專利名稱：進(jìn)氣歧管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管通常由聚合材料形成。為了降低從進(jìn)氣歧管表面輻射的噪聲(由于在特定發(fā)動(dòng)機(jī)速度所產(chǎn)生的諧振頻率而造成的)，已知在歧管的表面提供內(nèi)部和外部支撐并且提供由母體材料(parent material)形成的內(nèi)部柱。為了提供期望的噪聲降低，聚合物內(nèi)部柱的橫截面積被制成降低了進(jìn)氣歧管內(nèi)的流動(dòng)面積，由此限制了發(fā)動(dòng)機(jī)的峰值功率。該問題對(duì)于自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)(即在進(jìn)氣上不帶有例如通過機(jī)械增壓器或渦輪增壓器提供的增壓的發(fā)動(dòng)機(jī))來說尤其重要?？梢栽龃筮M(jìn)氣歧管的尺寸來克服流動(dòng)面積的下降(由于柱所導(dǎo)致的)，但通過相應(yīng)增大歧管的整體尺寸增加了成本和重量并且使封裝變得復(fù)雜。此外，較大的歧管可能需要較厚的柱或更多的柱，這進(jìn)一步使情況變得復(fù)雜。即便是使用較大歧管，這些柱仍會(huì)導(dǎo)致在流動(dòng)區(qū)域內(nèi)形成漩渦，從而導(dǎo)致在特定頻率下的噪聲和/或?qū)е略诎l(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣中的不良流動(dòng)形態(tài)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。為了克服至少一個(gè)問題，公開了一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管，所述進(jìn)氣歧管具有大體由聚合材料制成的外殼和第一金屬柱，所述金屬柱在外殼的內(nèi)部表面上的兩個(gè)聯(lián)接位置處被聯(lián)接至外殼，其中所述柱大體由金屬構(gòu)成。第一柱在第一柱的第一末端和第二末端處聯(lián)接至外殼的所述兩個(gè)聯(lián)接位置，其中第一柱在第一柱的第一末端和第二末端之間的一部分與外殼分離，即延伸穿過由外殼限定的空腔。外殼具有上部分和下部分，所述上部分具有第一周邊凸緣，所述下部分具有第二周邊凸緣。上部分在第一周邊凸緣和第二周邊凸緣處被聯(lián)接至下部分。第一柱所聯(lián)接的兩個(gè)聯(lián)接位置中的第一位置在所述上部分上并且第一柱所聯(lián)接的兩個(gè)聯(lián)接位置中的第二位置在所述下部分上。聯(lián)接位置偏離于凸緣。在一些實(shí)施例中，歧管包括金屬第二柱，其中第二柱的第一末端被聯(lián)接至上外殼部分上的第三聯(lián)接位置并且第二柱的第二末端被聯(lián)接至下外殼部分上的第四聯(lián)接位置。在一些實(shí)施例中，所述柱沿第一柱的長(zhǎng)度的大部分大體是圓柱形的并且在所述柱的第一末端和第二末端上具有板。該柱在第一末端上具有第一板，該柱在第二末端上具有第二板，該柱在第一板和第二板處聯(lián)接至外殼的兩個(gè)聯(lián)接位置，并且該柱在第一板和第二板之間基本與外殼分離。 在帶有多個(gè)柱的實(shí)施例中，所述柱一般沿氣流穿過歧管的方向排列。在兩個(gè)聯(lián)接位置處的材料厚度大于在靠近兩個(gè)聯(lián)接位置的區(qū)域內(nèi)所提供材料的厚度。還公開了一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管，所述進(jìn)氣歧管具有上外殼部分、下外殼部分和至少一個(gè)金屬柱，所述上外殼部分具有第一周邊凸緣，所述下外殼部分具有第二周邊凸緣，所述金屬柱具有第一板和第二板。第一周邊凸緣和第二周邊凸緣被摩擦焊接并且第一板被摩擦焊接至上外殼部分并且第二板被摩擦焊接至下外殼部分。上外殼和下外殼由聚合材料或塑料材料制成。金屬柱大體由鋁或其他適當(dāng)?shù)慕饘倩蚝辖饦?gòu)成。上外殼部分和下外殼部分限定了空腔并且在第一板和第二板之間的柱的部段橫穿該空腔。進(jìn)氣歧管還包括至少一個(gè)額外的柱，所述額外的柱在其末端上具有第一板和第二板，其中所述額外的柱的第一板被焊接至上外殼部分并且所述額外的柱的第二板被焊接至下外殼部分。在一個(gè)實(shí)施例中，其中，金屬柱在外殼的內(nèi)部表面上的預(yù)定位置被焊接至上外殼和下外殼并且所述預(yù)定位置比靠近所述預(yù)定位置的外殼表面更厚。制造進(jìn)氣歧管的方法包括注模具有第一周邊凸緣的上外殼部分，注模具有第二周邊凸緣的下外殼部分，并且在第一周邊凸緣和第二周邊凸緣處摩擦焊接上外殼部分和下外殼部分。至少一個(gè)柱被置于上外殼部分和下外殼部分之間，其中每個(gè)柱的第一末端被摩擦焊接至外殼部分中的一個(gè)部分同時(shí)上外殼部分和下外殼部分被摩擦焊接。通過冷墩或焊接在所述柱上提供了板。在一個(gè)實(shí)施例中，在上外殼和下外殼在其相應(yīng)凸緣處被摩擦焊接之前，將所述柱中的一個(gè)摩擦焊接到上外殼部分和下外殼部分中的一個(gè)上。上外殼部分和下外殼部分是聚合物并且所述柱基本是金屬。在一個(gè)實(shí)施例中，在摩擦焊接第一周邊凸緣和第二周邊凸緣之前，將所述柱的第二末端摩擦焊接至外殼部分中的一個(gè)部分；其中摩擦焊接至外殼部分中的另一部分的所述柱的第二末端與摩擦焊接同時(shí)地被焊接；其中上外殼部分和下外殼部分均由聚合物構(gòu)成并且所述柱基本由金屬構(gòu)成。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題，減少或避免了在特定頻率下的噪聲和/或?qū)е略诎l(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣中的不良流動(dòng)形態(tài)。

圖1是具有聚合物柱的進(jìn)氣歧管的剖視圖；圖2是具有鋁柱的進(jìn)氣歧管的剖視圖；圖3是在兩個(gè)末端上帶有板的柱；圖4是制造進(jìn)氣歧管的過程的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；并且圖5是針對(duì)具有跨過進(jìn)氣歧管中的空腔延伸的柱的進(jìn)氣歧管，輻射的噪聲作為頻率的函數(shù)的模擬結(jié)果的繪圖。
具體實(shí)施方式
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的，參考任一附圖所展示和描述的各種特征和實(shí)施例可與在一個(gè)或更多個(gè)其他附圖中展示的特征相組合，進(jìn)而產(chǎn)生沒有詳細(xì)展示或描述的可替代實(shí)施例。所展示的特征的組合提供了用于典型應(yīng)用的代表性實(shí)施例。然而，這些與本公開的教示一致的特征的各種組合和變型該對(duì)于具體的應(yīng)用或?qū)嵤┓绞娇梢允抢硐氲?。在圖1中，進(jìn)氣歧管10的剖視圖具有上外殼部分12和下外殼部分14，它們形成了限定空腔16的外殼。上外殼部分12和下外殼部分14在第一凸緣18和第二凸緣20處聯(lián)接。上外殼部分14具有向下延伸的兩個(gè)柱22并且下外殼部分16具有向上延伸的兩個(gè)柱 24。這些外殼以摩擦焊接工藝被聯(lián)接一起，在所述工藝期間柱22、對(duì)的頂端被摩擦焊接，從而產(chǎn)生了在上外殼部分12和下外殼部分14之間延伸的單個(gè)柱。柱22、24的直徑被制成使得它們干涉了通過進(jìn)氣歧管10的空氣流動(dòng)。
4[0017]在圖2中，根據(jù)本公開的實(shí)施例的進(jìn)氣歧管110的剖視圖具有上外殼部分112和下外殼部分114，它們形成了限定空腔116的外殼。上外殼部分112和下外殼部分114在第一凸緣118和第二凸緣120處聯(lián)接。三個(gè)金屬柱1 被聯(lián)接在上外殼部分112和下外殼部分114之間。三個(gè)鋁柱以示例方式被示出并且并不試圖是限制性含義。更多或更少的柱也在本公開的范圍內(nèi)并且柱可由其他金屬制成。外殼部分112、114被摩擦焊接在一起。柱 1 在柱的軸128的每個(gè)端部處均具有板130。然而，在圖2中，僅一個(gè)下板可見。每個(gè)板 130聯(lián)接至上外殼部分112上或者下外殼部分114上的預(yù)定位置132。在一個(gè)實(shí)施例中，聚合材料在預(yù)定位置132處比靠近預(yù)定位置132處的外殼材料(例如部分134)更厚。在圖3中，金屬柱1 具有軸部分1 和在軸部分128的第一末端和第二末端處的板130。軸部分可以是圓柱狀的或者任何其他適當(dāng)?shù)男螤?，例如方形或矩形，且所述矩形的較長(zhǎng)邊大致平行于穿過進(jìn)氣歧管的流動(dòng)。板130能夠由軸材料冷成形，即著手于具有比成品柱長(zhǎng)度更長(zhǎng)的軸并且由額外的長(zhǎng)度來形成板130?？商娲?，板130通過冷成形工藝或加熱工藝被附接至軸128，其中所述冷形成工藝?yán)缋涠?冷鍛)，所述加熱工藝?yán)缒Σ梁附雍吐葜附?，或者可使用任何其他的適當(dāng)工藝。在圖4中，一個(gè)進(jìn)氣歧管的制造實(shí)施例的流程圖被示出，其中在40處上外殼部分被注模并且在42處下外殼部分被注模。在方塊44在端部上具有板的柱是由以上列出的或者任何其他適當(dāng)?shù)闹圃旃に嚤恢圃?。在方塊46，柱的一個(gè)板(或者如果使用多個(gè)柱，則每個(gè)柱的一個(gè)末端)與下外殼部分摩擦焊接。在方塊48，帶有被聯(lián)接的柱的下外殼部分與上外殼部分摩擦焊接。雖然兩個(gè)外殼部分是摩擦焊接的，但是當(dāng)兩個(gè)外殼部分被摩擦焊接時(shí)，尚未被焊接的柱的末端被摩擦焊接至上外殼部分。在具有相同成分的兩個(gè)工件之間的摩擦焊接工藝中，例如一個(gè)實(shí)施例中的上外殼部分和下外殼部分那樣，在接合處的材料表面熔化并且一旦表面冷卻則這兩個(gè)工件變成一體工件。在摩擦焊接鋁與具有比鋁的更低的熔化溫度的聚合物時(shí)，聚合物熔化并且粘到固體鋁。根據(jù)一些實(shí)施例，在柱上提供了板，從而與將聚合物件粘結(jié)到不具有板的柱末端的情況相比，這提供了用于粘著的額外的表面面積。在可替代實(shí)施例中，在與下外殼組裝之前，柱首先在一個(gè)末端上被聯(lián)接于上外殼部分。在另一實(shí)施例中，在上外殼部分和下外殼部分的摩擦焊接期間柱的兩個(gè)末端均被摩擦焊接。柱可通過特定固定件被保持就位，所述固定件能夠通過歧管的多個(gè)進(jìn)口或者多個(gè)出口中的一個(gè)。在圖5中，針對(duì)如下三種歧管配置，示出了輻射噪聲作為頻率的函數(shù)的計(jì)算機(jī)輔助模擬圖兩個(gè)聚合物柱60、兩個(gè)鋁柱62和三個(gè)鋁柱64。除了 1250Hz范圍之外，鋁柱情況比聚合物柱情況輻射更少的噪音。盡管在進(jìn)氣歧管中鋁柱具有較窄的阻礙流動(dòng)截面。三柱實(shí)施例64與其他兩個(gè)實(shí)施例60、62相比，在大多數(shù)頻率范圍處提供了更大的噪聲衰減，但是具有加入第三柱的附加復(fù)雜性。雖然最好的示例已經(jīng)被詳細(xì)說明，但是那些熟悉本領(lǐng)域的人將意識(shí)到在權(quán)利要求的范圍中的各種可替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。在此一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例已經(jīng)被描述為提供優(yōu)點(diǎn)或者比其他實(shí)施例和/或現(xiàn)有技術(shù)在一個(gè)或多個(gè)所需特性方面是優(yōu)選的，但是作為本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在各種特征之間可以做出折衷以便實(shí)現(xiàn)所希望的系統(tǒng)屬性，這可以取決于具體的應(yīng)用以及實(shí)施方式。這些屬性包括，但不限定為成本、強(qiáng)度、耐久性、壽命周期成本、市場(chǎng)性、外觀、封裝、大小、適用性、重量、可制造性、易組裝性等等。例如，可能有益的是在進(jìn)氣歧管中提供多個(gè)柱，從而盡可能地降低噪聲；然而，從成本、重量和封閉角度考慮，使用較少柱可能是有利的。比其他的實(shí)施例在一個(gè)或更多個(gè)特性方面具有較不理想特征的實(shí)施例沒有落在所保護(hù)的本公開范圍之外。
權(quán)利要求1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管，其特征在于包括由聚合材料構(gòu)成的外殼；第一柱，所述第一柱在所述外殼的內(nèi)部表面上的兩個(gè)聯(lián)接位置處被聯(lián)接至所述外殼， 其中所述柱由金屬構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣歧管，其特征在于所述第一柱在所述第一柱的第一末端和第二末端處聯(lián)接至所述外殼的所述兩個(gè)聯(lián)接位置，且其中所述第一柱在所述第一柱的所述第一末端和所述第二末端之間的一部分與所述外殼分離。
3.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣歧管，其特征在于所述外殼由具有第一周邊凸緣的上部分和具有第二周邊凸緣的下部分構(gòu)成；所述上部分和所述下部分被聯(lián)接在所述第一周邊凸緣和所述第二周邊凸緣之間；所述第一柱所聯(lián)接的所述兩個(gè)聯(lián)接位置中的第一聯(lián)接位置在所述上部分上；所述第一柱所聯(lián)接的所述兩個(gè)聯(lián)接位置中的第二聯(lián)接位置在所述下部分上；并且所述聯(lián)接位置偏離于所述凸緣。
4.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣歧管，其特征在于所述外殼由上外殼部分和下外殼部分構(gòu)成并且所述第一柱聯(lián)接于所述外殼所處的所述兩個(gè)聯(lián)接位置包括聯(lián)接至所述上外殼部分的第一聯(lián)接位置和聯(lián)接至所述下外殼部分的第二聯(lián)接位置，其還包括第二柱，其中所述第二柱的第一末端被聯(lián)接至所述上外殼部分上的第三聯(lián)接位置并且所述第二柱的第二末端被聯(lián)接至所述下外殼部分上的第四聯(lián)接位置。
5.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣歧管，其特征在于所述第一柱沿所述第一柱的長(zhǎng)度的主要部分是圓柱形并且在所述第一柱的第一末端上和第二末端上具有板。
6.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣歧管，其特征在于所述第一柱在第一末端上具有第一板， 所述第一柱在第二末端上具有第二板，所述第一柱在所述第一板和所述第二板處聯(lián)接至所述外殼的所述兩個(gè)聯(lián)接位置，并且所述柱在所述第一板和所述第二板之間與所述外殼分1 O
7.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣歧管，其特征在于還包括至少一個(gè)額外的柱，所述額外的柱由金屬構(gòu)成且在所述外殼的內(nèi)部表面上的兩個(gè)額外聯(lián)接位置處被聯(lián)接至所述外殼，其中所述第一柱和至少一個(gè)額外的柱大致與穿過所述歧管的氣流方向?qū)R。
8.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣歧管，其特征在于所述外殼在所述兩個(gè)聯(lián)接位置處的材料厚度大于靠近所述兩個(gè)聯(lián)接位置的材料的厚度。
9.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管，其特征在于包括具有第一周邊凸緣的上外殼部分；具有第二周邊凸緣的下外殼部分；金屬柱，所述金屬柱具有第一板和第二板，其中所述第一周邊凸緣和所述第二周邊凸緣是被摩擦焊接的并且所述第一板被摩擦焊接至所述上外殼部分并且所述第二板被摩擦焊接至所述下外殼部分。
10.如權(quán)利要求9所述的進(jìn)氣歧管，其特征在于所述上外殼和所述下外殼由聚合材料構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管。所述進(jìn)氣歧管具有上外殼部分、下外殼部分和至少一個(gè)金屬柱，所述上外殼部分具有第一周邊凸緣，所述下外殼部分具有第二周邊凸緣，所述金屬柱具有第一板和第二板。第一周邊凸緣和第二周邊凸緣被摩擦焊接并且所述柱的第一板被摩擦焊接至上外殼部分并且所述柱的第二板被摩擦焊接至下外殼部分。上外殼和下外殼由聚合物或塑料材料制成。金屬柱基本由鋁或其他適當(dāng)?shù)牟牧匣蚝辖饦?gòu)成。上外殼部分和下外殼部分限定空腔并且柱在第一板和第二板之間的部段橫穿空腔。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題，減少或避免了在特定頻率下的噪聲和/或?qū)е略诎l(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣中的不良流動(dòng)形態(tài)。
文檔編號(hào)F02M35/104GK202194754SQ201120270128
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者M·A·莫塔科夫, M·J·菲利斯, S·鮑 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司