выпускной трубопровод двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

1. Выпускной трубопровод двигателя внутреннего сгорания, содержащий две трубы, первая из которых предназначена для соединения с двигателем, а вторая - для закрепления на раме транспортного средства, и металлический сильфон, установленный между трубами, отличающийся тем, что по крайней мере один конец сильфона соединен с одной из труб посредством неразъемной шарнирной муфты со сферической кинематической парой, звенья которой выполнены в виде полых шаровых слоев, при этом внутри каждой шарнирной муфты на звене, ближайшем к первой трубе, закреплен патрубок, свободный торец которого выступает за торец внутреннего звена и расположен в сферической полости шарнирной муфты.

2. Трубопровод по п.1, отличающийся тем, что оба конца сильфона соединены с соответствующими трубами посредством шарнирных муфт.

3. Трубопровод по п.1 или 2, отличающийся тем, что звено каждой шарнирной муфты, ближайшее к первой трубе, выполнено внутренним.

4. Трубопровод по п.1, отличающийся тем, что центр вращения шарнирной муфты расположен в средней части выпускного трубопровода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к выпускным трубопроводам двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, в частности к устройствам для подвижного соединения трубопровода выхлопной системы автомобиля с двигателем.

Известен трубопровод двигателя внутреннего сгорания транспортного средства (А. с. N 800398, кл. F 01 N 7/08, 1981 ). Трубопровод содержит две трубы, первая из которых соединена с двигателем, а вторая - с рамой транспортного средства, проставку, установленную между трубами и состоящую из двух трубчатых секций, и два шарнира, первый из которых установлен между первой трубой и проставкой, а второй - между секциями проставки. Причем одна из секций проставки зафиксирована от осевого перемещения при помощи шарнира. Другая секция проставки имеет скользящее соединение с второй трубой. Обе секции зафиксированы при помощи шарнира от осевого перемещения.

К недостаткам данного трубопровода следует отнести низкую его герметичность из-за наличия трех пар скользящих поверхностей (два шарнира и телескопический скользящий узел). Кроме того, данная конструкция имеет низкую надежность из-за наличия пружин.

Известен выпускной трубопровод двигателя внутреннего сгорания (А. с. N 1348540, кл. F 01 N 7/14, 1987), который выбран в качестве прототипа. Трубопровод содержит выхлопной патрубок, трубу выпуска отработавших газов в атмосферу и соединяющий их сильфонный компенсатор. Осевая податливость сильфона вполне достаточна для компенсации осевых нагрузок выпускного трубопровода. Однако выполнение сильфона металлическим в выпускных трубопроводах для транспортных средств, не позволяет ему в достаточной степени компенсировать поперечные и крутильные нагрузки без разрушения.

Задачей настоящего изобретения является повышение угловой податливости выпускного трубопровода с обеспечением компенсации взаимных перемещений труб выпускного трубопровода при колебаниях двигателя на раме транспортного средства (как осевых, поперечных, так и крутильных), а также повышение эксплуатационной надежности трубопровода.

Данная задача решается тем, что в выпускном трубопроводе двигателя внутреннего сгорания, содержащем две трубы, первая из которых предназначена для соединения с двигателем, а вторая - для закрепления на раме транспортного средства, и металлический сильфон, установленный между трубами, по крайней мере один конец сильфона соединен с одной из труб посредством неразъемной шарнирной муфты со сферической кинематической парой, звенья которой выполнены в виде полых шаровых слоев.

В целях минимизации изгибательных нагрузок на металлический сильфон, последний может быть соединен шарнирными муфтами с обеими трубами.

В каждой шарнирной муфте звено, ближайшее к первой трубе (первое по ходу движения газов), целесообразно выполнять внутренним. Для усиления эффекта эжекции на данном звене может быть закреплен патрубок, свободный торец которого выступает за торец внутреннего звена и расположен во внутренней сферической полости шарнира, не препятствуя взаимному перемещению звеньев шарнирной муфты.

В случае использования одной шарнирной муфты, она может быть установлена таким образом, что ее центр вращения расположен в центре выпускного трубопровода, что позволяет компенсировать монтажный угол между выхлопной трубой двигателя и трубой выпуска отработавших газов, значения которого могут доходить до 8^o. Если монтажный угол отсутствует, то муфту целесообразнее устанавливать таким образом, чтобы ее центр вращения был расположен как можно ближе к соответствующей трубе, что позволяет снизить изгибательные нагрузки на сильфон при прочих равных условиях.

На фиг.1 представлен общий вид выпускного трубопровода с одной шарнирной муфтой; на фиг. 2 - трубопровод с двумя шарнирными муфтами.

Выпускной трубопровод двигателя внутреннего сгорания содержит первую трубу 1, предназначенную для соединения с выхлопной трубой двигателя (на чертеже не показана), например, с помощью фланца 2 (фиг. 1). Труба 1 может быть выполнена и без фланца 2 (фиг. 2), в этом случае она соединяется с выхлопной трубой двигателя сваркой; и вторую трубу 3 с фланцем 4 для соединения с трубой выпуска отработавших газов (глушителем), закрепленной на раме транспортного средства (на чертеже не показана). Между трубами 1 и 3 установлен металлический сильфон 5, соединенный с одной из труб, например, первой трубой 1 непосредственно, а с второй трубой 3 - посредством неразъемной шарнирной муфты 6. Шарнирная муфта 6 имеет сферическую кинематическую пару, состоящую из двух полых сферических слоев, расположенных один в другом: внутреннее звено 7 и наружное звено 8. Внутреннее звено 7 сориентировано в сторону первой трубы 1 и расположено первым по ходу движения выхлопных газов. Внутри шарнирной муфты 6 на внутреннем звене 7 закреплен патрубок 9, свободный торец 10 которого выступает за торец 11 внутреннего звена 7 и расположен в сферической полости шарнирной муфты 6. Шарнирную муфту 6 располагают таким образом, чтобы ее центр 12 вращения был максимально приближен к трубе, с которой он непосредственно соединен (труба 3), и максимально удален от трубы, с которой он соединен через сильфон 5 (труба 1).

В выпускном трубопроводе оба конца сильфона могут быть соединены с соответствующими трубами посредством шарнирных муфт. Первая труба 1 соединена с сильфоном 5 посредством шарнирной муфты 13, а вторая труба 3 - посредством шарнирной муфты 6. Конструктивное исполнение обеих муфт идентичное, и все конструктивные уточнения справедливы для обеих муфт.

При работе двигателя внутреннего сгорания соединенная с ним труба 1 может перемещаться в различных направлениях относительно рамы транспортного средства, а значит, и относительно трубы 3.

Взаимные угловые и крутильные перемещения труб 1 и 3 компенсируются шарнирной муфтой 6, а взаимные осевые перемещения - металлическим сильфоном 5.

Металлические сильфоны хорошо себя зарекомендовали в качестве осевых компенсаторов в выпускных трубопроводах транспортных средств, так как они выдерживают высокую температуру выхлопных газов. Однако, они не способны выдерживать значительные изгибательные и крутильные нагрузки. Использование шарнирной муфты в системе выпускного трубопровода позволяет исключить влияние крутильных нагрузок на сильфон и значительно уменьшить изгибательные нагрузки. Если оба конца сильфона соединены с соответствующими трубами выпускного трубопровода посредством двух шарнирных муфт, то и изгибательные нагрузки не влияют на сильфон.

Выполнение шарнирных муфт неразъемными из двух полых сферических слоев, вложенных один в другой (изготовленных, например, методом совместной раздачи трубных заготовок с помощью эластичной среды), позволяет упростить конструкцию трубопровода в целом, облегчить его сборку и обеспечить надежное функционирование шарнира.

Заявленное конструктивное исполнение выпускного трубопровода существенно повышает его податливость при восприятии нагрузок различных направлений и повышает его эксплуатационную надежность.