專(zhuān)利名稱(chēng)：膠粘結(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣歧管組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膠粘結(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)元件組件，更具體地說(shuō)，涉及膠粘結(jié)吸氣歧管組件。本發(fā)明也涉及一種采用按要求熟化粘合劑的吸氣歧管組件。
背景技術(shù)：
歷史上，構(gòu)造技術(shù)涉及分離金屬元件的構(gòu)造和使用緊固件借助于一個(gè)中間布置的墊接合元件。這往往需要多個(gè)零件并因此是勞動(dòng)密集的。
塑料發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣歧管組件(如用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī))已經(jīng)由諸如失芯(lost core)工藝之類(lèi)的近網(wǎng)狀制造工藝構(gòu)造。盡管這些工藝會(huì)導(dǎo)致其形狀可以復(fù)雜的所需的近網(wǎng)狀產(chǎn)品，但這些產(chǎn)品一般較貴。
在另一種常用的工藝中，制造兩個(gè)或多個(gè)塑料吸氣歧管元件，每個(gè)帶有一個(gè)平面配合表面。元件在其相應(yīng)配合表面的每一個(gè)處由振動(dòng)焊接接合。這種工藝也往往是時(shí)間、能量和勞動(dòng)力密集的。而且，有可能在焊接時(shí)相應(yīng)元件的任何翹曲或其它表面凹凸不平導(dǎo)致在配合表面處的有害間隙。因而，必不可少的是，相對(duì)配合表面是平面的，這約束了設(shè)計(jì)靈活性。
因而，需要提供一種制造和產(chǎn)生組件的方法，按照這種方法用粘合劑粘結(jié)把發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣歧管組件的多個(gè)元件接合在一起。進(jìn)一步需要相應(yīng)元件在可選擇沒(méi)有緊固件或墊片或再者的情況下彼此附著。還進(jìn)一步需要相對(duì)是非平面的配合表面達(dá)到高度整體接合，由此使復(fù)雜的塑料元件形狀(帶有或不帶有另外的一體元件)能夠由常規(guī)的模壓工藝模壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)提供一種包括一個(gè)帶有一個(gè)第一配合表面的第一元件、和一個(gè)帶有一個(gè)第二配合表面的第二元件的發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣歧管組件，來(lái)滿足以上需要和其它需要。一層粘合劑提供在與用來(lái)接合第一和第二元件的相應(yīng)配合表面相接觸的第一和第二元件之間，以形成發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣歧管組件。


圖1是按照本發(fā)明的一種吸氣歧管組件的立體圖。
圖2是按照本發(fā)明形成的接合的剖視圖。
圖3a-3c在本發(fā)明組件的元件中集成機(jī)械附件的例子的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1、2、3a-3c，表示有本發(fā)明的一種吸氣歧管組件10，它包括一個(gè)帶有一個(gè)第一配合表面14的第一元件12。用一個(gè)粘合劑中間層20把帶有一個(gè)第二配合表面18的第二元件16粘結(jié)到第一元件上。第一或第二配合表面的任一個(gè)或兩個(gè)能包括一個(gè)或多個(gè)另外的涂層、各層或元件。因而，第一或第二元件的任一個(gè)或兩個(gè)的配合表面可以不必一體地形成在元件上。
可選擇的是，第一元件12或第二元件16的任一個(gè)或兩個(gè)帶有一個(gè)有利于元件相對(duì)于彼此或相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的連接或定位的件。更具體地參照?qǐng)D2和3a-3c(其中類(lèi)似部分由類(lèi)似標(biāo)號(hào)指示)，表示有不同件的例子。一般地，與第一元件12相聯(lián)的一個(gè)第一件22將與一個(gè)與第二元件16相聯(lián)的第二相對(duì)結(jié)構(gòu)件24接合。這樣的接合可以環(huán)繞在元件的周緣上、位于一個(gè)內(nèi)部部分(未表示)上或二者之上?？梢圆捎萌魏芜m當(dāng)?shù)南嗷プ饔媒Y(jié)構(gòu)。例如，可以使用摩擦配合、靜配合或某種其它互鎖配合。適當(dāng)接合的例子包括對(duì)頭連接、搭接、企口接合等。在圖3a中表示的一個(gè)實(shí)施方案中，咬合連接26由在第一件22上的柄舌28生成，柄舌28接合在第二件24上形成的一個(gè)相對(duì)壁30。在圖3b中的另一個(gè)實(shí)施方案中，元件之一帶有一個(gè)法蘭32，法蘭32帶有一個(gè)用來(lái)增大適用于粘結(jié)的表面面積和用來(lái)接合其它元件的內(nèi)壁表面34。圖3c是在圖2中表示的接合的放大視圖，并且表明用來(lái)實(shí)現(xiàn)咬合的一個(gè)棘爪36和伸入到配合表面的至少一部分附近的一個(gè)槽40中的肋38，以便增大用來(lái)接觸粘合劑的表面面積、和有效地形成企口接合、咬合或兩者。如將理解的那樣，可選擇地可以形成一個(gè)柄舌或其它類(lèi)似結(jié)構(gòu)，以便有助于實(shí)現(xiàn)咬合或提供一個(gè)用于使組裝便利的可聽(tīng)定位器。以上類(lèi)型接合的組合也認(rèn)為在單個(gè)組件中是可能的。另外的例子表明在共同擁有的、共同待決美國(guó)申請(qǐng)No.09/825,721(標(biāo)題為“Adhesively Bonded RadiatorAssembly”)中。而且，為了提供接合配合表面的表面面積量的增大、或在元件的相應(yīng)配合表面之間的重疊，可以采用其它適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)或表面處理。
在要接合的表面的至少一部分上最好提供粘合劑，并且最好足以環(huán)繞周緣，從而在第一和第二元件之間不會(huì)產(chǎn)生明顯的間隙。在一個(gè)實(shí)施方案中，把一團(tuán)粘合劑放置(例如，通過(guò)泵吸)在元件至少一個(gè)的相應(yīng)配合表面上，并且把相對(duì)配合表面帶到與它接觸。然后熟化組件。在另一個(gè)實(shí)施方案中，把粘合劑預(yù)涂(例如，通過(guò)噴灑、浸漬、涂刷、擦抹等)在相應(yīng)元件的配合表面的一個(gè)或兩個(gè)上，然后接合和熟化元件?？梢灶?lèi)似地采用任何其它適當(dāng)接合技術(shù)。采用的粘合劑的量最好足以實(shí)現(xiàn)組件的所需的性能特性。這樣的量將隨涂敷不同而變化。
在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明是一種在其相應(yīng)元件的配合表面上布置一層連續(xù)粘合劑條或膜的發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣歧管。如這里使用的那樣，連續(xù)粘合劑條或膜是指繞配合表面的周緣布置的粘合劑條或膜，并且粘合劑條或膜的末端與粘合劑條或膜的始端連接。在熟化時(shí)連續(xù)粘合劑條或膜能夠在元件之間形成空氣和液體緊密密封。這種作用允許粘合劑條或膜代替作為密封裝置的墊片。可以把粘合劑涂敷到吸氣歧管元件上，在其中元件彼此接觸的位置的最近處，或者可以把它涂敷在離元件接觸的地方或時(shí)刻較遠(yuǎn)的位置中。這里所使用的較遠(yuǎn)是指時(shí)間和位置之一或兩者。在其中把粘合劑涂敷到離其中把元件接合在一起的地方較遠(yuǎn)的一個(gè)或多個(gè)上的實(shí)施方案中，使用按要求熟化的粘合劑。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，第一或第二元件的任一個(gè)或兩個(gè)由塑料材料構(gòu)造，即熱固材料、熱塑材料、或其混合物。其中最佳高性能熱塑材料是聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚醚酰亞胺、聚亞苯基醚/聚酰胺樹(shù)脂、聚醚砜樹(shù)脂、聚醚醚酮樹(shù)脂、液晶聚合物、聚芳砜樹(shù)脂、聚酰胺酰亞胺樹(shù)脂、聚酞亞胺樹(shù)脂、尼龍6，6、聚酰胺樹(shù)脂、間同立構(gòu)聚苯乙烯、及其混合物。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，材料是從聚酰胺、聚苯乙烯、聚烯烴、聚碳酸酯、或其混合物選擇的一種熱塑性材料。更優(yōu)選，材料從聚酰胺(如尼龍6，6)、聚苯乙烯或其混合物選擇。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，材料是聚酰胺和聚苯乙烯的混合物，并且更優(yōu)選是尼龍6，6和間同立構(gòu)聚苯乙烯的混合物。其中有用的材料是環(huán)氧樹(shù)脂。
用來(lái)制備元件的塑料一般也包括其它成分，如加強(qiáng)劑、性能改進(jìn)劑(例如，沖擊改進(jìn)劑、阻燃劑、UV保護(hù)劑等)或其它適當(dāng)填充劑(例如，碎玻璃、礦物質(zhì)、滑石粉、碳酸鈣等)。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，塑料是以約10至約50體積百分比和更優(yōu)選是約35體積百分比的量填充的玻璃。最好，選擇的材料呈現(xiàn)至少約175MPa并且更優(yōu)選至少約225MPa的拉伸強(qiáng)度、和約1至約10％并且更優(yōu)選約3至約5％的延長(zhǎng)。材料也是耐熱的，并且不退化地承受至少約135℃(約275°F)并且更優(yōu)選177℃(350°F)至少約144小時(shí)并且更優(yōu)選168小時(shí)。
當(dāng)然，元件的一個(gè)或多個(gè)可以是一種金屬(例如，鑄鐵、鋼、鎂、鋁、鈦等)、一種合成物、一種陶瓷(例如，碳化物、氮化物、氮化硼等)、或某種其它材料。元件最好使用常規(guī)技術(shù)和處理?xiàng)l件注射模壓?；蛘撸鼈兛梢砸粤硪环N適當(dāng)方式制備，如通過(guò)壓縮模塑、熱成形、吹噴成型等。
元件之一或二者的材料或粘合劑的任一種或兩種可以按所需的適當(dāng)處理(均勻地或局部地)，以改進(jìn)耐腐蝕、抗氧化、耐熱，或最終產(chǎn)品的另一種特性。例如，它們可以摻雜、浸漬或涂敷有用來(lái)達(dá)到所需的性能的適當(dāng)添加劑。在某些情況下，通過(guò)進(jìn)一步把粘合劑與適當(dāng)?shù)讓油苛辖佑|可以增強(qiáng)粘合強(qiáng)度。
本發(fā)明的粘合劑是一種結(jié)構(gòu)粘合劑，并且更優(yōu)選是一種可按要求熟化的材料。能使用在熟化后能承受發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，用于汽車(chē)的)的使用條件的任何粘合劑。優(yōu)選這樣的粘合劑在高達(dá)約138℃(280°F)，更優(yōu)選高達(dá)約143℃(290°F)，甚至更優(yōu)選高達(dá)約160℃(320°F)及最優(yōu)選高達(dá)191℃(375°F)的溫度下不會(huì)分解或分層。
而且，粘合劑在對(duì)其內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部達(dá)到的上述溫度和壓力下，能夠承受暴露于烴類(lèi)材料、氯化鈣、制動(dòng)液、甘醇冷卻劑、擋風(fēng)玻璃噴洗溶劑等。在一個(gè)可選擇實(shí)施方案中，粘合劑能夠粘結(jié)到可以是金屬、陶瓷、合成物、塑料等的其它發(fā)動(dòng)機(jī)元件上。使用的粘合劑可以是通過(guò)包括熱熟化、紅外熟化、紫外熟化、化學(xué)熟化、射頻熟化、溶劑損失、及濕態(tài)熟化的各種已知機(jī)理來(lái)熟化的粘合劑。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，粘合劑是一種要求分離操作以使粘合劑開(kāi)始熟化的按要求熟化粘合劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，這通過(guò)使用在組裝期間破裂的封裝熟化劑實(shí)現(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，這通過(guò)除去保護(hù)涂層以把粘合劑暴露于環(huán)境條件實(shí)現(xiàn)。熟化能通過(guò)把粘合劑暴露于熱量、紅外或紫外光源、或剪力等開(kāi)始。
盡管也想到其它粘合劑族(例如，尿烷、丙烯酸、硅烷等)，但所需的粘合劑是高溫環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰胺、上流聚酰胺/環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑或環(huán)氧酚酸/腈橡膠粘合劑。最佳粘合劑是高溫環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑。高溫環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑是指一種其中主要成分是一種當(dāng)熟化時(shí)能承受對(duì)于上述溫度的暴露而不分解或從基片分層的環(huán)氧樹(shù)脂。
在一個(gè)具體優(yōu)選實(shí)施方案中，粘合劑是一種包括一種或多種常規(guī)或改進(jìn)環(huán)氧成分、一種適當(dāng)熟化劑及一種用來(lái)保持室溫Brookfield粘度(在未熟化狀態(tài)下)在約500cps量級(jí)上的適當(dāng)觸變劑的礦物質(zhì)填充催化粘合劑。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，這里的術(shù)語(yǔ)粘合劑不打算從本發(fā)明的范圍排除涂料或其它粘結(jié)劑。
本發(fā)明具有顯著的設(shè)計(jì)靈活性。盡管配合表面能是平面的，但它們不必是平面的。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，配合表面的任一個(gè)或兩個(gè)一般不是平面的(例如，等高的、臺(tái)階的、波紋的等)。模壓塑料元件的采用也使復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)的形成成為可能。在這方面，能模壓吸氣歧管，或在其表面之一中或上面構(gòu)造諸如托架、連接物、電纜導(dǎo)向裝置、軟管導(dǎo)向裝置、吊帶、夾片等之類(lèi)的一個(gè)或多個(gè)元件。而且，能把導(dǎo)管、端口或其它類(lèi)似通道模制或機(jī)加工成一個(gè)模壓元件，以使多個(gè)元件能夠與吸氣歧管組件一體地形成。
如由熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員理解的那樣，其中本發(fā)明的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能形成基本上沒(méi)有密封墊片、機(jī)械緊固件或兩者的組件。然而，本發(fā)明的范圍不排除墊片或緊固件的使用。的確，想到墊片可以由粘合劑(例如，通過(guò)模具切削)形成，或者作為其一個(gè)元件(例如，作為浸漬劑或涂層)包括本發(fā)明的粘合劑。生成結(jié)構(gòu)更像墊片那樣密封，但也呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)粘合劑的所需的機(jī)械特性。
特別參照?qǐng)D3a-3c，能看到接合在接合處有一個(gè)橫截面厚度(t)。盡管可以使用較大的截面厚度并且保持在本發(fā)明的范圍內(nèi)，但在某些高度優(yōu)選的實(shí)施方案中，截面厚度小于約7mm，并且甚至更優(yōu)選小于約5mm(例如，約3至約4mm)。這進(jìn)一步使本發(fā)明變得比一般采用較大截面厚度的先前組件更為便利。
本發(fā)明相對(duì)于振動(dòng)焊接組件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，與粘合劑接觸的第一和第二配合表面的整體基本上能夠跨過(guò)接合點(diǎn)連續(xù)地粘結(jié)到粘合劑上，并且由此增強(qiáng)接合強(qiáng)度。相反，在振動(dòng)焊接填充或增強(qiáng)塑料的場(chǎng)合，在焊接界面處沒(méi)有焊接填充劑或增強(qiáng)劑(例如，玻璃)。因而，跨過(guò)界面，有阻止高焊接強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)的間斷。
盡管在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣歧管的上下文中已經(jīng)描述了本發(fā)明，但本發(fā)明的使用不打算由此限制。采用經(jīng)受比由汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)歷的那些溫和或與之可比較的操作條件的吸氣歧管的任何機(jī)動(dòng)物體可以采用本技術(shù)。
在制備本組件時(shí)，通過(guò)以常規(guī)方式把粘合劑與一個(gè)或多個(gè)配合表面接觸涂敷粘合劑，以形成一個(gè)連續(xù)條或膜?？梢园颜澈蟿┩ㄟ^(guò)涂敷、擠壓涂刷等涂到表面上。在接合元件之前能立即涂敷粘合劑，或者它能從遠(yuǎn)離其中把元件粘結(jié)在一起的位置、或發(fā)動(dòng)機(jī)涂敷。把最佳按要求熟化的粘合劑暴露于各種條件，從而它熟化并且由此把元件粘結(jié)在一起和在它們之間形成密封。這樣的條件能在為了接合把元件帶到一起之前或之后施加。熟悉本技術(shù)的平均水平的技術(shù)人員可以很好地確定可以使用哪種操作熟化粘合劑和何時(shí)應(yīng)該進(jìn)行該操作。在一個(gè)實(shí)施方案中，操作可以是一種在組件中固有的操作或汽車(chē)的操作。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，吸氣歧管組件可以包括一個(gè)設(shè)計(jì)成防止在內(nèi)燃機(jī)的操作中固有的噪聲逃逸發(fā)動(dòng)機(jī)腔的集成聲學(xué)管理系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，組件可以包括一個(gè)外殼和一個(gè)內(nèi)殼，內(nèi)殼適于布置在外殼內(nèi)，并且在兩者之間有一個(gè)間隙。間隙可以簡(jiǎn)單地包含能衰減某些聲波的空氣，由此減小在發(fā)動(dòng)機(jī)外部能聽(tīng)到的噪聲?；蛘?，間隙能填充有一種消音材料，如彈性材料或泡沫材料。在另一個(gè)實(shí)施方案中，吸氣歧管可以向其內(nèi)表面上粘結(jié)一種消聲材料，如彈性體或泡沫。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的吸氣歧管組件能包括一個(gè)在外部或內(nèi)部上起改進(jìn)吸氣歧管對(duì)烯烴的絕緣性能作用的涂層或薄膜。這樣一種涂層或薄膜能減少來(lái)自汽車(chē)的逃逸烴類(lèi)排出?？梢允褂梅乐篃N類(lèi)穿過(guò)組件傳輸?shù)娜魏瓮繉踊虮∧?。一種最佳涂層是一個(gè)碳-硅石基等離子體沉積涂層，如在通過(guò)參考包括在這里的美國(guó)專(zhuān)利5,298,587；美國(guó)專(zhuān)利5,320,875；美國(guó)專(zhuān)利5,433,786及美國(guó)專(zhuān)利5,494,712中描述的那樣。
本發(fā)明的組件能夠承受約163℃(約325°F)的溫度至少約2500小時(shí)，并且更優(yōu)選約3000小時(shí)；及約177℃(約350°F)至少約75小時(shí)并且更優(yōu)選約100小時(shí)。組件在汽車(chē)流體，如制動(dòng)流體、擋風(fēng)玻璃噴洗流體、動(dòng)力轉(zhuǎn)向流體、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑(標(biāo)準(zhǔn)和永久的)、機(jī)油(標(biāo)準(zhǔn)、合成和含硫的)，汽油、柴油燃料、乙醇、甲醇、啟動(dòng)流體等的存在下呈現(xiàn)基本上沒(méi)有可探測(cè)的退化。組件由于對(duì)于諸如氯化鈣、氯化鈉、廢氣(egr型)等環(huán)境遇到化合物的暴露也呈現(xiàn)沒(méi)有可探測(cè)的退化。在一個(gè)具體優(yōu)選實(shí)施方案中，在組件中接合粘合劑的生成拉伸強(qiáng)度至少約4000psi(28MPa)，更優(yōu)選至少約6500psi(45MPa)，及甚至更優(yōu)選至少約9000psi(62MPa)。進(jìn)一步優(yōu)選接合強(qiáng)度大于各個(gè)模壓元件的至少一個(gè)且更優(yōu)選多于一個(gè)的強(qiáng)度。
本吸氣歧管組件能與其它粘合劑粘結(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)元件組合采用，如在結(jié)合參考的共有待決申請(qǐng)09/766,792(標(biāo)題為Adhesively BondedValve Cover Cylinder Head Assembly)中描述、和在結(jié)合參考的共有待決申請(qǐng)No.09/825,721(標(biāo)題為Adhesively Bonded RadiatorAssembly)中公開(kāi)的那樣。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣歧管組件，包括a)一個(gè)第一元件，帶有一個(gè)相聯(lián)的第一配合表面；b)一個(gè)第二模壓塑料元件，帶有一個(gè)相聯(lián)的第二配合表面；c)一層粘合劑，與所述第一配合表面和所述第二配合表面相接觸，用來(lái)接合所述第一元件和所述第二元件，以形成一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣歧管，其中生成的接合具有比所述第二模壓塑料元件的強(qiáng)度大的強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述第一配合表面和所述第二配合表面一般為非平面的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組件，其中所述第二元件是聚酰胺。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求所述的組件，其中所述粘合劑是環(huán)氧樹(shù)脂。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求所述的組件，其中所述接合基本上沒(méi)有密封墊片。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的組件，其中所述接合基本上沒(méi)有機(jī)械緊固件。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的組件，其中在所述接合處的橫截面厚度小于約7mm。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的組件，其中底層涂料接觸所述粘合劑。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的組件，其中所述第一和所述第二元件的每一個(gè)是模壓熱塑元件。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的組件，在所述第一模壓熱塑元件與所述第二模壓熱塑元件之間進(jìn)一步包括一種機(jī)械互鎖。
全文摘要
一種發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣歧管組件(10)，包括一個(gè)第一元件(12)，帶有一個(gè)第一配合表面(14)；和一個(gè)第二模壓塑料元件(16)，帶有一個(gè)第二配合表面(18)。第二模壓塑料元件(16)用一種粘合劑(20)膠粘粘結(jié)到第一元件(12)上。
文檔編號(hào)F02B75/22GK1511225SQ02807374
公開(kāi)日2004年7月7日 申請(qǐng)日期2002年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月4日
發(fā)明者B·R·瓊斯, B R 瓊斯, D·M·康特爾, 康特爾, K·J·瑞茨瑪, 瑞茨瑪, M·A·麥克馬肯, 麥克馬肯, S·阿斯法, 狗 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司