專利名稱：多層凹陷隔熱罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于車用發(fā)動(dòng)機(jī)部件，例如發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管的防護(hù)隔 熱罩，所述發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間傳遞大量熱量和振動(dòng)。 更具體地，本發(fā)明涉及防護(hù)隔熱罩的制造，以及增強(qiáng)這種隔熱軍的減 振效果的新穎的結(jié)構(gòu)應(yīng)用。
背景技術(shù)：
當(dāng)今車輛中的內(nèi)燃機(jī)排氣歧管可以達(dá)到超過1600華氏度的內(nèi)部溫度。這種高溫對與歧管共用內(nèi)部空間的電子和塑料部件產(chǎn)生了明顯 的損壞風(fēng)險(xiǎn)。因此，通過使用隔熱罩為這種部件提供保護(hù)，其中所述 隔熱罩設(shè)計(jì)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華氏度的范圍 內(nèi)。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，并且層間具有空隙。這些隔熱罩沿直接鄰近部件的層傳遞熱量， 而下一個(gè)相鄰層通過空隙與所述熱量隔離。但是，由于金屬層自由振動(dòng)，它們典型地產(chǎn)生共振、傳遞不希望的噪音并且受到對隔熱罩產(chǎn)生 疲勞破壞的較高內(nèi)應(yīng)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(dòng)。典型地，構(gòu)成隔熱罩形狀的復(fù)合曲線通過產(chǎn)生層間千涉而產(chǎn)生約束層減振效果。當(dāng) 在層間工作時(shí)，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(qū)域內(nèi)振動(dòng)，從而傳遞噪音。外金屬層典型地由滲鋁鋼制成。為了加強(qiáng)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于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(gè) 褶皺。這些褶皺降低了隔熱罩的美觀效果。圖1顯示了用于排氣歧管的上述現(xiàn)有隔熱罩的實(shí)例。如圖所示，現(xiàn)有隔熱軍10包括成形外表面12,其由鋼板層制成以嚴(yán)密仿照排氣 歧管的外表面。外表面12包括由生產(chǎn)現(xiàn)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(fā)動(dòng)機(jī)艙的美觀效果。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了用于發(fā)動(dòng)機(jī)部件，例如內(nèi)燃機(jī)排氣歧管的改進(jìn)的多 層絕緣隔熱軍。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)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，并且通過增強(qiáng)的減振效果改善噪音振動(dòng)和惡劣 環(huán)境耐久性。在一個(gè)實(shí)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(nèi)層具有形成在其中的內(nèi)凹陷。至少一部分內(nèi)凹陷和外凹陷 嵌套在一起。絕緣層位于內(nèi)層和外層之間。在另一個(gè)實(shí)施例中， 一種用于內(nèi)部車用發(fā)動(dòng)機(jī)部件的隔熱罩，包 括外金屬層；有選擇地直接靠近被防護(hù)部件定位的內(nèi)金屬層；和部 分地位于金屬層之間的絕緣層。外金屬層和內(nèi)金屬層形成凹陷。絕緣 層至少部分地插入金屬層之間，并且金屬層的凹陷相互作用以減少隔 熱軍的振動(dòng)。還公開了 一種制造根據(jù)本發(fā)明的隔熱罩的方法。本發(fā)明的方法包 括在外層中形成外凹陷，和在內(nèi)層中形成內(nèi)凹陷。當(dāng)外層鄰近內(nèi)層定 位時(shí)，至少一部分外凹陷和至少一部分內(nèi)凹陷嵌套在一起。該方法進(jìn) 一步包括使外層鄰近內(nèi)層定位，可能還包括同時(shí)形成所述層。


圖1是現(xiàn)有隔熱罩的側(cè)面正視圖。圖2是發(fā)動(dòng)機(jī)一部分的側(cè)面正視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的隔熱罩
的實(shí)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(jù)本發(fā)明的隔熱罩的實(shí)施例的側(cè)面正視圖。 圖5是圖4中隔熱罩一部分的放大剖視圖，其中背景部分出于清 楚目的被去除。圖6是隔熱罩表面的另一實(shí)施例的局部視圖。
具體實(shí)施方式
圖2和3顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)20的一部分。發(fā)動(dòng)才幾20包括汽缸蓋24、 排氣歧管26和隔熱罩30。隔熱罩30適合于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)緊固到位于汽缸 蓋24的側(cè)面或側(cè)部42上的多個(gè)發(fā)動(dòng)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，用于通過螺栓52將隔熱罩30附接到排氣歧管26 上。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣口 40用于共同接收來自發(fā)動(dòng)機(jī)20的單個(gè)燃燒室(未 顯示)的排出氣體，并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(jié)構(gòu)的振動(dòng)，從而使隔熱罩30的振動(dòng)衰減， 如下文更詳細(xì)描述的那樣。圖5顯示了隔熱罩30包括內(nèi)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(nèi)金屬層70包括第一內(nèi)表面80和面向絕緣 層74的第二內(nèi)表面82，并且內(nèi)凹陷84形成在所述內(nèi)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,并且 外凹陷94形成在所述外金屬層上。絕緣層74包括面向內(nèi)金屬層70 的內(nèi)表面100和面向外金屬層72的外表面102，并且絕緣凹陷104形 成在所述絕緣層上。如圖5最佳顯示的那樣，內(nèi)金屬層70、外金屬層72和絕緣層74 定位成使內(nèi)凹陷84、外凹陷94和絕緣凹陷104至少部分地嵌套。嵌 套是指一凹陷位于另一凹陷內(nèi)的情況。具體地說，當(dāng)內(nèi)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(shí)， 一個(gè)內(nèi)凹陷84與一個(gè)外凹陷94嵌套。對具有嵌套凹陷的典 型隔熱罩30進(jìn)行試驗(yàn)表明，與無凹陷隔熱罩相比，阻尼系數(shù)增大27% 。 可選地，絕緣層74可以更厚，使得內(nèi)凹陷84和外凹陷94的至少一部 分對準(zhǔn)但不嵌套以提供一定程度的減振。在隔熱罩30工作期間，內(nèi)金屬層70通常比外金屬層72的溫度高。 因此，內(nèi)金屬層70的膨脹超過外金屬層72。各層的不一致膨脹將產(chǎn) 生在內(nèi)金屬層70和外金屬層72之間相互作用的、向內(nèi)的小法向力。 除了可能存在于現(xiàn)有隔熱罩10和隔熱罩30兩者中的法向力之外，內(nèi) 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(nèi)金 屬層70和外金屬層72內(nèi)的振動(dòng)。凹陷84、 94增大了層70、 72和74 之間的接觸面積，從而增強(qiáng)對隔熱軍30的減振作用。優(yōu)選地，外凹陷94在外金屬層72內(nèi)隨機(jī)散布并且不對齊，從而 在外金屬層72和隔熱軍30內(nèi)產(chǎn)生不希望的彎曲面。盡管根據(jù)此處教 導(dǎo)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(huì)受益于凹陷84、 94的散布?？蛇x地，如圖 6所示的凹陷84'、 94'、 104'的重復(fù)圖案114可以形成在層70'、 72'、 74'中以減小振動(dòng)，同時(shí)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(gòu)造用于擴(kuò)大外金屬層 72的表層，使得現(xiàn)有隔熱罩10的表面褶皺14不那么顯著。這樣，外 凹陷94提高了隔熱罩30的美學(xué)效果。外金屬層72優(yōu)選地由冷軋鋼、滲鋁鋼、鋁制成，對于成本不是主 要因素的進(jìn)口車輛來說，甚至由不銹鋼制成。如果使用冷軋鋼，隔熱 罩外部可以涂覆耐蝕材料以增強(qiáng)隔熱罩的耐久性。內(nèi)金屬層70是與排氣歧管26緊密接觸的那部分隔熱罩30。由于 歧管溫度可以達(dá)到1600華氏度，因此內(nèi)金屬層70的所用材料應(yīng)當(dāng)能 夠充分耐熱。在一些應(yīng)用中，內(nèi)金屬層70可以較為光亮、由高溫合金 制成且適合于將熱量反射回被防護(hù)部件。在其它應(yīng)用中，內(nèi)金屬層70
可以是包括鍍鋁鋼的較為便宜的材料。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到， 為了避免與高溫相關(guān)的性能降低以及為了控制特定應(yīng)用中相當(dāng)大的振 動(dòng)，材料選擇是關(guān)鍵的。盡管描述了三層結(jié)構(gòu)，但是隔熱罩30可以有效地制造有附加層， 或具有施加于隔熱罩30的選定區(qū)域上的絕緣層74。內(nèi)金屬層70可以 提供這種情況下必需的剛度和支撐，但是內(nèi)金屬層在一些應(yīng)用中需要 相對較厚。另外，盡管外凹陷94和內(nèi)凹陷84顯示為遠(yuǎn)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。用于絕熱、減振、隔音的絕熱層74的材料選擇相當(dāng)廣泛。這種選 擇可以包括金屬材料，以及例如聚芳基酰胺纖維或陶瓷纖維的非金屬 纖維。根據(jù)預(yù)期溫度范圍，舉例來說，甚至可以使用無纖維成分，諸 如致密蛭石粉。一種制造隔熱罩30的方法描述如下。具有插入其間的絕緣層74 的內(nèi)金屬層70和外金屬層72定位在順序沖模(未顯示)中。層70、 72、 74在順序沖才莫中沖壓并形成包括凹陷84、 94、 104的所述形狀。 層70、 72、 74可以在沖壓之前、之后或期間修整。順序沖模包括凸凹 成形工具，所述成形工具與位于其間的層70、 72、 74—起壓緊。凸凹 成形工具具有互補(bǔ)表面，在所述表面內(nèi)切削以形成凹陷84、 94、 104。當(dāng)凸凹成形工具壓在一起時(shí)，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(gòu)造。在沖模最后幾毫米的行程中，凹 陷84、 94、 104形成在層70、 72、 74中。層70、 72的外邊緣隨后例 如通過巻曲附接在一起，并且可在從順序沖模上取下之前巻曲?？蛇x 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(dāng)隔熱罩30形成有成形體60,并 且層70、 72的外邊緣例如通過巻曲或折邊附接在一起時(shí)，凹陷84、 94、104通過由于隔熱罩30的曲率原因存在于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 坦的隔熱罩將受益于相鄰層的凹陷之間的相互作用。可選地，內(nèi)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，隨后與絕緣層74層壓，之后在沖才莫中 沖壓以形成凹陷84、 94、 104。優(yōu)選地，外金屬層72與內(nèi)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)可以折疊蓋住內(nèi)金屬層70的 相應(yīng)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(yīng)當(dāng)理解到，上述描述用于說明而非限制。在閱讀上述說明的基 礎(chǔ)上，許多實(shí)施例對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見。因此，不應(yīng) 參考上述說明書，而應(yīng)參考所附權(quán)利要求書，并結(jié)合與所述權(quán)利要求 等效的全部范圍確定本發(fā)明的范圍。
權(quán)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(nèi)層，該內(nèi)層具有形成在其中的內(nèi)凹陷，其中所述內(nèi)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(nèi)凹陷的至少一部分布置在所述外凹陷中；和插入到所述內(nèi)層和所述外層之間的至少一個(gè)絕緣層。
2. 如權(quán)利要求1所述的隔熱罩，其特征在于，所有所述內(nèi)凹陷和 所述外凹陷嵌套在一起。
3. 如權(quán)利要求1所述的隔熱罩，其特征在于，所述外凹陷至少部 分地由半球形部分界定。
4. 如權(quán)利要求1所述的隔熱軍，其特征在于，當(dāng)垂直于所述外層 的表面觀察時(shí)，所述外凹陷具有圓形截面。
5. 如權(quán)利要求1所述的隔熱罩，其特征在于，當(dāng)垂直于所述外層 的表面觀察時(shí)，所述外凹陷具有細(xì)長截面。
6. 如權(quán)利要求1所述的隔熱罩，其特征在于，所述內(nèi)層和所述外 層界定了具有預(yù)定形狀的成形體，其中所述彎曲的隔熱罩體增大了所 述內(nèi)凹陷和所述外凹陷之間的相互作用。
7. 如權(quán)利要求1所述的隔熱罩，其特征在于，所述內(nèi)凹陷、外凹 陷隨機(jī)散布在所述內(nèi)層、外層上。
8. 如權(quán)利要求1所述的隔熱罩，其特征在于，所述內(nèi)凹陷中的每一個(gè)均嵌套在至少一個(gè)所述外凹陷中。
9. 一種用于內(nèi)部車用發(fā)動(dòng)機(jī)部件的隔熱罩，包括具有凹陷的外 金屬層；具有凹陷的內(nèi)金屬層，所述內(nèi)金屬層有選擇地直接靠近被防 護(hù)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(dòng)。
10. 如權(quán)利要求9所述的隔熱罩，其特征在于，所述金屬層的所述 凹陷的至少一部分嵌套在一起。
11. 如權(quán)利要求9所述的隔熱罩，其特征在于，所述凹陷至少部分 地由半球形部分界定。
12. 如權(quán)利要求9所述的隔熱軍，其特征在于，當(dāng)垂直于所述外層 的表面觀察時(shí)，所述外凹陷具有圓形截面。
13. 如權(quán)利要求9所述的隔熱罩，其特征在于，當(dāng)垂直于所述外層 的表面觀察時(shí)，所述外凹陷具有細(xì)長截面。
14. 如權(quán)利要求9所述的隔熱罩，其特征在于，所述內(nèi)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(nèi)凹陷和所述 外凹陷之間的相互作用。
15. 如權(quán)利要求9所述的隔熱罩，其特征在于，所述內(nèi)凹陷由第一 內(nèi)表面和第二內(nèi)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(nèi)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. —種制造隔熱罩的方法，包括步驟 在外層中形成外凹陷；在內(nèi)層中形成內(nèi)凹陷，使得當(dāng)所述外層鄰近所述內(nèi)層定位時(shí)，所 述外凹陷的至少一部分和所述內(nèi)凹陷的至少一部分嵌套在一起；和 使所述外層鄰近所述內(nèi)層定位。
17. 如權(quán)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(nèi)層之間的步驟，其中所述絕緣層位于所述外凹陷的至少一部 分和所述內(nèi)凹陷的至少一部分之間。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述形成外凹陷和 形成內(nèi)凹陷的步驟在沖模中同時(shí)進(jìn)行。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述定位步驟在形 成步驟之前進(jìn)行。
20. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述定位步驟在形 成步驟之前進(jìn)行。
21. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述形成外凹陷和 形成內(nèi)凹陷的步驟在沖模中同時(shí)進(jìn)行。
22. 如權(quán)利要求16所述的方法，還包括將所述內(nèi)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(bǔ)輪廓或凹陷的多層隔熱罩。凹陷提供減小振動(dòng)的層間接觸。凹陷可以利用沖模在所有層中同時(shí)形成。凹陷增強(qiáng)了隔熱罩的減振效果。
文檔編號(hào)F02B77/13GK101155979SQ200680011571
公開日2008年4月2日 申請日期2006年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日
發(fā)明者E·奧克森克內(nèi)克特 申請人:達(dá)納公司