ВПУСКНОЙ КОЛЛЕКТОР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, КОНСТРУКЦИЯ ОПОРЫ ДЛЯ ВПУСКНОГО КОЛЛЕКТОРА И КОНСТРУКЦИЯ УПЛОТНЕНИЯ ОПОРЫ ВПУСКНОГО КОЛЛЕКТОРА

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель в общем относится к впускным коллекторам двигателей внутреннего сгорания. Точнее, настоящая полезная модель относится к конструкции уплотнения опоры впускного коллектора.
Уровень техники
В современных двигателях внутреннего сгорания впускные коллекторы как правило выполняют из различных материалов, включая как металлы, так и полимерные материалы. Для впускного коллектора часто требуется предусматривать как внутреннее, так и внешнее крепление (выполненное на поверхности коллектора), чтобы снизить уровень шума, излучаемого поверхностью коллектора (снизить шум и вибрации- NVH, Noise, Vibration, Harshness), а также обеспечить прочность, и тем самым дать возможность выдерживать повышенные давления и предотвратить разрушение коллектора при обратной вспышке. Без таких опор крепления коллектор представлял бы собой лишь большую незакрепленную панель, предрасположенную к  резонансу, и создающую нежелательный шум. Незакрепленные коллекторы имеют тенденцию к разрушению в условиях вышеупомянутой обратной вспышки.
Внутреннее крепление обычно обеспечивают в виде опор (стоек), выполненных либо из того же материала, что и коллектор, либо из другого материала. В двигателях большой мощности размер опоры во впускном коллекторе может отрицательно сказываться на показателях двигателя. Размер таких опор обычно диктуется шириной наплавленного материала (прилива) и границей раздела между нижней и верхней частями корпуса коллектора, а также требованиями к опоре в отношении воздушного потока, и к ее стабильности в отношении сварки.
Размер опор часто представляет проблему в отношении эффективности <b>зо</b>
воздушного потока. Если используется более крупная опора, то в результате
поперечное сечение опоры может в недопустимой степени сократить площадь сечения воздушного потока во впускном коллекторе. Такое сокращение площади сечения воздушного потока может привести к ограничению максимальной мощности двигателя. Эта проблема, в частности, важна для двигателя с естественным забором воздуха, включая двигатели без сжатия воздуха на впуске, какое обеспечивается наддувом и турбонаддувом.
Опыт показывает, что размер впускного коллектора можно увеличивать, чтобы компенсировать сокращение площади сечения воздушного потока, вызванное опорами. Однако, чем больше коллектор, тем больше стоимость изделия и его вес, и труднее получать компактную конструкцию. Более крупный коллектор может потребовать либо увеличения числа опор, либо увеличения диаметра опор - в любом случае результат потенциально ставит под угрозу главную цель обеспечения опор.
Чтобы уменьшить диаметр опор, уменьшали размер прилива. В то время как уменьшался диаметр опоры, также уменьшалась и прочность на разрыв. Таким образом, установлено, что уменьшение размера прилива не решает указанную проблему.
В процессе дальнейшего развития конструкции опор впускных коллекторов были применены самонарезающие винты без приливов, которые обеспечили уменьшение диаметра опоры с 30 мм до 14 мм (более чем на 50%). Однако, при такой конструкции винты расшатывались по мере использования коллектора и не обеспечивали функции уплотнения, а следовательно представляли потенциальное место для утечек в атмосферу. Тогда появилось техническое решение по патенту US 6378480, являющееся наиболее близким аналогом к настоящей полезной модели. В этом патенте раскрыт пример впускного коллектора и опор для коллектора, причем с упомянутыми опорами используются самонарезающие винты, снабженные фиксирующими колпачками, закрывающими головку винтов. Данные колпачки снижают вероятность ослабления винтов, а значит улучшают герметизацию коллектора. Однако данное решение по прежнему не является идеальным для производственных условий.
Таким образом, известные технические решения либо непригодны для использования в производственных условиях, либо далеки от идеала, поскольку позволяют достичь лишь небольшого уменьшения размера опоры (или вообще не приводят к уменьшению), или не обеспечивают достаточной прочности на разрыв, либо обеспечивают достаточную прочность на разрыв, но приводят к нарушению герметизации впускного коллектора. Соответственно, по-прежнему существует потребность в опоре для применения во впускном коллекторе, которая демонстрировала бы хороший воздушный поток, пониженный NVH, достаточную прочность на разрыв и не приводила бы к нарушению герметизации впускного коллектора.
Также следует отметить, что из разных областей техники широко известно использование уплотнений, обеспечивающих герметизацию соединения двух и более элементов. Пример такого уплотнения для сопрягающихся частей двигателя внутреннего сгорания представлен, например, в патенте US 6712364.
Раскрытие полезной модели
Настоящая полезная модель решает проблемы, связанные с известными конструкциями опор. В частности, предлагается конструкция уплотнения для опоры впускного коллектора, содержащей первую часть и вторую часть, скрепленные вместе посредством самонарезающего крепежного элемента. Каждая из частей опоры отходит от половины корпуса, при этом две половины корпуса, скрепленные друг с другом, образуют впускной коллектор. Каждая из частей опоры содержит торцовую поверхность, при этом, когда две части соединяют друг с другом, торцовые поверхности располагаются напротив друг друга.
По меньшей мере на одной из частей опоры сформирована канавка. В канавку вложена уплотнительная прокладка. В частях опоры выполнено отверстие под крепежный элемент. В одной части опоры отверстие под крепежный элемент является сквозным. В другой части опоры, по меньшей мере на части длины отверстия формируется резьба при введении самонарезающего болта или аналогичного крепежного элемента, используемого для соединения двух частей опоры, и тем самым - для скрепления одной секции корпуса с другой секцией. (В ином варианте, в той части опоры, в которую для крепления завертывают резьбовой крепежный элемент, может быть предусмотрена резьбовая вставка).
В полезной модели предлагаются три варианта осуществления конструкции уплотнения опоры. Указанные конструкции уплотнения могут быть использованы одиночно, или в сочетании с каждой другой конструкцией в целях улучшения целостности уплотнения.
Согласно одному варианту осуществления настоящей полезной модели, на одной или обеих торцовых поверхностях частей опоры сформирована канавка. В канавку вложена уплотнительная прокладка. Когда две части опоры скрепляют вместе, между торцевыми поверхностями создается герметичное уплотнение.
Согласно другому варианту осуществления настоящей полезной модели, канавка сформирована рядом с отверстием части опоры, через которое проходит самонарезающий крепежный элемент. В канавку вложена уплотнительная прокладка. Когда две части опоры скрепляют вместе, создается герметичное уплотнение между головкой самонарезающего крепежного элемента и отверстием под механический крепежный элемент в той части опоры, через которую проходит указанный крепежный элемент.
Согласно третьему варианту осуществления настоящей полезной модели, та часть опоры, в которой выполнено сквозное отверстие для пропускания крепежного элемента, содержит полость, образованную стенкой, которая поддерживает крепежный элемент и по существу окружает отверстие, через который крепежный элемент пропущен, и стенкой опоры. В стенке опоры выполнена канавка под уплотнительную прокладку. Между стенкой, которая поддерживает крепежный элемент, и указанной внутренней стенкой опоры образован глухой канал. Поверх головки самонарезающего крепежного элемента надет колпачок, который в поперечном сечении имеет U-образную форму. Стенка колпачка частично садится внутрь канала между стенкой, которая поддерживает крепежный элемент, и внутренней стенкой опоры. Уплотнение сформировано между внутренней стенкой опоры и стенкой указанного колпачка.
В соответствии с первым аспектом полезной модели, предложен впускной коллектор для двигателя внутреннего сгорания, содержащий первую секцию корпуса, вторую секцию корпуса, первую часть опоры, отходящую от первой секции корпуса, вторую часть опоры, отходящую от второй секции корпуса, причем одна из указанных частей опоры содержит выполненную в ней канавку, и уплотнительную прокладку, вложенную в указанную канавку.
Согласно одному из вариантов, первая часть опоры содержит торцовую поверхность, и вторая часть опоры содержит торцовую поверхность, причем указанные торцовые поверхности расположены напротив друг друга, а указанная канавка выполнена в одной из торцовых поверхностей.
Согласно одному из вариантов, впускной коллектор также содержит самонарезающий крепежный элемент для скрепления секций корпуса друг с другом.
Согласно одному из вариантов, указанные части опоры содержат выполненные в них отверстия под крепежный элемент, причем одно из отверстий является отверстием для пропускания крепежного элемента, а указанная канавка выполнена примыкающей к отверстию для пропускания крепежного элемента.
Согласно одному из вариантов, самонарезающий крепежный элемент содержит головку и колпачок, надетый поверх головки указанного крепежного элемента.
Согласно одному из вариантов, одна из частей опоры содержит внутреннюю поверхность, причем на указанной внутренней поверхности выполнена канавка, при этом уплотнение образовано между указанным колпачком и внутренней поверхностью, когда колпачок надет на головку крепежного элемента.
Согласно одному из вариантов, колпачок в поперечном сечении имеет U-образную форму.
В соответствии со вторым аспектом полезной модели, предложена конструкция опоры для впускного коллектора, имеющего первую секцию корпуса и вторую секцию корпуса, содержащая: первую часть опоры, отходящую от первой секции корпуса, вторую часть опоры, отходящую от второй секции корпуса, канавку, выполненную в одной из указанных частей опоры, и уплотнительную прокладку, вложенную в указанную канавку.
Согласно одному из вариантов, первая часть опоры содержит торцовую поверхность, и вторая часть опоры содержит торцовую поверхность, причем указанные торцовые поверхности расположены напротив друг друга, а указанная канавка выполнена в одной из торцовых поверхностей.
Согласно одному из вариантов, конструкция опоры также содержит самонарезающий крепежный элемент для скрепления секций корпуса друг с другом.
Согласно одному из вариантов, указанные части опоры содержат выполненные в них отверстия под крепежный элемент, причем одно из отверстий является отверстием для пропускания крепежного элемента, а указанная канавка выполнена примыкающей к отверстию для пропускания крепежного элемента.
Согласно одному из вариантов, самонарезающий крепежный элемент содержит головку и колпачок, надетый поверх головки указанного крепежного элемента.
Согласно одному из вариантов, одна из частей опоры содержит внутреннюю поверхность, причем на указанной внутренней поверхности выполнена канавка, при этом уплотнение образовано между указанным колпачком и внутренней поверхностью, когда колпачок надет на головку крепежного элемента.
Согласно одному из вариантов, колпачок в поперечном сечении имеет U-образную форму.
В соответствии с третьим аспектом полезной модели, предложена конструкция уплотнения для опоры впускного коллектора, имеющей первую часть и вторую часть, соединенные друг с другом посредством резьбового крепежного элемента, содержащая канавку, выполненную по меньшей мере в одной из указанных частей, уплотнительную прокладку, вложенную в указанную канавку, отверстие для пропускания крепежного элемента, выполненное в одной из указанных частей опоры, и отверстие для приема крепежного элемента, выполненное в другой части опоры для приема витков резьбы самонарезающего крепежного элемента.
Согласно одному из вариантов, конструкция уплотнения содержит торцовую поверхность, выполненную на первой части опоры, и торцовую поверхность, выполненную на второй части опоры, причем указанные торцовые поверхности расположены напротив друг друга, а указанная канавка выполнена в одной из торцовых поверхностей.
Согласно одному из вариантов, конструкция уплотнения также содержит механический крепежный элемент для скрепления друг с другом первой и второй частей опоры.
Согласно одному из вариантов, указанные части опоры содержат выполненные в них отверстия под крепежный элемент, причем одно из отверстий является отверстием для пропускания крепежного элемента, а указанная канавка выполнена примыкающей к отверстию для пропускания крепежного элемента.
Согласно одному из вариантов, механический крепежный элемент содержит головку и колпачок, надетый поверх головки указанного крепежного элемента.
Согласно одному из вариантов, одна из указанных частей опоры содержит внутреннюю поверхность, находящуюся на расстоянии от отверстия под крепежный элемент, причем на указанной внутренней поверхности выполнена канавка, при этом уплотнение образовано между указанным колпачком и внутренней поверхностью, когда колпачок надет на головку крепежного элемента
Рассмотренные выше преимущества полезной модели, а также иные преимущества и отличительные признаки полезной модели должны быть понятны из последующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления и прилагаемых чертежей.
Краткое описание чертежей
Для более глубокого понимания полезной модели, следует обращаться к вариантам осуществления, которые более подробно представлены в прилагаемых чертежах и описаны ниже на примерах.
Фиг. 1 изображает в разрезе впускной коллектор, соответствующий настоящей полезной модели.
Фиг. 2 в увеличенном виде изображает конструкцию опоры, показанную на фиг. 1, и соответствующую первому варианту осуществления настоящей полезной модели. Фиг. 3 изображает второй вариант осуществления настоящей полезной модели. Фиг. 4 изображает третий вариант осуществления настоящей полезной модели.
Осуществление полезной модели
Специалистам в данной области должно быть понятно, что различные отличительные признаки вариантов осуществления полезной модели, которые проиллюстрированы или описаны со ссылками на любой из прилагаемых чертежей, могут быть скомбинированы с отличительными признаками, изображенными в одном или более других чертежах, чтобы получить иные варианты осуществления полезной модели, которые явным образом не показаны и не описаны. Рассмотренные комбинации отличительных признаков дают репрезентативные варианты осуществления полезной модели для типичных задач применения. Тем не менее, для конкретных задач применения и осуществления полезной модели могут требоваться различные комбинации и модификации отличительных признаков, соответствующих положениям настоящего описания.
Фиг. 1 изображает поперечное сечение впускного коллектора 10, соответствующего настоящей полезной модели. Впускной коллектор 10 содержит верхнюю секцию 12 корпуса и нижнюю секцию 14 корпуса. Следует понимать, что при описании секций 12 и 14 корпуса термины «нижняя» и «верхняя» используются только для удобства, и не содержат в себе никаких ограничений. Точнее, хотя впускные коллекторы в современных автомобилях традиционно располагают горизонтально над двигателем, допустимо предполагать, что впускной коллектор, соответствующий настоящей полезной модели, мог бы в ином варианте располагаться вертикально, сбоку двигателя.
Между верхней секцией 12 корпуса и нижней секцией 14 корпуса образована полость 16. Впускной коллектор 10 также содержит фланец 18 для установки корпуса дроссельной заслонки. Как часть верхней секции 12 корпуса, сформирован ряд впускных патрубков 20. Следует понимать, что общая конфигурация впускного коллектора, изображенная на фиг. 1, является иллюстративной, и не предназначена для установления ограничений, поскольку в границах идеи и объема настоящей полезной модели могут быть возможны и другие конструкции.
Верхняя секция 12 корпуса содержит две верхних опоры 22, которые отходят вниз. Нижняя секция 14 корпуса содержит две нижние опоры 24, которые отходят вверх. Верхняя секция 12 корпуса и нижняя секция 14 корпуса соединены вместе механическими крепежными элементами, такими, как самонарезающие болты 26. У каждого из самонарезающих болтов 26 имеется головка 27. Число и расположение опор 22 и 24, а также самонарезающих болтов 26, показанное на фиг. 1, является иллюстративным и не предназначено для установления ограничений.
Преимущество идеи настоящей полезной модели заключается в использовании уплотнений (прокладок) между верхней опорой и нижней опорой. Далее будут рассмотрены три варианта осуществления настоящей полезной модели.
На фиг. 2 в увеличенном виде изображена конструкция опор, показанных на фиг. 1, и соответствующих первому варианту осуществления настоящей полезной модели. Задачей данного варианта осуществления главным образом является формирование уплотнения между верхней опорой 22 и нижней опорой 24. Данный вариант осуществления можно было бы использовать в сочетании с лазерной или звуковой сваркой корпусов коллектора, чтобы избежать чистки прокладки во время сварки корпуса. Кроме того, в тех случаях, когда после сварки корпуса остается номинальный зазор, данный вариант осуществления мог бы быть использован для смыкания зазора во время завинчивания болта.
Верхняя опора 22 содержит верхнюю торцовую поверхность 28. Нижняя опора 24 содержит нижнюю торцовую поверхность 30 На нижней торцовой поверхности 30 сформирована канавка 32 под прокладку. В канавке 32 размещена уплотнительная прокладка 34, которая выполнена из полимерного материала, подходящего для применения в условиях высокой температуры и высокого давления, такого как политетрафторэтилен (ПТЭФ). Для этой цели могут быть пригодными и другие материалы. Хотя показано, что канавка 32 сформирована на торцовой поверхности 30 нижней опоры, в ином варианте или дополнительно она может быть выполнена и на торцовой поверхности 28 верхней опоры. В соответствии с первым вариантом осуществления настоящей полезной модели, за счет прокладки 34, находящейся между верхней торцовой поверхностью 28 и нижней торцовой поверхностью 30, создается непроницаемое для жидкостей и газов уплотнение.
В нижней опоре 24 выполнено гладкое отверстие 36, через которое может свободно проходить самонарезающий болт 26. В верхней опоре 22 выполнено отверстие 38, в которое при сборке вворачивают резьбовой конец самонарезающего болта 26, тем самым надежно соединяя при сборке верхнюю секцию 12 корпуса с нижней секцией 14 корпуса. В ином варианте, гладкое отверстие 36 может быть выполнено в верхней опоре 22, а отверстие 38 может быть выполнено в нижней опоре 24.
На фиг. 3 в увеличенном виде изображена конструкция опор, соответствующих второму варианту осуществления настоящей полезной модели. Задачей данного варианта осуществления главным образом является формирование уплотнения под головкой 27 болта. В соответствии с данным вариантом предусмотрены верхняя опора 22' и нижняя опора 24'. Вместо постановки уплотнения между торцами опор, как было показано и рассмотрено в соответствии с фиг. 2, здесь вплотную к головке 27 самонарезающего болта 26 помещено уплотнение (прокладка) 40. Точнее, вокруг открытого конца гладкого отверстия 36 нижней опоры 24' выполнена канавка 42. В канавку 42 вложена прокладка 40. В соответствии со вторым вариантом осуществления настоящей полезной модели, за счет прокладки 40, находящейся между самонарезающим болтом 26 и нижней опорой 24', создается непроницаемое для жидкостей и газов уплотнение.
На фиг. 4 в увеличенном виде изображена конструкция опор, соответствующих третьему варианту осуществления настоящей полезной модели. В соответствии с данным вариантом, предусмотрены верхняя опора 22" и нижняя опора 24". Вместо постановки уплотнения между торцами опор, как было показано и рассмотрено в соответствии с фиг. 2, или вплотную к головке 27 болта, как показано и рассмотрено согласно фиг. 3, здесь на внутренней стенке 46 нижней опоры 24" выполнена канавка 44. В канавку 44 вложена прокладка 48.
В части нижней опоры 24", выполнено сквозное отверстие 50 для пропускания крепежного элемента, при этом образована стенка 52, через которую частично проходит отверстие 50. Между стенкой 52 и внутренней стенкой 46 образован канал 54.
Поверх головки 27 болта надет защелкивающийся колпачок 56, в сечении имеющий U-образную форму. Колпачок 56 может быть выполнен из любого подходящего материала, например, пластмассы, и может быть использован на любом болте, требующем уплотнения. Колпачок 56 содержит стенку или юбку 58, которая плотно входит в канал 54 между внутренней стенкой 46 и стенкой 52. В соответствии с третьим вариантом осуществления настоящей полезной модели, за счет прокладки 48, находящейся между внутренней стенкой 46 и колпачком 56, создается непроницаемое для жидкостей и газов уплотнение.
Хотя на фиг. 4 показано, что канавка 44 выполнена во внутренней стенке 46, следует понимать, что в ином варианте канавку 44 можно было бы выполнить в стенке или юбке 58 колпачка 56.
Любой из трех раскрытых выше вариантов осуществления полезной модели не ограничен возможностью использования только одиночным образом. Например, конструкцию, изображенную на фиг. 2 можно было бы использовать совместно с любой из конструкций, показанных на фиг. 3 и 4, либо с обеими конструкциями.
Настоящее полезная модель, в том виде, какой был раскрыт выше, решает известные проблемы, связанные с жидкостью омывателя ветрового стекла и системами климат-контроля автомобилей, либо устраняя, либо значительно снижая запах от указанной жидкости в салоне автомобиля. Тем не менее, из описания, из чертежей и из формулы полезной модели специалистам в данной области должно быть понятно, что в рамках идеи и объема полезной модели, установленных формулой полезной модели, в полезная модель могут быть внесены различные изменения, созданы модификации и варианты.