在冲击负荷时能够更容易毁坏。因此可看到:在图2a)的实例中，支撑元件26以纺锤状的、例如旋转对称的凹形设计构造，从而例如在支撑元件26的纵向中心区域中设有提供额定断裂点区域40的最大的直径缩小部或者说收缩部。在图2b)和2c)的实例中，支撑元件26可以按基本上例如柱状的、优选圆柱状的设计构造。可以在外周区域上设有不同的刻槽或者说凹部42，或者该支撑元件26也可以设有贯穿的开口 44，所述开口有助于形成限定的额定断裂点区域40。因此可以通过一方面选择构造材料和另一方面选择造型来限定地影响按照本发明制成的支撑元件26的断裂性能，从而例如也可以以适配于安装地点或者适配于在驱动系统10中的需互相联接的系统区域的方式来使用不同的支撑元件26或者支撑单元20。
[0022]在支撑单元20或者以此制成的驱动系统10的上述按照本发明的构造中，当然可以结合单个或多个上述在结构上的设计特征来实现其它方面。因此，相应的支撑单元20的第一和第二连接元件28、30当然可以由不同材料制成并且可以构造有不同的造型以适配于待连接到其上的系统区域。如已经实施的那样，连接元件可以由钢材料、例如钢板材料制成。此外也可以将铝用作构造材料。为了保护连接元件28、30也免于受到腐蚀或热负荷，所述连接元件备选于基本未涂层的设计也可以被覆以涂层。当然，连接元件28、30可以一件式地成形或者可以多件式地制成。
[0023]为了保护按照本发明的支撑单元20的构造元件免于受到过度的温度负荷，可以在这些构造元件的互相的毗邻区域中设置例如隔热的元件、如由隔热材料或纤维复合材料制成的云母片、垫或板。单个或多个所述构造元件的外罩也可以具有此类材料。为了提供改善的腐蚀保护，一个按照本发明的支撑单元20的单个或多个所述构造元件例如可以涂有聚四氟乙烯或者塑料材料。另外，表面处理例如等离子体处理、阳极氧化、电镀都是可能的。原则上，构造元件也可以覆有防腐蚀合金。例如由云母材料或由橡胶材料制成的防腐蚀层的中间层也是可能的。
[0024]用以提供限定的断裂性能的支撑元件的特别是在图2a)至2c)中可看到的造型当然可以单独地或者以组合的方式设置。凹部42或者贯穿的开口 44特别是可以对称或非对称地设置在支撑元件26上。支撑元件26可以具有基本上旋转对称的、沿着该支撑元件的纵轴线方向长形延伸的轮廓。横截面例如可以圆形地、椭圆形地或者有棱角地构造。在支撑元件26特别是还为了满足其支撑功能而特别强烈地受载的地方可以设有材料加厚部。这例如在图2a)中可看到，支撑元件26在如下地方构造有较大的材料厚度，该支撑元件在这些地方借助于联接装置34、36联接到连接元件28、30上。
[0025]此外，为了装入使废气设备18本身稳定的支撑单元20而存在不同的可能性。因此，如在图1可看到的那样，支撑单元20的连接元件之一可以直接连接到废气设备18上，而另一个连接元件连接到另一支撑单元20的连接元件上。备选地，此类支撑单元20的两个连接元件可以直接连接到废气设备18上。
【主权项】
1.用于支撑车辆的废气设备(18)的支撑单元，该支撑单元包括至少一个以轻金属压铸材料制成的支撑元件(26)。2.按照权利要求1所述的支撑单元，其特征在于，所述轻金属压铸材料含有铝或/和镁。3.按照权利要求1或2所述的支撑单元，其特征在于，所述轻金属压铸材料含有硅或/和铜或/和锌。4.按照权利要求1至3之一所述的支撑单元，其特征在于，所述轻金属压铸材料是铝硅合金或者铝镁合金或者铝硅镁合金或者铝硅铜合金。5.按照权利要求1至5之一所述的支撑单元，其特征在于，设有用于固定连接到第一系统区域(18)上的并且在第一联接区域(32)中与至少一个支撑元件(26)已联接的或需联接的第一连接元件(28)和用于固定连接到第二系统区域(14、16、18)上的并且在第二联接区域(36)中与至少一个支撑元件(26)已联接或需联接的第二连接元件(30)。6.按照权利要求5所述的支撑单元，其特征在于，所述第一连接元件(28)与支撑元件(26)在所述第一联接区域(32)中通过至少一个联接装置(34)已联接或可联接，或/和所述第二连接元件(30)与支撑元件(26)在所述第二联接区域(36)中通过至少一个联接装置(38)已联接或可联接。7.按照权利要求6所述的支撑单元，其特征在于，至少一个联接装置(34，38)包括螺栓。8.按照权利要求1至7之一所述的支撑单元，其特征在于，至少一个支撑元件(26)具有至少一个额定断裂点区域(40)。9.按照权利要求8所述的支撑单元，其特征在于，至少一个额定断裂点区域(40)包括横截面收缩部或/和凹部或/和贯穿支撑元件(26)的开口。10.用于车辆的驱动系统，该驱动系统包括具有内燃机(14)的驱动单元(12)和将燃烧废气从内燃机(14)导出的废气设备(18)，所述驱动系统此外包括至少一个按照上述权利要求之一所述的支撑单元(20)。11.按照权利要求9所述的驱动系统，其特征在于，设有至少一个用于关于内燃机(14)支撑废气设备(18)的支撑单元(20);或/和所述驱动单元(12)包括变速器(16)并且设有至少一个用于关于该变速器(16)支撑废气设备(18)的支撑单元(20)，或/和设有至少一个用于关于废气设备(18)的第二区域支撑废气设备(18)的第一区域的支撑单元(20)。
【文档编号】F01N13/08GK105863797SQ201610081032
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月5日
【发明人】A·施皮特
【申请人】埃贝斯佩歇排气技术有限责任两合公司