用于支撐車輛廢氣設備的支撐單元的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于支撐車輛的廢氣設備(18)的支撐單元，該支撐單元包括至少一個以輕金屬壓鑄材料制成的支撐元件(26)。
【專利說明】
用于支撐車輛廢氣設備的支撐單元
技術領域
[0001]本發明涉及一種支撐單元，利用該支撐單元可以支撐將廢氣從車輛內燃機導出的廢氣設備。
【背景技術】
[0002 ]圖1以原理圖示出車輛的驅動系統1。該驅動系統1包括具有內燃機14和與該內燃機14聯接的變速器16的驅動單元12。在內燃機14燃燒運行中產生的燃燒廢氣通過整體用18表示的廢氣設備被從內燃機14導出。所述廢氣設備18可以包括例如連接到內燃機14上的排氣歧管或者可以通過該排氣歧管連接到內燃機14上。
[0003]特別是在前置發動機車輛中，驅動單元12連同廢氣設備18或者連同該廢氣設備的一部分沿行駛方向設置在將客艙與發動機艙分開的前圍24之前。廢氣設備18通過多個支撐單元20關于驅動單元12繼而關于余下的車輛支撐在車輛的前部區域中、亦即承載在該車輛的前部區域上。廢氣設備18的不同區域本身也可以通過一個或多個此類的支撐單元20關于彼此支撐，以便在廢氣設備18本身中實現加固或提高的穩定性。廢氣設備18在此例如可以包括多個在局部也彎曲延伸的排氣管或者催化轉化器區或/和消聲器區域及類似物。
[0004]在障礙物22沿箭頭P1的方向撞擊到車輛、特別是撞擊到車輛前部區域上時，障礙物22加載驅動單元12并且使得該驅動單元朝向車輛前圍24轉移。基于廢氣設備18與驅動單元12經由支撐單元20的剛性聯接，廢氣設備18、特別是該廢氣設備的設置在發動機艙中的區域也沿著箭頭P2的方向朝向前圍24轉移。因為通常使用的支撐單元20由鋼板材料制成，所以大都存在如下危險:由驅動單元12朝向前圍24帶動的廢氣設備18擠入前圍24中或者穿透該前圍并且因此可能引起客艙中嚴重的損傷和傷害。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于，設定一種用于支撐車輛廢氣設備的支撐單元，利用該支撐單元能夠實現對處在車輛中的人員來說在撞擊時提高的安全性。
[0006]按照本發明，所述目的通過包括至少一個以輕金屬壓鑄材料制成的支撐元件的、用于支撐車輛廢氣設備的支撐單元來實現。
[0007]用于按照本發明制成的支撐單元的輕金屬壓鑄材料雖然具有非常高的抗拉強度并且因此適于在廢氣設備與例如車輛驅動單元之間建立非常穩固的連接。然而基于該材料的脆性，用于毀壞如此制成的支撐元件所需的沖擊功相比于例如在由鋼或鋼板材料制成的支撐元件的情況下明顯更小。這意味著，在撞擊時基于按照本發明制成的支撐元件的可容易破壞性，廢氣設備可以從承載該廢氣設備的系統區域、也就是說例如驅動單元容易地脫聯，并且因此顯著減小廢氣設備連同驅動單元或通過驅動單元運動到乘員艙中的危險。
[0008]在按照本發明的支撐單元中，輕金屬壓鑄材料可以含有鋁或/和鎂或者含有硅或/和銅或/和鋅。特別有利的是:輕金屬壓鑄材料可以是鋁硅合金或鋁鎂合金或鋁硅鎂合金或鋁硅銅合金。
[0009]為了能夠將按照本發明的支撐單元或者該支撐單元的用輕金屬壓鑄材料制成的支撐元件與不同的系統區域、也就是說例如在一側與廢氣設備和在另一側與車輛的驅動單元或類似物以簡單的方式聯接，可以設有設置用于固定連接到第一系統區域上的并且與至少一個支撐元件第一聯接區域中已聯接的或需聯接的第一連接元件和設置用于固定連接到第二系統區域上的并且與至少一個支撐元件在第二聯接區域中已聯接的或需聯接的第二連接元件。為了在此能夠實現將支撐元件穩固地聯接到連接元件上而提出，第一連接元件與支撐元件在第一聯接區域中通過至少一個聯接裝置已聯接或可聯接，或/和第二連接元件與支撐元件在第二聯接區域中通過至少一個聯接裝置已聯接或可聯接，其中，優選至少一個聯接裝置可以設計為螺栓。
[0010]為了在撞擊的情況下在按照本發明的支撐單元中能夠更好限定地引起該支撐單元的毀壞而提出:至少一個支撐元件具有至少一個額定斷裂點區域。為了能夠以簡單的方式提供這樣的預定斷裂點區域而提出:至少一個額定斷裂點區域具有橫截面收縮部或/和凹部或/和貫穿支撐元件的開口。
[0011]本發明此外涉及一種用于車輛的驅動系統，該驅動系統包括具有內燃機的驅動單元和將燃燒廢氣從內燃機導出的廢氣設備，所述驅動系統此外包括至少一個具有上述構造的支撐單元。
[0012]在此例如可以規定:設有至少一個用于關于內燃機支撐廢氣設備的支撐單元;或/和所述驅動單元包括變速器并且設有至少一個用于關于變速器支撐廢氣設備的支撐單元；或/和設有至少一個用于關于廢氣設備的第二區域支撐廢氣設備的第一區域的支撐單元。
【附圖說明】
[0013]接下來參照附圖詳細闡述本發明。其中:
[0014]圖1以原理圖示出用于車輛的驅動系統；
[0015]圖2以其視圖a)至c)分別示出支撐單元的和用于該支撐單元的支撐元件的不同的設計方式。
【具體實施方式】
[0016]圖1以原理圖示出驅動系統，在該驅動系統中可以使用按照本發明的支撐單元，以便關于驅動單元、也就是說例如關于內燃機或變速器來支撐廢氣設備，或者以便使廢氣設備本身中的不同區域互相支撐。就此而言，關于此類驅動系統的基本構造可以參照圖1的上述實施方式。
[0017]圖2a中示出支撐單元20的一個實例，該支撐單元可以應用在圖1的驅動系統10中。支撐單元20包括支撐元件26，該支撐元件與第一連接元件28和第二連接元件30固定聯接。這兩個連接元件28、30例如可以如在附圖中示出的那樣構造成角狀的，但是也可以具有任何其它幾何設計。這兩個連接元件優選由鋼或鋼板材料制成。連接元件28例如可以連接到作為第一系統區域的廢氣設備18上，而連接元件30例如可以連接到作為第二系統區域的內燃機14或變速器16上。這種連接例如可以材料鎖合地實現、也就是說例如通過焊接實現，但是也可以通過擰緊或/和夾緊來實現。
[0018]支撐元件26可以具有例如長形延伸的帶第一聯接區域32的輪廓，在該第一聯接區域中，第一連接元件28在使用第一聯接裝置34的情況下連接到支撐元件26上。第一聯接裝置34例如可以包括螺栓，該螺栓可以穿過第一連接元件28擰入到支撐元件26的第一聯接區域32中的螺紋開口中。
[0019]在第二聯接區域36中，支撐元件26與第二連接元件32通過第二聯接裝置38固定連接。第二聯接裝置38例如也可以構成為螺栓并且穿過第二連接元件30擰入到支撐元件26的第二聯接區域36中。
[0020]支撐元件26在支撐單元20的按照本發明的設計中由輕金屬壓鑄材料制成。支撐元件26在此可以用鋁(Al)或/和鎂(Mg)或者它們的合金制成。特別是可以使用下面的合金:八1519(:113^1]\%3^1]\%5^1]\%9^151101%^1^112(:111^15112。將輕金屬壓鑄材料用于構造支撐元件26的實質性優點在于:該輕金屬壓鑄材料的抗拉強度基本上類似于鋼材料的抗拉強度，從而在常規運行中保障將廢氣設備穩固支撐或固定在車輛、特別是驅動單元10上。然而基于其脆性，該輕金屬壓鑄材料在突然受載時顯著比鋼材料更容易破碎。特別是用于毀壞由輕金屬壓鑄材料制成的支撐元件26所需的沖擊功比在由鋼材料制成的支撐元件的情況下的沖擊功小4至5倍。基于在沖擊負荷時該相對容易的可毀壞性，特別是在正面撞擊時通過毀壞在圖1中也可看到的支撐單元20的、將廢氣設備18聯接到驅動單元12上的支撐元件26來將廢氣設備18盡可能地與驅動單元12分離。僅在廢氣設備借助排氣歧管直接連接到內燃機14上的區域中保持聯接。然而基于排氣歧管的彎曲設計，該排氣歧管比較容易變形。如果在這種狀態下驅動單元12通過與車輛發生碰撞的障礙物22而向后朝向車輛內室、例如前圍24運動，那么基于由支撐元件26的毀壞引起的廢氣設備18與驅動單元12的盡可能的脫聯，廢氣設備18不跟隨或者以較小的程度跟隨驅動單元12的運動，從而顯著減小廢氣設備18穿過前圍24的危險。對此也有助于使得支撐并且以此加固廢氣設備18本身的一個或多個支撐單元20被同樣毀壞，從而同樣降低廢氣設備18本身的穩定性并且在廢氣設備18撞擊到前圍上時也通過使廢氣設備18本身變形而卸除一大部分能量。
[0021]除了設置用于支撐單元20的支撐元件26由輕金屬壓鑄材料制成的設計之外，支撐元件26的造型也能夠有助于在沖擊負荷時能夠更容易毀壞。因此可看到:在圖2a)的實例中，支撐元件26以紡錘狀的、例如旋轉對稱的凹形設計構造，從而例如在支撐元件26的縱向中心區域中設有提供額定斷裂點區域40的最大的直徑縮小部或者說收縮部。在圖2b)和2c)的實例中，支撐元件26可以按基本上例如柱狀的、優選圓柱狀的設計構造。可以在外周區域上設有不同的刻槽或者說凹部42，或者該支撐元件26也可以設有貫穿的開口 44，所述開口有助于形成限定的額定斷裂點區域40。因此可以通過一方面選擇構造材料和另一方面選擇造型來限定地影響按照本發明制成的支撐元件26的斷裂性能，從而例如也可以以適配于安裝地點或者適配于在驅動系統10中的需互相聯接的系統區域的方式來使用不同的支撐元件26或者支撐單元20。
[0022]在支撐單元20或者以此制成的驅動系統10的上述按照本發明的構造中，當然可以結合單個或多個上述在結構上的設計特征來實現其它方面。因此，相應的支撐單元20的第一和第二連接元件28、30當然可以由不同材料制成并且可以構造有不同的造型以適配于待連接到其上的系統區域。如已經實施的那樣，連接元件可以由鋼材料、例如鋼板材料制成。此外也可以將鋁用作構造材料。為了保護連接元件28、30也免于受到腐蝕或熱負荷，所述連接元件備選于基本未涂層的設計也可以被覆以涂層。當然，連接元件28、30可以一件式地成形或者可以多件式地制成。
[0023]為了保護按照本發明的支撐單元20的構造元件免于受到過度的溫度負荷，可以在這些構造元件的互相的毗鄰區域中設置例如隔熱的元件、如由隔熱材料或纖維復合材料制成的云母片、墊或板。單個或多個所述構造元件的外罩也可以具有此類材料。為了提供改善的腐蝕保護，一個按照本發明的支撐單元20的單個或多個所述構造元件例如可以涂有聚四氟乙烯或者塑料材料。另外，表面處理例如等離子體處理、陽極氧化、電鍍都是可能的。原則上，構造元件也可以覆有防腐蝕合金。例如由云母材料或由橡膠材料制成的防腐蝕層的中間層也是可能的。
[0024]用以提供限定的斷裂性能的支撐元件的特別是在圖2a)至2c)中可看到的造型當然可以單獨地或者以組合的方式設置。凹部42或者貫穿的開口 44特別是可以對稱或非對稱地設置在支撐元件26上。支撐元件26可以具有基本上旋轉對稱的、沿著該支撐元件的縱軸線方向長形延伸的輪廓。橫截面例如可以圓形地、橢圓形地或者有棱角地構造。在支撐元件26特別是還為了滿足其支撐功能而特別強烈地受載的地方可以設有材料加厚部。這例如在圖2a)中可看到，支撐元件26在如下地方構造有較大的材料厚度，該支撐元件在這些地方借助于聯接裝置34、36聯接到連接元件28、30上。
[0025]此外，為了裝入使廢氣設備18本身穩定的支撐單元20而存在不同的可能性。因此，如在圖1可看到的那樣，支撐單元20的連接元件之一可以直接連接到廢氣設備18上，而另一個連接元件連接到另一支撐單元20的連接元件上。備選地，此類支撐單元20的兩個連接元件可以直接連接到廢氣設備18上。
【主權項】
1.用于支撐車輛的廢氣設備(18)的支撐單元，該支撐單元包括至少一個以輕金屬壓鑄材料制成的支撐元件(26)。2.按照權利要求1所述的支撐單元，其特征在于，所述輕金屬壓鑄材料含有鋁或/和鎂。3.按照權利要求1或2所述的支撐單元，其特征在于，所述輕金屬壓鑄材料含有硅或/和銅或/和鋅。4.按照權利要求1至3之一所述的支撐單元，其特征在于，所述輕金屬壓鑄材料是鋁硅合金或者鋁鎂合金或者鋁硅鎂合金或者鋁硅銅合金。5.按照權利要求1至5之一所述的支撐單元，其特征在于，設有用于固定連接到第一系統區域(18)上的并且在第一聯接區域(32)中與至少一個支撐元件(26)已聯接的或需聯接的第一連接元件(28)和用于固定連接到第二系統區域(14、16、18)上的并且在第二聯接區域(36)中與至少一個支撐元件(26)已聯接或需聯接的第二連接元件(30)。6.按照權利要求5所述的支撐單元，其特征在于，所述第一連接元件(28)與支撐元件(26)在所述第一聯接區域(32)中通過至少一個聯接裝置(34)已聯接或可聯接，或/和所述第二連接元件(30)與支撐元件(26)在所述第二聯接區域(36)中通過至少一個聯接裝置(38)已聯接或可聯接。7.按照權利要求6所述的支撐單元，其特征在于，至少一個聯接裝置(34，38)包括螺栓。8.按照權利要求1至7之一所述的支撐單元，其特征在于，至少一個支撐元件(26)具有至少一個額定斷裂點區域(40)。9.按照權利要求8所述的支撐單元，其特征在于，至少一個額定斷裂點區域(40)包括橫截面收縮部或/和凹部或/和貫穿支撐元件(26)的開口。10.用于車輛的驅動系統，該驅動系統包括具有內燃機(14)的驅動單元(12)和將燃燒廢氣從內燃機(14)導出的廢氣設備(18)，所述驅動系統此外包括至少一個按照上述權利要求之一所述的支撐單元(20)。11.按照權利要求9所述的驅動系統，其特征在于，設有至少一個用于關于內燃機(14)支撐廢氣設備(18)的支撐單元(20);或/和所述驅動單元(12)包括變速器(16)并且設有至少一個用于關于該變速器(16)支撐廢氣設備(18)的支撐單元(20)，或/和設有至少一個用于關于廢氣設備(18)的第二區域支撐廢氣設備(18)的第一區域的支撐單元(20)。
【文檔編號】F01N13/08GK105863797SQ201610081032
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月5日
【發明人】A·施皮特
【申請人】埃貝斯佩歇排氣技術有限責任兩合公司