專利名稱：緊湊型庫侖阻尼器的制作方法
緊湊型庫侖阻尼器
相關(guān)申請的交叉引用
本申請要求于2011年3月17日提交的第13/050，032號美國發(fā)明申請的優(yōu)先權(quán)以及2010年9月2日提交的第61/379，491號美國臨時(shí)申請的權(quán)益。上述申請的全部公開通過引用合并于此。技術(shù)領(lǐng)域
本公開涉及一種用于機(jī)動車/卡車排氣系統(tǒng)的庫侖阻尼器。更具體而言，本公開涉及一種被緊密地直接附接到機(jī)動車/卡車排氣系統(tǒng)的排氣管的緊湊型庫侖阻尼器。
背景技術(shù)：
該部分提供與本公開相關(guān)的背景信息，其未必為現(xiàn)有技術(shù)。
典型地，包括汽車和卡車的機(jī)動車具有內(nèi)燃機(jī)(汽油或柴油)，該內(nèi)燃機(jī)至少聯(lián)接到用于為車輛的從動輪提供動力的變速器和差速器。典型地包括一個(gè)或多個(gè)排氣管、一個(gè)或多個(gè)渦輪增壓器、一個(gè)或多個(gè)催化轉(zhuǎn)化器、一個(gè)或多個(gè)消聲器和一個(gè)或多個(gè)尾管的發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)被附接到發(fā)動機(jī)，以使燃燒過程安靜、清潔廢氣并將燃燒產(chǎn)物沿線路傳送遠(yuǎn)離發(fā)動機(jī)。內(nèi)燃機(jī)在車輛中被支撐在位于框架或其它支撐結(jié)構(gòu)與發(fā)動機(jī)之間的一組柔性發(fā)動機(jī)支架上。排氣系統(tǒng)由位于排氣系統(tǒng)與車身的框架或其它支撐結(jié)構(gòu)之間的排氣支架支撐。為了使傳遞到車身的發(fā)動機(jī)振動最小化，排氣支架包括柔性安裝構(gòu)件和/或彈性懸架構(gòu)件。
即使利用柔性發(fā)動機(jī)支架和柔性排氣支架，發(fā)動機(jī)在發(fā)動機(jī)的各種運(yùn)行條件下的運(yùn)行也會能造成令人厭煩的噪聲、振動或聲振粗糙度(NVH)問題。已提出針對這些NVH問題的各種解決方案?？赏ㄟ^增加系統(tǒng)的靜重、增加調(diào)諧阻尼器和/或增加庫侖阻尼器來處理頻繁的NVH問題。
增加系統(tǒng)的靜重將使系統(tǒng)的固有頻率簡單地變換至較低頻率。增加調(diào)諧阻尼器將僅處理特定頻率。調(diào)諧阻尼器通過在高于和低于原始頻率的頻率下將固有頻率幅度變換成更小的幅度來實(shí)現(xiàn)這種處理。庫侖阻尼器由填充有諸如強(qiáng)丸或沙子的沖擊介質(zhì)的罐組成。庫侖阻尼器是一種寬帶解決方案，其對罐內(nèi)的沖擊介質(zhì)的數(shù)量、密度、幾何形狀和摩擦敏感。另外，從排氣系統(tǒng)到庫侖阻尼器的沖擊介質(zhì)中的能量傳遞的效率對于庫侖阻尼器的運(yùn)行和效能至關(guān)重要。發(fā)明內(nèi)容
該部分提供本公開的大致總結(jié)，并非是其全部范圍或所有特征的全面公開。
本公開為本領(lǐng)域提供一種庫侖阻尼器，該庫侖阻尼器包括大量沖擊介質(zhì)并被緊密安裝到排氣系統(tǒng)，以提供到?jīng)_擊介質(zhì)的優(yōu)異的能量傳遞。保持沖擊介質(zhì)的剛性罐將來自排氣系統(tǒng)的能量傳遞到接觸罐壁的任何沖擊介質(zhì)中。排氣系統(tǒng)與庫侖阻尼器之間的能量傳遞至少利用三點(diǎn)安裝系統(tǒng)而被改進(jìn)，庫侖阻尼器在該三點(diǎn)安裝系統(tǒng)中被直接用螺栓固定到排氣管，或者，能量傳遞在庫侖阻尼器被直接焊接到排氣管時(shí)被改進(jìn)。該系統(tǒng)是對使用托架來安裝阻尼器的系統(tǒng)的改進(jìn)，因?yàn)橥屑茏璧K能量傳遞。
進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏鶕?jù)在此提供的描述而變得明顯。在本發(fā)明內(nèi)容中的描述和特定示例僅意欲例示的目的，并非意欲限制本公開的范圍。


在此所描述的附圖僅用于所選實(shí)施例而非所有可能實(shí)施方式的例示目的，并非意欲限制本公開的范圍。
圖I為包括根據(jù)本公開的庫侖阻尼器的排氣系統(tǒng)的透視圖2為圖I中例示的庫侖阻尼器之一的透視圖3為圖2中例示的附接到圖I中例示的排氣系統(tǒng)的排氣管的庫侖阻尼器的端視圖4為圖I中例示的庫侖阻尼器的端部剖視圖5為根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的庫侖阻尼器的透視圖6為圖5中例示的庫侖阻尼器的端部剖視圖；以及
圖7為根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的庫侖阻尼器的局部為剖面的端部透視圖。
相應(yīng)的附圖標(biāo)記在附圖的不同視圖中始終表示相應(yīng)的部分。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將參照附圖更充分描述示例實(shí)施例。
現(xiàn)在參照附圖，其中相似的附圖標(biāo)記在不同視圖中始終指代相似或相應(yīng)的部分， 在圖I中例示根據(jù)本公開的排氣系統(tǒng)，并且該排氣系統(tǒng)由附圖標(biāo)記10指代。排氣系統(tǒng)10 被附接到內(nèi)燃機(jī)14的排氣集管12。內(nèi)燃機(jī)14被設(shè)計(jì)成通過在本領(lǐng)域中眾所周知的變速器 (未顯不)和一個(gè)或多個(gè)差速器(未顯不)為車輛的一個(gè)或多個(gè)主動輪提供動力。
排氣系統(tǒng)10包括一對前排氣管16、中管18、催化轉(zhuǎn)化器20、后排氣管22、消聲器24、尾管26、一對庫侖阻尼器28和一個(gè)或多個(gè)渦輪增壓器30 (示意性顯示)。排氣系統(tǒng)10 將由排氣集管12收集的來自內(nèi)燃機(jī)14的燃燒產(chǎn)物沿線路傳送到車輛的外圍。如圖I中例示，排氣系統(tǒng)10將內(nèi)燃機(jī)14的燃燒產(chǎn)物沿線路傳送到車輛的后部。盡管被例示成將燃燒產(chǎn)物沿線路傳送到車輛的后部，但排氣系統(tǒng)10可被配置成將燃燒產(chǎn)物沿線路傳送到車輛的任何外圍位置，包括但不限于車輛的一個(gè)或多個(gè)側(cè)部。
如例示，一對前排氣管16被附接到一對渦輪增壓器30，該對渦輪增壓器30被附接到單個(gè)中管18，單個(gè)中管18被附接到單個(gè)催化轉(zhuǎn)化器20，單個(gè)催化轉(zhuǎn)化器20被附接到單個(gè)后排氣管22，單個(gè)后排氣管22被附接到單個(gè)消聲器24，單個(gè)消聲器24被附接到單個(gè)尾管26。使單個(gè)前排氣管16附接到被附接到催化轉(zhuǎn)化器20的單個(gè)渦輪增壓器以提供單路徑排氣系統(tǒng)，這在本公開的范圍內(nèi)。使一對前排氣管16附接到一對渦輪增壓器30，從而提供雙路徑排氣系統(tǒng)，其中該對渦輪增壓器30附接到一對中管18，該對中管18可被附接到一對催化轉(zhuǎn)化器20，該對催化轉(zhuǎn)化器20可被附接到一對后排氣管22，該對后排氣管22可被附接到一對消聲器24，該對消聲器24可被附接到一對尾管26，這也在本公開的范圍內(nèi)。因而，排氣系統(tǒng)10可被配置成單路徑排氣系統(tǒng)、雙路徑排氣系統(tǒng)或者本領(lǐng)域已知的任何其它構(gòu)造的排氣系統(tǒng)。
在車輛和內(nèi)燃機(jī)14運(yùn)行期間，由內(nèi)燃機(jī)14、渦輪增壓器30和車輛產(chǎn)生的振動可產(chǎn)生令人厭煩的噪聲、振動或聲振粗糙度(NVH)問題。庫侖阻尼器28被緊密附接到排氣系統(tǒng) 10的部件，以處理這些令人厭煩的NVH問題。盡管庫侖阻尼器28被例示成被緊密附接到中管18，但是將庫侖阻尼器28附接到排氣系統(tǒng)10的任一部件，包括但不限于前排氣管16、中管18、催化轉(zhuǎn)化器20、后排氣管22、消聲器24和/或尾管26,也在本公開的范圍內(nèi)。
現(xiàn)在參見圖2至圖4，庫侖阻尼器28被更詳細(xì)地例示。庫侖阻尼器28包括由外部構(gòu)件32、內(nèi)部構(gòu)件34和特定體積或質(zhì)量的沖擊介質(zhì)36形成的罐。外部構(gòu)件32為弓形或彎曲形的金屬沖壓件，其限定多個(gè)加強(qiáng)肋38，多個(gè)加強(qiáng)肋38用作內(nèi)部構(gòu)件34的對準(zhǔn)特征件以及為庫侖阻尼器28提供必要的剛度或強(qiáng)度。填充端口 40在特定位置處延伸穿過外部構(gòu)件 32，這簡化了向庫侖阻尼器28中添加沖擊介質(zhì)36。在添加沖擊介質(zhì)36之后，扣式蓋42關(guān)閉填充端口 40?？凼缴w42被焊接或以其它方式附接到外部構(gòu)件32，以將沖擊介質(zhì)36保持在由庫侖阻尼器28限定的腔44內(nèi)。外部構(gòu)件32與內(nèi)部構(gòu)件34之間的縱向長度、彎曲長度和間距被選擇為提供特定體積的沖擊介質(zhì)36，并且同時(shí)在排氣系統(tǒng)10被安裝在車輛中時(shí)提供與車輛的其它部件的特定的間隙。另外，在設(shè)計(jì)庫侖阻尼器28時(shí)，要考慮排氣系統(tǒng) 10的裝配位置的間隙以及提供車輛的日常維修和/或替換車輛部件所必需的間隙。
內(nèi)部構(gòu)件34為弓形或彎曲形的杯形金屬沖壓件，其與中管18 —致并被焊接或以其它方式附接到外部構(gòu)件32以限定腔44。內(nèi)部構(gòu)件34限定一對小半徑46，該對小半徑46 在優(yōu)選實(shí)施例中為5mm，該對小半徑46沿著內(nèi)部構(gòu)件34的縱向長度并由此沿著庫侖阻尼器28的縱向長度延伸。如圖3和圖4中所例示，內(nèi)部構(gòu)件34的弓形或彎曲形部分的直徑被設(shè)計(jì)成比中管18的外側(cè)曲面略小。該特征確保了內(nèi)部構(gòu)件34的由半徑46限定的外表面沿著延伸內(nèi)部構(gòu)件34的整個(gè)長度的一對接觸區(qū)域完整地接觸中管18，以提供中管18與庫侖阻尼器28之間的緊密接觸。該特征還將使所需要的焊接帶最小化，從而簡化庫侖阻尼器28與中管18的焊接。
沖擊介質(zhì)36可為鋼丸、沙子或本領(lǐng)域中已知的任何其它沖擊介質(zhì)。庫侖阻尼器28 被緊密附接(焊接)到中管18的設(shè)計(jì)提供了的大量沖擊介質(zhì)36 (在優(yōu)選實(shí)施例中為25立方英寸)，從而提供從中管18到?jīng)_擊介質(zhì)36的優(yōu)異的能量可傳遞性。外部構(gòu)件32和內(nèi)部構(gòu)件34的剛性設(shè)計(jì)也將能量傳遞到與外部構(gòu)件32和內(nèi)部構(gòu)件34的內(nèi)表面直接接觸的任何沖擊介質(zhì)36。庫侖阻尼器28提供了被約束成與中管18緊密接觸的大的罐容積，這提供了適于任何應(yīng)用的緊湊型設(shè)計(jì)。為了優(yōu)異的能量可傳遞性而將庫侖阻尼器28焊接到中管 18。外部構(gòu)件32和內(nèi)部構(gòu)件34被設(shè)計(jì)成為沖擊介質(zhì)36提供最佳的密度、幾何形狀、數(shù)量、 運(yùn)動空間和摩擦。
現(xiàn)在參見圖5至圖7，庫侖阻尼器128和128’被例示成附接到中管118。在排氣系統(tǒng)10中，中管118可替換中管18，庫侖阻尼器128和128’可替換庫侖阻尼器28。另外， 類似于如上所述的庫侖阻尼器28，庫侖阻尼器128和128’可被附接到排氣系統(tǒng)10的任一部件。庫侖阻尼器128和128’包括由外部構(gòu)件132、內(nèi)部構(gòu)件134、內(nèi)管136和沖擊介質(zhì)36 形成的罐。
外部構(gòu)件132為弓形或彎曲形的金屬沖壓件。盡管未在圖5至圖7中例示，外部構(gòu)件132可包括如上所述用于外部構(gòu)件32的對準(zhǔn)和剛度增加的加強(qiáng)肋38。填充端口 40在特定位置處延伸穿過外部構(gòu)件132，這簡化了向庫侖阻尼器128和128’中添加沖擊介質(zhì)36。 在添加沖擊介質(zhì)36之后，扣式蓋42關(guān)閉填充端口 40?？凼缴w42被焊接到或以其它方式附接到外部構(gòu)件132，以將沖擊介質(zhì)36保持在由庫侖阻尼器128和128’限定的腔144內(nèi)。外部構(gòu)件132與內(nèi)部構(gòu)件134之間的縱向長度、彎曲長度和間距被選擇為提供特定體積的沖擊介質(zhì)36，并且同時(shí)在排氣系統(tǒng)10安裝在車輛中時(shí)提供與車輛的其它部件的特定的間隙。 另外，在設(shè)計(jì)庫侖阻尼器128和128’時(shí)，要考慮在排氣系統(tǒng)10的安裝位置的間隙以及提供車輛的日常維修和/或替換車輛部件所必需的間隙。
內(nèi)部構(gòu)件134為弓形或彎曲形的杯形金屬沖壓件，其被焊接到或以其它方式附接到外部構(gòu)件132以限定腔144。內(nèi)部構(gòu)件134限定內(nèi)曲面146，該內(nèi)曲面146沿著內(nèi)部構(gòu)件 134的縱向長度并由此沿著庫侖阻尼器128和128’的縱向長度延伸。如圖6中所例示，內(nèi)曲面146的尺寸被設(shè)計(jì)成與中管118的外徑相同。該特征在庫侖阻尼器128和128’與中管 118之間提供如圖5中由下點(diǎn)148和上點(diǎn)148’所示的三點(diǎn)接觸。庫侖阻尼器128和128’ 被設(shè)計(jì)為與中管118中彎頭的頂部成過盈配合，從而形成如由圖5中所示的下點(diǎn)148例示的初始的主要接觸點(diǎn)。提升則形成如由圖5中的上點(diǎn)148’所示的第二和第三接觸點(diǎn)，從而形成與安裝螺栓間隔開的穩(wěn)定的三腳架底腳。這種三點(diǎn)接觸提供了間隔遠(yuǎn)離安裝螺栓的穩(wěn)定的三腳架底腳，從而僅在安裝螺栓上產(chǎn)生拉伸載荷。在安裝螺栓上沒有懸臂載荷。這種三點(diǎn)接觸和鎖緊螺母在安裝螺栓上的后續(xù)擰緊提供了中管118與庫侖阻尼器128和128’ 之間的緊密接觸。圖7中的實(shí)施例也包括上述的三點(diǎn)接觸。
如圖6和圖7所示，內(nèi)管136在外部構(gòu)件132與內(nèi)部構(gòu)件134之間延伸。在圖6 中，內(nèi)管136被設(shè)計(jì)成接納被焊接到或以其它方式緊固到中管118的安裝螺栓。在圖7中， 內(nèi)管136被設(shè)計(jì)成接納管狀襯套150，該管狀襯套150被設(shè)計(jì)成接納焊接到、螺紋連接到或以其它方式附接到中管118的安裝螺栓。內(nèi)部構(gòu)件134限定由內(nèi)管136形成的牽引孔152。 外部構(gòu)件132限定孔口 154。在圖6的實(shí)施例中，內(nèi)管136向外延伸到外部構(gòu)件132，在此處被焊接到或以其它方式緊固到外部構(gòu)件132的限定孔口 154的部分。在圖7的實(shí)施例中， 管狀襯套150延伸穿過內(nèi)管136、牽引孔152和孔口 154。襯套150被焊接到或以其它方式緊固到內(nèi)管136，并被焊接到或以其它方式被緊固到外部構(gòu)件132的限定孔口 154的部分。 在圖6中，內(nèi)管136和襯套150被設(shè)計(jì)成并不承受安裝螺栓的驗(yàn)證載荷。因而，施加到安裝螺栓上的鎖緊螺母的過度的扭矩將致使內(nèi)管136和襯套150塌陷，但并不會致使安裝螺栓失效。在圖7的實(shí)施例中，內(nèi)管136、襯套150和外部構(gòu)件132被設(shè)計(jì)成超過安裝螺栓的驗(yàn)證載荷。因而，施加到安裝螺栓上的鎖緊螺母的過度扭矩將致使安裝螺栓斷裂。圖7中的安裝螺栓容易被替換。在圖7的實(shí)施例中，內(nèi)管136朝向內(nèi)管136的外部變大，以便不接觸安裝螺栓的焊接凸起。
沖擊介質(zhì)36可為鋼丸、沙子或本領(lǐng)域中已知的任何其它沖擊介質(zhì)。庫侖阻尼器 128和128’利用三點(diǎn)接觸被緊密附接到或用螺栓固定到中管118的設(shè)計(jì)提供了大量沖擊介質(zhì)36 (在優(yōu)選實(shí)施例中為25立方英寸)，以提供從中管118到?jīng)_擊介質(zhì)36的優(yōu)異的能量可傳遞性。外部構(gòu)件132和內(nèi)部構(gòu)件134的剛性設(shè)計(jì)還將能量傳遞到與外部構(gòu)件132和內(nèi)部構(gòu)件134的內(nèi)表面直接接觸的任何沖擊介質(zhì)36。庫侖阻尼器128和128’提供了被約束成與中管118緊密接觸的大的罐容積，這提供了適于任何應(yīng)用的緊湊型設(shè)計(jì)。為了優(yōu)異的能量可傳遞性而將庫侖阻尼器128和128’用螺栓固定到中管118。外部構(gòu)件132和內(nèi)部構(gòu)件134被設(shè)計(jì)成為沖擊介質(zhì)36提供最佳的密度、幾何形狀、數(shù)量、運(yùn)動空間和摩擦。
實(shí)施例的前述描述已被提供用于例示和描述的目的。其并非意欲窮舉或限制本公開。即使沒有明確顯示或描述，特定實(shí)施例的單獨(dú)的元件或特征通常不被限制于該特定實(shí)施例，而是在適用時(shí)可互換，并且可被用于所選實(shí)施例中。相同的元件或特征也可以多種方式進(jìn)行變化。這類變化不被視為背離本公開，并且所有這類修改意欲被包括在本公開的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種與排氣系統(tǒng)結(jié)合的庫侖阻尼器，該結(jié)合包括 te ； 設(shè)置在所述罐內(nèi)的沖擊介質(zhì)； 所述排氣系統(tǒng)的部件，所述罐與所述排氣系統(tǒng)的所述部件緊密接觸。
2.如權(quán)利要求I所述的與排氣系統(tǒng)結(jié)合的庫侖阻尼器，其中所述緊密接觸包括沿著所述罐的軸向長度延伸的一對接觸區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的與排氣系統(tǒng)結(jié)合的庫侖阻尼器，進(jìn)一步包括沿著所述一對接觸區(qū)域的每一個(gè)延伸的焊接部。
4.如權(quán)利要求2所述的與排氣系統(tǒng)結(jié)合的庫侖阻尼器，其中所述罐限定具有第一彎曲部分的內(nèi)表面，并且所述排氣系統(tǒng)的所述部件限定具有第二彎曲部分的外表面，所述第二彎曲部分接合所述第一彎曲部分，所述第一彎曲部分的直徑小于所述第二彎曲部分的直徑。
5.如權(quán)利要求I所述的與排氣系統(tǒng)結(jié)合的庫侖阻尼器，其中所述罐限定具有第一彎曲部分的內(nèi)表面，并且所述排氣系統(tǒng)的所述部件限定具有第二彎曲部分的外表面，所述第二彎曲部分接合所述第一彎曲部分，所述第一彎曲部分的直徑小于所述第二彎曲部分的直徑。
6.如權(quán)利要求I所述的與排氣系統(tǒng)結(jié)合的庫侖阻尼器，其中所述罐被彎曲為與所述排氣系統(tǒng)的所述部件的形狀一致。
7.如權(quán)利要求I所述的與排氣系統(tǒng)結(jié)合的庫侖阻尼器，其中所述罐被焊接到所述排氣系統(tǒng)的所述部件。
8.如權(quán)利要求I所述的與排氣系統(tǒng)結(jié)合的庫侖阻尼器，其中所述罐被用螺栓固定到所述排氣系統(tǒng)的所述部件。
9.如權(quán)利要求I所述的與排氣系統(tǒng)結(jié)合的庫侖阻尼器，其中所述緊密接觸為所述罐與所述排氣系統(tǒng)的所述部件之間的至少三個(gè)接觸點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求9所述的與排氣系統(tǒng)結(jié)合的庫侖阻尼器，其中所述罐限定具有第一彎曲部分的內(nèi)表面，并且所述排氣系統(tǒng)的所述部件限定具有第二彎曲部分的外表面，所述第二彎曲部分接合所述第一彎曲部分，所述第一彎曲部分的直徑與所述第二彎曲部分的直徑相同。
11.如權(quán)利要求I所述的與排氣系統(tǒng)結(jié)合的庫侖阻尼器，其中所述罐限定具有第一彎曲部分的內(nèi)表面，并且所述排氣系統(tǒng)的所述部件限定具有第二彎曲部分的外表面，所述第二彎曲部分接合所述第一彎曲部分，所述第一彎曲部分的直徑與所述第二彎曲部分的直徑相同。
12.如權(quán)利要求I所述的與排氣系統(tǒng)結(jié)合的庫侖阻尼器，其中所述罐限定螺栓孔，并且所述排氣系統(tǒng)的所述部件包括延伸穿過所述螺栓孔的螺栓。
全文摘要
庫侖阻尼器被附接到排氣系統(tǒng)的部件。庫侖阻尼器的內(nèi)表面與排氣系統(tǒng)的部件的外表面緊密接觸。在一實(shí)施例中，緊密接觸由沿著庫侖阻尼器的軸向長度延伸的一對焊接線限定。在另一實(shí)施例中，緊密密接觸由庫侖阻尼器與排氣系統(tǒng)的部件之間的至少三點(diǎn)接觸限定。
文檔編號F01N13/08GK102985656SQ201180032879
公開日2013年3月20日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者特洛伊·P·羅德克爾 申請人:普爾曼公司