多層凹陷隔熱罩的製作方法

2023-10-11 06:09:09 2

專利名稱：多層凹陷隔熱罩的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於車用發動機部件，例如發動機排氣歧管的防護隔 熱罩，所述發動機排氣歧管在發動機運轉期間傳遞大量熱量和振動。 更具體地，本發明涉及防護隔熱罩的製造，以及增強這種隔熱軍的減 振效果的新穎的結構應用。
背景技術：
當今車輛中的內燃機排氣歧管可以達到超過1600華氏度的內部溫度。這種高溫對與歧管共用內部空間的電子和塑料部件產生了明顯 的損壞風險。因此，通過使用隔熱罩為這種部件提供保護，其中所述 隔熱罩設計成使排氣歧管和其它生熱部件至少部分地掩蓋和隔離。在一些情況下，隔熱罩有效地將測量溫度水平降低到300華氏度的範圍 內。鄰近一部件，例如排氣歧管定位的典型多層隔熱罩使用隔開的金 屬層，並且層間具有空隙。這些隔熱罩沿直接鄰近部件的層傳遞熱量， 而下一個相鄰層通過空隙與所述熱量隔離。但是，由於金屬層自由振動，它們典型地產生共振、傳遞不希望的噪音並且受到對隔熱罩產生 疲勞破壞的較高內應力影響。其它多層隔熱軍使用層間具有絕緣層的金屬層。與不帶絕緣層的 隔熱罩不同，絕緣層在接觸位置處減小金屬層的振動。典型地，構成隔熱罩形狀的複合曲線通過產生層間千涉而產生約束層減振效果。當 在層間工作時，絕緣材料起到摩擦減振器的作用。但是，這些隔熱罩 可以在層間不接觸的區域內振動，從而傳遞噪音。外金屬層典型地由滲鋁鋼製成。為了加強隔熱效果和減少隔熱軍 所需空間，金屬層可以成型以接近類似於排氣歧管外表面的形狀。為
了在鋼板中提供希望的輪廓，隔熱罩的最終外金屬層典型地包括多個 褶皺。這些褶皺降低了隔熱罩的美觀效果。圖1顯示了用於排氣歧管的上述現有隔熱罩的實例。如圖所示，現有隔熱軍10包括成形外表面12,其由鋼板層製成以嚴密仿照排氣 歧管的外表面。外表面12包括由生產現有隔熱罩10的成形操作引起 的褶皺14。這些褶皺降低了汽車發動機艙的美觀效果。發明內容本發明提供了用於發動機部件，例如內燃機排氣歧管的改進的多 層絕緣隔熱軍。根據本發明的一個方面，隔熱罩的金屬層形成凹陷， 或者成型以在層間提供增大的相互作用，從而增大約束層減振作用， 減少褶皺，提高美感，並且通過增強的減振效果改善噪音振動和惡劣 環境耐久性。在一個實施例中，隔熱罩包括至少三層。外層具有形成在其中的 外凹陷。內層具有形成在其中的內凹陷。至少一部分內凹陷和外凹陷 嵌套在一起。絕緣層位於內層和外層之間。在另一個實施例中， 一種用於內部車用發動機部件的隔熱罩，包 括外金屬層；有選擇地直接靠近被防護部件定位的內金屬層；和部 分地位於金屬層之間的絕緣層。外金屬層和內金屬層形成凹陷。絕緣 層至少部分地插入金屬層之間，並且金屬層的凹陷相互作用以減少隔 熱軍的振動。還公開了 一種製造根據本發明的隔熱罩的方法。本發明的方法包 括在外層中形成外凹陷，和在內層中形成內凹陷。當外層鄰近內層定 位時，至少一部分外凹陷和至少一部分內凹陷嵌套在一起。該方法進 一步包括使外層鄰近內層定位，可能還包括同時形成所述層。


圖1是現有隔熱罩的側面正視圖。圖2是發動機一部分的側面正視圖，顯示了根據本發明的隔熱罩
的實施例。圖3是沿破裂線3-3剖開的圖2中隔熱罩的剖視圖。 圖4是根據本發明的隔熱罩的實施例的側面正視圖。 圖5是圖4中隔熱罩一部分的放大剖視圖，其中背景部分出於清 楚目的被去除。圖6是隔熱罩表面的另一實施例的局部視圖。
具體實施方式
圖2和3顯示了發動機20的一部分。發動才幾20包括汽缸蓋24、 排氣歧管26和隔熱罩30。隔熱罩30適合於包圍或緊密圍繞排氣歧管 26的至少一部分。排氣歧管26通過螺栓(未顯示)緊固到位於汽缸 蓋24的側面或側部42上的多個發動4幾排氣口 40上。排氣歧管26包括與排氣口 40流體連通的配合口 44。排氣歧管26 還包括安裝凸耳50，用於通過螺栓52將隔熱罩30附接到排氣歧管26 上。發動機排氣口 40用於共同接收來自發動機20的單個燃燒室(未 顯示)的排出氣體，並且將這些排出氣體匯集到排氣歧管26的共用排 氣管部分58中。如圖3、 4和5中最佳顯示的那樣，隔熱罩30包括成形體60。成 形體60減少隔熱罩30的結構的振動，從而使隔熱罩30的振動衰減， 如下文更詳細描述的那樣。圖5顯示了隔熱罩30包括內金屬層70和外金屬層72，其中絕緣 層74插入上述兩層之間。內金屬層70包括第一內表面80和面向絕緣 層74的第二內表面82，並且內凹陷84形成在所述內金屬層上。外金 屬層72包括面向絕緣層74的第一外表面90和第二外表面92,並且 外凹陷94形成在所述外金屬層上。絕緣層74包括面向內金屬層70 的內表面100和面向外金屬層72的外表面102，並且絕緣凹陷104形 成在所述絕緣層上。如圖5最佳顯示的那樣，內金屬層70、外金屬層72和絕緣層74 定位成使內凹陷84、外凹陷94和絕緣凹陷104至少部分地嵌套。嵌 套是指一凹陷位於另一凹陷內的情況。具體地說，當內凹陷84的一部 分與通常由第一外表面90界定的平面(如圖5中的平面P-P所示) 相交時， 一個內凹陷84與一個外凹陷94嵌套。對具有嵌套凹陷的典 型隔熱罩30進行試驗表明，與無凹陷隔熱罩相比，阻尼係數增大27% 。 可選地，絕緣層74可以更厚，使得內凹陷84和外凹陷94的至少一部 分對準但不嵌套以提供一定程度的減振。在隔熱罩30工作期間，內金屬層70通常比外金屬層72的溫度高。 因此，內金屬層70的膨脹超過外金屬層72。各層的不一致膨脹將產 生在內金屬層70和外金屬層72之間相互作用的、向內的小法向力。 除了可能存在於現有隔熱罩10和隔熱罩30兩者中的法向力之外，內 凹陷84和外凹陷94與絕緣層74的絕緣凹陷104相互作用以減小內金 屬層70和外金屬層72內的振動。凹陷84、 94增大了層70、 72和74 之間的接觸面積，從而增強對隔熱軍30的減振作用。優選地，外凹陷94在外金屬層72內隨機散布並且不對齊，從而 在外金屬層72和隔熱軍30內產生不希望的彎曲面。儘管根據此處教 導的排氣歧管隔熱罩的曲率不如更大的、曲率更小的隔熱罩對彎曲敏 感，但是排氣歧管隔熱罩會受益於凹陷84、 94的散布。可選地，如圖 6所示的凹陷84'、 94'、 104'的重複圖案114可以形成在層70'、 72'、 74'中以減小振動，同時阻止不希望的彎曲面。如圖l和4最佳顯示的那樣，外凹陷94的構造用於擴大外金屬層 72的表層，使得現有隔熱罩10的表面褶皺14不那麼顯著。這樣，外 凹陷94提高了隔熱罩30的美學效果。外金屬層72優選地由冷軋鋼、滲鋁鋼、鋁製成，對於成本不是主 要因素的進口車輛來說，甚至由不鏽鋼製成。如果使用冷軋鋼，隔熱 罩外部可以塗覆耐蝕材料以增強隔熱罩的耐久性。內金屬層70是與排氣歧管26緊密接觸的那部分隔熱罩30。由於 歧管溫度可以達到1600華氏度，因此內金屬層70的所用材料應當能 夠充分耐熱。在一些應用中，內金屬層70可以較為光亮、由高溫合金 製成且適合於將熱量反射回被防護部件。在其它應用中，內金屬層70
可以是包括鍍鋁鋼的較為便宜的材料。本領域的技術人員應當認識到， 為了避免與高溫相關的性能降低以及為了控制特定應用中相當大的振 動，材料選擇是關鍵的。儘管描述了三層結構，但是隔熱罩30可以有效地製造有附加層， 或具有施加於隔熱罩30的選定區域上的絕緣層74。內金屬層70可以 提供這種情況下必需的剛度和支撐，但是內金屬層在一些應用中需要 相對較厚。另外，儘管外凹陷94和內凹陷84顯示為遠離排氣歧管26 延伸，但是所有凹陷84、 94或其一部分可以朝向排氣歧管26延伸。用於絕熱、減振、隔音的絕熱層74的材料選擇相當廣泛。這種選 擇可以包括金屬材料，以及例如聚芳基醯胺纖維或陶瓷纖維的非金屬 纖維。根據預期溫度範圍，舉例來說，甚至可以使用無纖維成分，諸 如緻密蛭石粉。一種製造隔熱罩30的方法描述如下。具有插入其間的絕緣層74 的內金屬層70和外金屬層72定位在順序衝模(未顯示)中。層70、 72、 74在順序沖才莫中衝壓並形成包括凹陷84、 94、 104的所述形狀。 層70、 72、 74可以在衝壓之前、之後或期間修整。順序衝模包括凸凹 成形工具，所述成形工具與位於其間的層70、 72、 74—起壓緊。凸凹 成形工具具有互補表面，在所述表面內切削以形成凹陷84、 94、 104。當凸凹成形工具壓在一起時，層70、 72、 74形成圖2、 3所示的 總體形狀，但沒有顯著的凹陷構造。在衝模最後幾毫米的行程中，凹 陷84、 94、 104形成在層70、 72、 74中。層70、 72的外邊緣隨後例 如通過巻曲附接在一起，並且可在從順序衝模上取下之前巻曲。可選 地，層70、 72的外邊緣折在一起。如圖3和5最佳顯示的那樣，當隔熱罩30形成有成形體60,並 且層70、 72的外邊緣例如通過巻曲或折邊附接在一起時，凹陷84、 94、104通過由於隔熱罩30的曲率原因存在於層間的法向力保持接觸。 成形體60中的這一法向力增大凹陷84、 94、 104之間的接觸，但是平 坦的隔熱罩將受益於相鄰層的凹陷之間的相互作用。可選地，內金屬層70和外金屬層72可以分別形成不帶凹陷84、94的圖2和3所示總體形狀，隨後與絕緣層74層壓，之後在沖才莫中 衝壓以形成凹陷84、 94、 104。優選地，外金屬層72與內金屬層70相比在尺寸上相對且略微過 大，使得外金屬層72的邊緣(未顯示)可以摺疊蓋住內金屬層70的 相應匹配邊緣，從而有效地將絕緣層74封裝在層70、 72之間。凹陷 84、 94可以為大致半球形或具有大致錐形部分。應當理解到，上述描述用於說明而非限制。在閱讀上述說明的基 礎上，許多實施例對於本領域的技術人員來說顯而易見。因此，不應 參考上述說明書，而應參考所附權利要求書，並結合與所述權利要求 等效的全部範圍確定本發明的範圍。
權利要求
1.一種多層隔熱罩，包括外層，該外層具有形成在其中的外凹陷；內層，該內層具有形成在其中的內凹陷，其中所述內凹陷的至少一部分和所述外凹陷的至少一部分嵌套在一起，使得所述內凹陷的至少一部分布置在所述外凹陷中；和插入到所述內層和所述外層之間的至少一個絕緣層。
2. 如權利要求1所述的隔熱罩，其特徵在於，所有所述內凹陷和 所述外凹陷嵌套在一起。
3. 如權利要求1所述的隔熱罩，其特徵在於，所述外凹陷至少部 分地由半球形部分界定。
4. 如權利要求1所述的隔熱軍，其特徵在於，當垂直於所述外層 的表面觀察時，所述外凹陷具有圓形截面。
5. 如權利要求1所述的隔熱罩，其特徵在於，當垂直於所述外層 的表面觀察時，所述外凹陷具有細長截面。
6. 如權利要求1所述的隔熱罩，其特徵在於，所述內層和所述外 層界定了具有預定形狀的成形體，其中所述彎曲的隔熱罩體增大了所 述內凹陷和所述外凹陷之間的相互作用。
7. 如權利要求1所述的隔熱罩，其特徵在於，所述內凹陷、外凹 陷隨機散布在所述內層、外層上。
8. 如權利要求1所述的隔熱罩，其特徵在於，所述內凹陷中的每一個均嵌套在至少一個所述外凹陷中。
9. 一種用於內部車用發動機部件的隔熱罩，包括具有凹陷的外 金屬層；具有凹陷的內金屬層，所述內金屬層有選擇地直接靠近被防 護部件定位；和至少部分地插入到所述金屬層之間的絕緣層，其中， 所述金屬層的所述凹陷的至少一部分相互作用以減少所述隔熱罩的振 動。
10. 如權利要求9所述的隔熱罩，其特徵在於，所述金屬層的所述 凹陷的至少一部分嵌套在一起。
11. 如權利要求9所述的隔熱罩，其特徵在於，所述凹陷至少部分 地由半球形部分界定。
12. 如權利要求9所述的隔熱軍，其特徵在於，當垂直於所述外層 的表面觀察時，所述外凹陷具有圓形截面。
13. 如權利要求9所述的隔熱罩，其特徵在於，當垂直於所述外層 的表面觀察時，所述外凹陷具有細長截面。
14. 如權利要求9所述的隔熱罩，其特徵在於，所述內層和所述外 層界定了成形體，其中所述彎曲的隔熱罩體增大了所述內凹陷和所述 外凹陷之間的相互作用。
15. 如權利要求9所述的隔熱罩，其特徵在於，所述內凹陷由第一 內表面和第二內表面界定，所述外凹陷由第一外表面和第二外表面界 定，所述第二內表面面向所述絕緣層，其中所述第一外表面面向所述 絕緣層。
16. —種製造隔熱罩的方法，包括步驟 在外層中形成外凹陷；在內層中形成內凹陷，使得當所述外層鄰近所述內層定位時，所 述外凹陷的至少一部分和所述內凹陷的至少一部分嵌套在一起；和 使所述外層鄰近所述內層定位。
17. 如權利要求16所述的方法，還包括將絕緣層插入到所述外層 和所述內層之間的步驟，其中所述絕緣層位於所述外凹陷的至少一部 分和所述內凹陷的至少一部分之間。
18. 如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述形成外凹陷和 形成內凹陷的步驟在沖模中同時進行。
19. 如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述定位步驟在形 成步驟之前進行。
20. 如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述定位步驟在形 成步驟之前進行。
21. 如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述形成外凹陷和 形成內凹陷的步驟在衝模中同時進行。
22. 如權利要求16所述的方法，還包括將所述內層和所述外層形 成具有彎曲表面的成形體的步驟。
全文摘要
一種具有形成在相鄰層中的互補輪廓或凹陷的多層隔熱罩。凹陷提供減小振動的層間接觸。凹陷可以利用衝模在所有層中同時形成。凹陷增強了隔熱罩的減振效果。
文檔編號F02B77/13GK101155979SQ200680011571
公開日2008年4月2日 申請日期2006年2月16日 優先權日2005年2月28日
發明者E·奧克森克內克特 申請人:達納公司