专利名称：紧凑型库仑阻尼器的制作方法
紧凑型库仑阻尼器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年3月17日提交的第13/050，032号美国发明申请的优先权以及2010年9月2日提交的第61/379，491号美国临时申请的权益。上述申请的全部公开通过引用合并于此。技术领域
本公开涉及一种用于机动车/卡车排气系统的库仑阻尼器。更具体而言，本公开涉及一种被紧密地直接附接到机动车/卡车排气系统的排气管的紧凑型库仑阻尼器。
背景技术：
该部分提供与本公开相关的背景信息，其未必为现有技术。
典型地，包括汽车和卡车的机动车具有内燃机(汽油或柴油)，该内燃机至少联接到用于为车辆的从动轮提供动力的变速器和差速器。典型地包括一个或多个排气管、一个或多个涡轮增压器、一个或多个催化转化器、一个或多个消声器和一个或多个尾管的发动机排气系统被附接到发动机，以使燃烧过程安静、清洁废气并将燃烧产物沿线路传送远离发动机。内燃机在车辆中被支撑在位于框架或其它支撑结构与发动机之间的一组柔性发动机支架上。排气系统由位于排气系统与车身的框架或其它支撑结构之间的排气支架支撑。为了使传递到车身的发动机振动最小化，排气支架包括柔性安装构件和/或弹性悬架构件。
即使利用柔性发动机支架和柔性排气支架，发动机在发动机的各种运行条件下的运行也会能造成令人厌烦的噪声、振动或声振粗糙度(NVH)问题。已提出针对这些NVH问题的各种解决方案。可通过增加系统的静重、增加调谐阻尼器和/或增加库仑阻尼器来处理频繁的NVH问题。
增加系统的静重将使系统的固有频率简单地变换至较低频率。增加调谐阻尼器将仅处理特定频率。调谐阻尼器通过在高于和低于原始频率的频率下将固有频率幅度变换成更小的幅度来实现这种处理。库仑阻尼器由填充有诸如强丸或沙子的冲击介质的罐组成。库仑阻尼器是一种宽带解决方案，其对罐内的冲击介质的数量、密度、几何形状和摩擦敏感。另外，从排气系统到库仑阻尼器的冲击介质中的能量传递的效率对于库仑阻尼器的运行和效能至关重要。发明内容
该部分提供本公开的大致总结，并非是其全部范围或所有特征的全面公开。
本公开为本领域提供一种库仑阻尼器，该库仑阻尼器包括大量冲击介质并被紧密安装到排气系统，以提供到冲击介质的优异的能量传递。保持冲击介质的刚性罐将来自排气系统的能量传递到接触罐壁的任何冲击介质中。排气系统与库仑阻尼器之间的能量传递至少利用三点安装系统而被改进，库仑阻尼器在该三点安装系统中被直接用螺栓固定到排气管，或者，能量传递在库仑阻尼器被直接焊接到排气管时被改进。该系统是对使用托架来安装阻尼器的系统的改进，因为托架阻碍能量传递。
进一步的应用领域将根据在此提供的描述而变得明显。在本发明内容中的描述和特定示例仅意欲例示的目的，并非意欲限制本公开的范围。
在此所描述的附图仅用于所选实施例而非所有可能实施方式的例示目的，并非意欲限制本公开的范围。
图I为包括根据本公开的库仑阻尼器的排气系统的透视图2为图I中例示的库仑阻尼器之一的透视图3为图2中例示的附接到图I中例示的排气系统的排气管的库仑阻尼器的端视图4为图I中例示的库仑阻尼器的端部剖视图5为根据本公开的另一实施例的库仑阻尼器的透视图6为图5中例示的库仑阻尼器的端部剖视图；以及
图7为根据本公开的另一实施例的库仑阻尼器的局部为剖面的端部透视图。
相应的附图标记在附图的不同视图中始终表示相应的部分。
具体实施方式
现在将参照附图更充分描述示例实施例。
现在参照附图，其中相似的附图标记在不同视图中始终指代相似或相应的部分， 在图I中例示根据本公开的排气系统，并且该排气系统由附图标记10指代。排气系统10 被附接到内燃机14的排气集管12。内燃机14被设计成通过在本领域中众所周知的变速器 (未显不)和一个或多个差速器(未显不)为车辆的一个或多个主动轮提供动力。
排气系统10包括一对前排气管16、中管18、催化转化器20、后排气管22、消声器24、尾管26、一对库仑阻尼器28和一个或多个涡轮增压器30 (示意性显示)。排气系统10 将由排气集管12收集的来自内燃机14的燃烧产物沿线路传送到车辆的外围。如图I中例示，排气系统10将内燃机14的燃烧产物沿线路传送到车辆的后部。尽管被例示成将燃烧产物沿线路传送到车辆的后部，但排气系统10可被配置成将燃烧产物沿线路传送到车辆的任何外围位置，包括但不限于车辆的一个或多个侧部。
如例示，一对前排气管16被附接到一对涡轮增压器30，该对涡轮增压器30被附接到单个中管18，单个中管18被附接到单个催化转化器20，单个催化转化器20被附接到单个后排气管22，单个后排气管22被附接到单个消声器24，单个消声器24被附接到单个尾管26。使单个前排气管16附接到被附接到催化转化器20的单个涡轮增压器以提供单路径排气系统，这在本公开的范围内。使一对前排气管16附接到一对涡轮增压器30，从而提供双路径排气系统，其中该对涡轮增压器30附接到一对中管18，该对中管18可被附接到一对催化转化器20，该对催化转化器20可被附接到一对后排气管22，该对后排气管22可被附接到一对消声器24，该对消声器24可被附接到一对尾管26，这也在本公开的范围内。因而，排气系统10可被配置成单路径排气系统、双路径排气系统或者本领域已知的任何其它构造的排气系统。
在车辆和内燃机14运行期间，由内燃机14、涡轮增压器30和车辆产生的振动可产生令人厌烦的噪声、振动或声振粗糙度(NVH)问题。库仑阻尼器28被紧密附接到排气系统 10的部件，以处理这些令人厌烦的NVH问题。尽管库仑阻尼器28被例示成被紧密附接到中管18，但是将库仑阻尼器28附接到排气系统10的任一部件，包括但不限于前排气管16、中管18、催化转化器20、后排气管22、消声器24和/或尾管26,也在本公开的范围内。
现在参见图2至图4，库仑阻尼器28被更详细地例示。库仑阻尼器28包括由外部构件32、内部构件34和特定体积或质量的冲击介质36形成的罐。外部构件32为弓形或弯曲形的金属冲压件，其限定多个加强肋38，多个加强肋38用作内部构件34的对准特征件以及为库仑阻尼器28提供必要的刚度或强度。填充端口 40在特定位置处延伸穿过外部构件 32，这简化了向库仑阻尼器28中添加冲击介质36。在添加冲击介质36之后，扣式盖42关闭填充端口 40。扣式盖42被焊接或以其它方式附接到外部构件32，以将冲击介质36保持在由库仑阻尼器28限定的腔44内。外部构件32与内部构件34之间的纵向长度、弯曲长度和间距被选择为提供特定体积的冲击介质36，并且同时在排气系统10被安装在车辆中时提供与车辆的其它部件的特定的间隙。另外，在设计库仑阻尼器28时，要考虑排气系统 10的装配位置的间隙以及提供车辆的日常维修和/或替换车辆部件所必需的间隙。
内部构件34为弓形或弯曲形的杯形金属冲压件，其与中管18 —致并被焊接或以其它方式附接到外部构件32以限定腔44。内部构件34限定一对小半径46，该对小半径46 在优选实施例中为5mm，该对小半径46沿着内部构件34的纵向长度并由此沿着库仑阻尼器28的纵向长度延伸。如图3和图4中所例示，内部构件34的弓形或弯曲形部分的直径被设计成比中管18的外侧曲面略小。该特征确保了内部构件34的由半径46限定的外表面沿着延伸内部构件34的整个长度的一对接触区域完整地接触中管18，以提供中管18与库仑阻尼器28之间的紧密接触。该特征还将使所需要的焊接带最小化，从而简化库仑阻尼器28与中管18的焊接。
冲击介质36可为钢丸、沙子或本领域中已知的任何其它冲击介质。库仑阻尼器28 被紧密附接(焊接)到中管18的设计提供了的大量冲击介质36 (在优选实施例中为25立方英寸)，从而提供从中管18到冲击介质36的优异的能量可传递性。外部构件32和内部构件34的刚性设计也将能量传递到与外部构件32和内部构件34的内表面直接接触的任何冲击介质36。库仑阻尼器28提供了被约束成与中管18紧密接触的大的罐容积，这提供了适于任何应用的紧凑型设计。为了优异的能量可传递性而将库仑阻尼器28焊接到中管 18。外部构件32和内部构件34被设计成为冲击介质36提供最佳的密度、几何形状、数量、 运动空间和摩擦。
现在参见图5至图7，库仑阻尼器128和128’被例示成附接到中管118。在排气系统10中，中管118可替换中管18，库仑阻尼器128和128’可替换库仑阻尼器28。另外， 类似于如上所述的库仑阻尼器28，库仑阻尼器128和128’可被附接到排气系统10的任一部件。库仑阻尼器128和128’包括由外部构件132、内部构件134、内管136和冲击介质36 形成的罐。
外部构件132为弓形或弯曲形的金属冲压件。尽管未在图5至图7中例示，外部构件132可包括如上所述用于外部构件32的对准和刚度增加的加强肋38。填充端口 40在特定位置处延伸穿过外部构件132，这简化了向库仑阻尼器128和128’中添加冲击介质36。 在添加冲击介质36之后，扣式盖42关闭填充端口 40。扣式盖42被焊接到或以其它方式附接到外部构件132，以将冲击介质36保持在由库仑阻尼器128和128’限定的腔144内。外部构件132与内部构件134之间的纵向长度、弯曲长度和间距被选择为提供特定体积的冲击介质36，并且同时在排气系统10安装在车辆中时提供与车辆的其它部件的特定的间隙。 另外，在设计库仑阻尼器128和128’时，要考虑在排气系统10的安装位置的间隙以及提供车辆的日常维修和/或替换车辆部件所必需的间隙。
内部构件134为弓形或弯曲形的杯形金属冲压件，其被焊接到或以其它方式附接到外部构件132以限定腔144。内部构件134限定内曲面146，该内曲面146沿着内部构件 134的纵向长度并由此沿着库仑阻尼器128和128’的纵向长度延伸。如图6中所例示，内曲面146的尺寸被设计成与中管118的外径相同。该特征在库仑阻尼器128和128’与中管 118之间提供如图5中由下点148和上点148’所示的三点接触。库仑阻尼器128和128’ 被设计为与中管118中弯头的顶部成过盈配合，从而形成如由图5中所示的下点148例示的初始的主要接触点。提升则形成如由图5中的上点148’所示的第二和第三接触点，从而形成与安装螺栓间隔开的稳定的三脚架底脚。这种三点接触提供了间隔远离安装螺栓的稳定的三脚架底脚，从而仅在安装螺栓上产生拉伸载荷。在安装螺栓上没有悬臂载荷。这种三点接触和锁紧螺母在安装螺栓上的后续拧紧提供了中管118与库仑阻尼器128和128’ 之间的紧密接触。图7中的实施例也包括上述的三点接触。
如图6和图7所示，内管136在外部构件132与内部构件134之间延伸。在图6 中，内管136被设计成接纳被焊接到或以其它方式紧固到中管118的安装螺栓。在图7中， 内管136被设计成接纳管状衬套150，该管状衬套150被设计成接纳焊接到、螺纹连接到或以其它方式附接到中管118的安装螺栓。内部构件134限定由内管136形成的牵引孔152。 外部构件132限定孔口 154。在图6的实施例中，内管136向外延伸到外部构件132，在此处被焊接到或以其它方式紧固到外部构件132的限定孔口 154的部分。在图7的实施例中， 管状衬套150延伸穿过内管136、牵引孔152和孔口 154。衬套150被焊接到或以其它方式紧固到内管136，并被焊接到或以其它方式被紧固到外部构件132的限定孔口 154的部分。 在图6中，内管136和衬套150被设计成并不承受安装螺栓的验证载荷。因而，施加到安装螺栓上的锁紧螺母的过度的扭矩将致使内管136和衬套150塌陷，但并不会致使安装螺栓失效。在图7的实施例中，内管136、衬套150和外部构件132被设计成超过安装螺栓的验证载荷。因而，施加到安装螺栓上的锁紧螺母的过度扭矩将致使安装螺栓断裂。图7中的安装螺栓容易被替换。在图7的实施例中，内管136朝向内管136的外部变大，以便不接触安装螺栓的焊接凸起。
冲击介质36可为钢丸、沙子或本领域中已知的任何其它冲击介质。库仑阻尼器 128和128’利用三点接触被紧密附接到或用螺栓固定到中管118的设计提供了大量冲击介质36 (在优选实施例中为25立方英寸)，以提供从中管118到冲击介质36的优异的能量可传递性。外部构件132和内部构件134的刚性设计还将能量传递到与外部构件132和内部构件134的内表面直接接触的任何冲击介质36。库仑阻尼器128和128’提供了被约束成与中管118紧密接触的大的罐容积，这提供了适于任何应用的紧凑型设计。为了优异的能量可传递性而将库仑阻尼器128和128’用螺栓固定到中管118。外部构件132和内部构件134被设计成为冲击介质36提供最佳的密度、几何形状、数量、运动空间和摩擦。
实施例的前述描述已被提供用于例示和描述的目的。其并非意欲穷举或限制本公开。即使没有明确显示或描述，特定实施例的单独的元件或特征通常不被限制于该特定实施例，而是在适用时可互换，并且可被用于所选实施例中。相同的元件或特征也可以多种方式进行变化。这类变化不被视为背离本公开，并且所有这类修改意欲被包括在本公开的范围内。
权利要求
1.一种与排气系统结合的库仑阻尼器，该结合包括 te ； 设置在所述罐内的冲击介质； 所述排气系统的部件，所述罐与所述排气系统的所述部件紧密接触。
2.如权利要求I所述的与排气系统结合的库仑阻尼器，其中所述紧密接触包括沿着所述罐的轴向长度延伸的一对接触区域。
3.如权利要求2所述的与排气系统结合的库仑阻尼器，进一步包括沿着所述一对接触区域的每一个延伸的焊接部。
4.如权利要求2所述的与排气系统结合的库仑阻尼器，其中所述罐限定具有第一弯曲部分的内表面，并且所述排气系统的所述部件限定具有第二弯曲部分的外表面，所述第二弯曲部分接合所述第一弯曲部分，所述第一弯曲部分的直径小于所述第二弯曲部分的直径。
5.如权利要求I所述的与排气系统结合的库仑阻尼器，其中所述罐限定具有第一弯曲部分的内表面，并且所述排气系统的所述部件限定具有第二弯曲部分的外表面，所述第二弯曲部分接合所述第一弯曲部分，所述第一弯曲部分的直径小于所述第二弯曲部分的直径。
6.如权利要求I所述的与排气系统结合的库仑阻尼器，其中所述罐被弯曲为与所述排气系统的所述部件的形状一致。
7.如权利要求I所述的与排气系统结合的库仑阻尼器，其中所述罐被焊接到所述排气系统的所述部件。
8.如权利要求I所述的与排气系统结合的库仑阻尼器，其中所述罐被用螺栓固定到所述排气系统的所述部件。
9.如权利要求I所述的与排气系统结合的库仑阻尼器，其中所述紧密接触为所述罐与所述排气系统的所述部件之间的至少三个接触点。
10.如权利要求9所述的与排气系统结合的库仑阻尼器，其中所述罐限定具有第一弯曲部分的内表面，并且所述排气系统的所述部件限定具有第二弯曲部分的外表面，所述第二弯曲部分接合所述第一弯曲部分，所述第一弯曲部分的直径与所述第二弯曲部分的直径相同。
11.如权利要求I所述的与排气系统结合的库仑阻尼器，其中所述罐限定具有第一弯曲部分的内表面，并且所述排气系统的所述部件限定具有第二弯曲部分的外表面，所述第二弯曲部分接合所述第一弯曲部分，所述第一弯曲部分的直径与所述第二弯曲部分的直径相同。
12.如权利要求I所述的与排气系统结合的库仑阻尼器，其中所述罐限定螺栓孔，并且所述排气系统的所述部件包括延伸穿过所述螺栓孔的螺栓。
全文摘要
库仑阻尼器被附接到排气系统的部件。库仑阻尼器的内表面与排气系统的部件的外表面紧密接触。在一实施例中，紧密接触由沿着库仑阻尼器的轴向长度延伸的一对焊接线限定。在另一实施例中，紧密密接触由库仑阻尼器与排气系统的部件之间的至少三点接触限定。
文档编号F01N13/08GK102985656SQ201180032879
公开日2013年3月20日 申请日期2011年7月11日 优先权日2010年9月2日
发明者特洛伊·P·罗德克尔 申请人:普尔曼公司