用于车辆尾气后处理系统的固定夹具的制作方法

本实用新型涉及一种用于车辆尾气后处理系统的固定夹具，特别是一种能够减小乃至消除应力集中问题的固定夹具。
背景技术：
：在车辆中通常使用直列式尾气后处理系统(ATS)(图1中主要以附图标记1示出)以满足柴油机欧VI排放法规的相关规定。直列式ATS系统1包括通常被成一直线设置并且通过管道和锥形筒连接的DOC(柴油机氧化催化器)、DPF(柴油颗粒过滤器)、混合单元和SCR(选择性催化还原)单元。该直列式ATS系统1通常借助于一系列支架11和夹具12以固定的方式安装在车辆的车架(图中未示出)上，如图1中所示。在车辆行驶期间，通常会由于加速、刹车、颠簸等车辆行为在ATS系统1上产生动态载荷，该动态载荷随后被传递到用于固定该ATS系统1的支架11和夹具12上。下面仅参照夹具12进行说明。夹具12包括上支架和下支架。上支架和下支架通过诸如焊接之类的方式沿上支架和下支架之间的接触区域的边缘彼此连接，从而在两者之间形成附接区域(在利用焊接的情况下，该附接区域为焊缝区域)。随着上述动态载荷的产生，该动态载荷的作用结果是趋向于将上下支架彼此撕裂开。这种撕裂作用施加在该附接区域上，从而在该附接区域的某些点处产生局部应力。随着动态载荷的增大，局部应力相应地增大，从而导致夹具12通常易于受到局部应力的影响并且易于受损，从而在附接区域(特别是该焊缝的起始区域和收弧区域)上出现凹坑，继而影响附接效果，最终使夹具12失效。技术实现要素：本实用新型的目的是降低乃至避免在夹具的上下支架之间的附接区域(例如，焊缝区域)上存在的失效风险。本实用新型的另一目的是将夹具的上述区域上的峰值应力降低到安全程度，即，对于预定道路载荷状况而言，用于夹具的安全设计标准为所感生的应力应≤该夹具的塑性应变的1％。本实用新型提供了一种用于车辆尾气后处理系统的固定夹具。该固定夹具包括上支架和下支架。上支架包括用于与下支架相接触的接触区域。该接触区域设置有呈开口的形式的应力集中缓解部。上支架沿该应力集中缓解部的周边附接于下支架。根据本实用新型的一个实施例，应力集中缓解部为贯穿接触区域的材料厚度的槽孔。优选地，该接触区域为上支架的翼部。根据本实用新型的另一实施例，槽孔呈圆形、椭圆形或任何圆角多边形。优选地，槽孔呈跑道形。根据本实用新型的再一实施例，槽孔的沿下支架的轴线方向的轴向宽度不大于下支架的沿该轴线方向的轴向宽度。优选地，上支架的沿下支架的轴线方向的轴向宽度与下支架的该轴向宽度相等。根据本实用新型的又一实施例，槽孔的边缘与其各自最为靠近的接触区域的对应边缘之间的距离不小于上支架的材料厚度。其中，槽孔的边缘为槽孔的沿下支架的轴线方向的两个边缘和沿下支架的圆周方向的两个边缘。根据本实用新型的再一实施例，上支架与下支架之间的附接为焊接。利用根据本实用新型提供的用于车辆尾气后处理系统的固定夹具，缓解了因车辆的动态载荷在夹具上所导致的应力集中，从而缓解了在夹具上的附接区域上存在的失效风险。附图说明通过下列附图，本实用新型的一个及其它优点将变得明显。在所有附图中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的部件。附图中：图1为根据现有技术的带有用于固定的支架和夹具的车辆用尾气后处理系统的立体示意图；图2为图1中所示的车辆用尾气后处理系统所使用的根据现有技术的夹具的立体图；图3是图2中所示夹具中的上支架的FEA模拟应力图；图4是图1中所示的车辆用尾气后处理系统所使用的根据本实用新型的夹具的立体图；图5是图4中所示夹具中的上支架的FEA模拟应力图。具体实施方式首先参见图2，图2为图1中所示的车辆用尾气后处理系统1所使用的根据现有技术的夹具12的立体图。夹具12包括上支架121和下支架122。上支架121为大致呈U形的一体件，其可由薄板金属(例如不锈钢)之类的材料弯折而成。该上支架121包括：平坦的底部1211，其上于大致居中的位置设置有通孔12110，用于将上支架121例如通过螺钉和螺母等之类的紧固件以螺接的方式固定在车辆的车架(图中未示出)上；和从该底部1211的相反两端大致垂直地延伸出的两个臂1212。这两个臂1212各自大致呈L形，其包括大致垂直于底部1211的臂本体12121和大致垂直于臂本体12121以相对于彼此背向延伸的两个翼部12122。这两个翼部12122用于与下支架122接触，以便通过将翼部12122以焊接之类的固接方式附接于下支架122来实现上支架121与下支架122之间的相对固定。对于单个翼部12122而言，该焊接仅发生在该翼部12122的三个边缘(即，沿下支架122的轴线方向定位的两个边缘以及远离另一翼部12122的一个边缘)处，从而形成如图2中所示的同样大致呈U形的焊缝123。该下支架122的轴线方向是指将使用该下支架122加以固定的管道(未示出)的轴线方向。下支架122的沿其轴线方向的轴向宽度不小于上支架121沿同一轴线方向的轴向宽度。优选地，上支架121的轴向宽度与下支架122的轴向宽度相同。下支架122大致呈环形，以环抱住所要固定的管道或圆柱形部件。下支架122包括支架本体1221和两个端件1222。支架本体1221呈由薄板金属(例如不锈钢)之类的材料弯曲而成的环形卡箍的形式。大致呈L形或板状的端件1222被以焊接之类的固接方式附接于支架本体1221的相对两端，其中，两个端件1222的L形的长边侧或板状表面被紧邻设置。这两个端件1222与支架本体1221沿下支架122的轴线方向优选地具有大致相同的轴向宽度。下支架122的端件1222上可各设置有一个通孔12220，以便通过利用螺钉和螺母之类的紧固件(图中未示出)紧固在管道或部件上。在替代实施例中，支架本体1221与两个端件1222是一体成型的。其中，制成呈环形卡箍形式的下支架122的薄板金属的相对两端被远离下支架122的轴线径向向外弯折以形成端件1222。随着车辆在道路上行进，夹具12会不可避免地受到前述动态载荷的影响。由于夹具12被通过通孔12110固接于车架，因此动态载荷趋向于破坏焊缝123处，以将上支架121与下支架122撕开。该撕裂作用最初作用在夹具12的焊缝123上的四个应力集中点A、B、C和D(参见图2)上，从而在夹具12上产生局部应力。对于给定应用和道路载荷状况，该夹具12尤其是在上述焊接区域(焊缝123)中呈现出了较高的应力。下表中示出了在给定应用和道路载荷状况的情况下用于轻载应用的排放系统的常规加速度。车辆方向加速度x10gy5gz10g其中：x——车辆的前后方向；y——车辆的左右方向；z——车辆的上下方向；g——重力加速度，约为9.8m/s2。上表指明了在局部应力值较大的附接区域上存在较大的失效风险。图3是图2中所示夹具12中的上支架121的FEA模拟应力图，其示出了在上述加速度的情况下的应力集中点A、B、C和D处的应力值。显然，局部应力主要集中在图3中所标示出的上支架121与下支架122之间的焊缝123上的四个点A、B、C和D处。图4是图1中所示的车辆用尾气后处理系统1所使用的根据本实用新型的夹具12’的立体图。夹具12’包括上支架121’和下支架122。与现有技术的夹具12的不同之处在于，夹具12’在上支架121’的两个臂1212’的相反的两个翼部12122’上设置有贯穿该夹具12’的材料厚度的呈开口的形式的槽孔12120’。该槽孔12120’的形状可为圆形、椭圆形或任何圆角多边形。槽孔12120’的形状并不具有任何尖角，从而避免在该尖角处产生应力集中。优选地，槽孔12120’的形状呈跑道形。此外，槽孔12120’的四个边缘部分(即沿下支架122的轴线方向的两个圆弧形边缘部分和沿下支架122的圆周方向的两个直线形边缘部分)与其各自最为靠近的上支架121’的翼部12122’的边缘的距离(图4中仅以δ指代出一处，且)不应小于制成上支架121’的材料的厚度，以保证上支架121’与下支架122之间的附接强度。例如，当制成上支架121’的材料厚度为4.5mm时，距离δ应不小于4.5mm。槽孔12120’的沿下支架122的轴线方向的轴向宽度应不大于下支架122的沿其轴线方向的轴向宽度，以确保焊接的可实施性。优选地，上支架121’的沿下支架122的轴线方向的轴向宽度与下支架122沿其轴线方向的轴向宽度相等。通过沿槽孔12120’的周边将上支架121’附接于下支架122，实现了上支架121’与下支架122之间的固接，从而沿槽孔12120’的周边形成附接部123’。在使用焊接方法来实现上述固接的情况下，该附接部123’指的是焊缝。显然，该附接部123’的形状与槽孔12120’的形状相吻合。通过设置该槽孔12120’，可缓解现有技术中因上支架121与下支架122之间的固接所导致的沿焊缝123产生的应力集中的问题。实际上，槽孔12120’的周长越长，应力集中得到缓解的程度越好。利用本实用新型的夹具12’，集中于夹具12的焊缝123上的点A、B、C和D处的应力被分散到了夹具12’上的槽孔12120’的附接部123’(具体来说，是该附接部123’的圆弧形部分)上，从而缓解了现有技术中存在的应力集中程度。通常，上支架121’与下支架122均由金属制成，优选地由不锈钢制成。当然，可以设想到，上支架121’与下支架122可由不同的金属制成。图5示出了在与获得图3的应力数据相同的条件下获得的图4职工所示的夹具12’的FEA模拟应力值。显然，所关注的应力集中区域上的应力值得到了明显的降低。尽管上文中描述了本实用新型的优选实施例，但本领域技术人员可设想到其余变型方案，而不会背离本实用新型的由所附权利要求所限定的精神和范围。当前第1页1 2 3