DE102005026376C5

DE102005026376C5 - Fahrzeugschalldämpfer

Info

Publication number: DE102005026376C5
Application number: DE102005026376.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Henke; Albert Zahn
Original assignee: Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Current assignee: Faurecia Emissions Control Technologies Germany GmbH
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2019-05-02
Anticipated expiration: 2025-06-09
Also published as: CN101194089B; DE502006001349D1; KR20100045529A; DE102005026376A1; CN101194089A; ES2313633T3; EP1888891B2; KR101041542B1; US20080196969A1; KR20080017446A; WO2006131165A1; EP1888891A1; US8051949B2; KR101045900B1; EP1888891B1; DE102005026376B4

Abstract

Fahrzeugschalldämpfer, mit
entgegengesetzten äußeren Stirnwänden (3, 5),
einer durch Wickeln eines Blechteils gebildeten, geschlossenen äußeren Umfangswand (7),
wenigstens einem Schalldämpfereinsatz,
wenigstens einem Einlassrohr (31) und
wenigstens einem Auslassrohr (21, 39),
wobei sich das wenigstens eine Einlassrohr (31) oder das wenigstes eine Auslassrohr (21, 39) durch die Umfangswand (7) ins Schalldämpferinnere erstreckt und an der Umfangswand (7) befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das sich durch die Umfangswand (7) hindurch erstreckende wenigstens eine Einlassrohr (31) oder das wenigstens eine Auslassrohr (21, 39) mechanisch umgeformt und dadurch an dem Schalldämpfereinsatz befestigt ist, und dass das sich durch die Umfangswand (7) erstreckende wenigstens eine Einlassrohr (31) oder wenigstens eine Auslassrohr (21, 39) vom Rohrinneren aus mechanisch umgeformt ist, um mit dem Schalldämpfereinsatz axial und radial form- und kraftschlüssig verbunden und verpresst zu sein.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugschalldämpfer, mit entgegengesetzten, äußeren Stirnwänden, einer durch Wickeln eines Blechteils gebildeten, geschlossenen äußeren Umfangswand, wenigstens einem Schalldämpfereinsatz, wenigstens einem Einlassrohr und wenigstens einem Auslassrohr, wobei sich eines der wenigstens einen Einlassrohre oder wenigstens einen Auslassrohre durch die Umfangswand ins Schalldämpferinnere erstreckt und an der Umfangswand befestigt ist.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen querliegenden Nachschalldämpfer. Schalldämpfer werden, was die Herstellung der Umfangswand anbelangt, in zwei Herstellungsarten unterteilt, nämlich Schalldämpfer in Schalenbauweise und solche in Wickelbauweise. Bei der Schalenbauweise werden zwei tiefgezogene Bleche randseitig miteinander verbunden, während bei der Wickelbauweise ein Blech um einen Kern gewickelt und geschlossen wird, anschließend der Einsatz und die Außenböden seitlich eingeschoben werden und dann axial durch Falzen geschlossen wird.
Bei einem Fahrzeugschalldämpfer in Wickelbauweise sind üblicherweise der Gaseinlass und der Gasauslass an den Stirnwänden vorgesehen, und zwar wahlweise an einander gegenüberliegenden Seiten oder an derselben Seite. Auch bekannt ist, den Gaseinlass durch eine Umfangswand in den Schalldämpfer zu führen, wobei die Einlassrohre an der Umfangswand mit ihrem Ende verschweißt sind.
Aus der US 2,739,661 A ist ein Schalldämpfer bekannt, mit einem Einlass- und einem Auslassrohr, wobei beide Rohre an einem Gehäuse des Schalldämpfers angeschweißt sind.
Die US 3,776,366 A1 zeigt einen Schalldämpfer mit einem rohrförmigen Gehäuse. Ein Einlassrohr ist über einen Befestigungsflansch an dem Gehäuse angebracht.
Der Schalldämpfer gemäß der US 4,368,799 weist in einer Ausführungsform ein Einlassrohr auf, welches sich durch eine Umfangswand des Schalldämpfers erstreckt und beispielsweise an Trennwänden im Inneren des Schalldämpfers angeschweißt ist.
In der US 3,703,938 ist eine gattungsgemäße Ausführungsform eines Schalldämpfers offenbart. In einer weiteren Ausführungsform weist das Auslassrohr des Schalldämpfers ein Abstützblech auf, mit dem sich das Auslassrohr im Schalldämpferinneren an der Umfangswand abstützt.
Durch die Erfindung soll bei einem Abgasschalldämpfer die Verbindung zwischen dem der Umfangswand zugeordneten Rohr und der Umfangswand selbst stabiler und weniger belastet sein.
Dies wird bei einem Abgasschalldämpfer der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass das sich durch die Umfangswand hindurch erstreckende wenigstens eine Einlassrohr oder wenigstens eine Auslassrohr mechanisch umgeformt und dadurch an dem Schalldämpfereinsatz befestigt ist. Das Rohr ist damit nicht ausschließlich über die Umfangswand mit dem Abgasschalldämpfer verbunden, sondern wird folglich an zwei voneinander beabstandeten Stellen am und im Abgasschalldämpfer gelagert. Dies hat auch den Vorteil, dass eine zweite außerhalb des Abgasschalldämpfers bislang vorgesehene fahrzeugseitige Lagerung nahe der Umfangswand entfallen kann. Die Befestigung des Rohres am Einsatz ist nicht auf eine axiale Gleitlagerung, die nur radial zur Längserstreckung des Rohres wirken würde, beschränkt. Vielmehr ist das Rohr in seiner axialen wie in seiner radialen Richtung mit dem Einsatz fest verbunden.
Die Befestigung des wenigstens einen Einlassrohres oder wenigstens einen Auslassrohres am Schalldämpfereinsatz erfolgt dabei durch mechanisches Umformen. Diese Befestigungsart ist weniger korrosionsanfällig als Schweißen. Weitere Vorteile gegenüber Schweißen sind der geringere Verzug der Bauteile und die höhere Festigkeit.
Das mechanische Umformen erfolgt vom Rohrinneren aus, was dahingehend vorteilhaft ist, dass das Rohrende bei zuvor geschlossener Umfangswand von außerhalb nicht mehr zugänglich ist.
Durch dieses Umformen wird das Einlass- oder Auslassrohr mit dem Schalldämpfereinsatz axial und radial form- und kraftschlüssig verbunden und verpresst.
Es bietet sich an, das gesamte wenigstens eine Einlassrohr oder wenigstens eine Auslassrohrauf seinem Umfang im Bereich der Anlagefläche am Schalldämpfereinsatz mit diesem zu verbinden. Alternativ ist auch ein segmentweises Verbinden des Umfangs möglich.
Der Schalldämpfereinsatz hat gemäß der bevorzugten Ausführungsform wenigstens eine innere Stirnwand zur Bildung einer Kammer, an der eine Haltewand befestigt ist, an welcher wiederum das Rohr angebracht ist. Üblicherweise liegt die Haltewand jedoch befestigt zwischen zwei gegenüberliegenden Stirnwänden.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Schalldämpfereinsatz, an dem das wenigstens eine Einlassrohr oder wenigstens eine Auslassrohr befestigt ist, in Längsrichtung des Schalldämpfers nur durch das wenigstens eine Einlassrohr oder wenigstens eine Auslassrohr gehalten ist. Diese bevorzugte Ausführungsform erlaubt eine ungehinderte Wärmedehnung des Schalldämpfereinsatzes in axialer Richtung (axial bezogen auf die Schalldämpferachse).
Es sind jedoch auch mehr als ein über die Umfangswand mit dem Schalldämpferinneren gekoppeltes Einlassrohr oder Auslassrohr möglich, sogenannte mehrflutige Systeme (insbesondere 2- und 4-flutige Systeme). Hier sieht die Erfindung z.B. vor, die beiden in das Innere hineinragenden Einlassrohre oder Auslassrohre an ihren freien Endstücken an zwei nebeneinanderliegenden Schalldämpfereinsätzen zu befestigen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

- 1 eine Explosionsansicht einer zweiflutigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugschalldämpfers,
- 1a eine Prinzipskizze der Umfangswand des erfindungsgemäßen Schalldämpfers,
- 2 eine vergrößerte Ansicht des mittleren Bereichs des Schalldämpfers nach 1,
- 3 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, eines einflutigen Schalldämpfers nach der Erfindung,
- 4 und 5 Schnittansichten durch den Bereich der Anbindung des Einlassrohres an den Einsatz gemäß zwei verschiedener Ausführungsformen; und
- 6 schematisch einen Schnitt durch den Bereich der Anbindung des Einlassrohres an den Einsatz gemäß einer nicht unter den Schutzumfang fallenden Ausführungsform.

In 1 ist ein querliegender, zweiflutiger Fahrzeugabgasschalldämpfer, im Folgenden kurz Fahrzeugschalldämpfer oder nur Schalldämpfer genannt, dargestellt. Der Schalldämpfer hat ein Außengehäuse, welches aus entgegengesetzten äußeren Stirnwänden 3, 5 und einer Umfangswand 7 besteht, welche in 1a vereinfacht dargestellt ist. Die Umfangswand 7 wird aus einem Blechteil gewickelt, wobei der außenliegende Längsrand 9 mit dem innenliegenden Randabschnitt nach dem Wickeln verschweißt wird. Alternativ können die beidne Längsränder auch durch Falzen miteinander verbunden sein.
In 1 ist die Umfangswand zur besseren Sichtbarkeit des Schalldämpferinneren weggelassen. Das Schalldämpferinnere kann in zwei Hälften unterteilt werden, nämlich in eine linke und eine rechte Hälfte. Diese Hälften sind durch Stirnwände 11, 13, welche axial einen Abstand voneinander haben, getrennt. Die linke Hälfte hat weitere, mit Durchströmöffnungen 15 versehene Stirnwände 17, 19, die die linke Hälfte in insgesamt drei Kammern 34, 36, 37 unterteilen. Ein Auslassrohr 21 in jeder Hälfte ist mit nicht dargestellten Öffnungen am Außenumfang versehen und ragt durch die Stirnwände 3, 5, 17 und 19 hindurch, wobei es zumindest an der Stirnwand 3 bzw. 5 angeschweißt ist. Zwischen den Stirnwänden 11, 19 ist eine Haltewand 23 aus Blech angeordnet, welche an den Stirnwänden 11, 19 angeschweißt ist.
Wie in 2 zu erkennen ist, ist die Stirnwand 19 über weitere Verbindungsrohre 25, 27 unterschiedlichen Querschnitts mit den Stirnwänden 3 und 17 verbunden. Die Stirnwände 17, 19, 11 bilden zusammen mit den Rohren 25, 27 und der Haltewand 23 einen Schalldämpfereinsatz, welcher vom Blechteil umgeben wird.
Die Haltewand 23 hat, wie in 2 gut zu sehen ist, kreuzförmige Einprägungen 29, die ihre Stabilität erhöhen. Ein Einlassrohr 31 ragt durch eine Öffnung in der Umfangswand 7 (siehe 2) und ist an dieser über den gesamten Rohrumfang angeschweißt. Das Einlassrohr 31 erstreckt sich weiter in das Schalldämpferinnere und ragt auch noch durch eine relativ passgenaue Öffnung in der Haltewand 23 hindurch (siehe auch 4 und 5). Die Haltewand hat im Bereich der Durchtrittsöffnung für das Einlassrohr 31 einen hülsenförmigen, durch plastisches Umformen erzeugten Rand 33.
In den 1 und 2 ist zu erkennen, dass in der linken Hälfte das Einlassrohr 31 kurz nach Durchtritt durch die Haltewand 23 endet. Mit einem Abstand davon beginnt ein Verbindungsrohr 27 mit einer 90°-Abwinklung. Das Rohr 27 erstreckt sich durch fluchtende Durchströmöffnungen 15 der Stirnwände 17, 19.
Wie aus dem Vergleich zwischen der linken und der rechten Hälfte zu erkennen ist, mündet das Einlassrohr 31 des rechten Stranges in ein dickeres Verbindungsrohr 35, welches in eine mittlere Kammer 37 führt. Das Auslassrohr 39 des rechten Stranges mündet ebenfalls in diese mittlere Kammer 37. Darüber hinaus sind auch im rechten Strang weitere Rohre 25 zwischen den Stirnwänden 5, 11, 17, 19 vorgesehen, wobei entsprechende Stirnwände die bereits für die linke Hälfte eingeführten Bezugszeichen tragen. Einige der Rohre 25 können als nicht gasdurchströmte Stabilisierungsstangen zwischen den Stirnwänden ausgebildet sein.
Auch das Auslassrohr 39 ragt durch die äußere Stirnwand 5 hindurch und ist an dieser angeschweißt. In die aufgeweiteten Enden der Auslassrohre 21, 39 werden außenseitig sogenannte Endrohre 41 gesteckt. Entsprechendes gilt für die Einlassrohre 31. Auch diese haben ein nach außen gewandtes aufgeweitetes Ende, in das sogenannte Zwischenrohre 43 gesteckt werden.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Abgasschalldämpfers wird im Folgenden erläutert. Zuerst werden die Einsätze bestehend aus den innenliegenden Stirnwänden und den Verbindungsrohren sowie der Haltewand 23 hergestellt und mit den äußeren Stirnwänden 3, 5 verbunden. Ein Blech wird um einen Kern gewickelt und, wie in 1a dargestellt, verschweißt. In der Umfangswand 7 sind bereits die Öffnungen zum Durchtritt der Einlassrohre. 31 vorgesehen. Anschließend werden die Einsätze von beiden Seiten axial in die Umfangswand 7, den sogenannten Mantel, eingeschoben, und die Stirnwände 3, 5 werden mit dem Mantel 7 verbunden.
Die Einlassrohre 31 werden durch diese Öffnungen hindurchgesteckt, bis sie auch durch die entsprechenden Öffnungen in den Haltewänden 23 ragen.
Anschließend werden die Einlassrohre 31 mit den zugeordneten Haltewänden 23 befestigt und zwar durch mechanisches Umformen. Hierzu dringt ein Werkzeug, z.B. eine Art Prägewerkzeug oder zirkulierende Rollen, in das Innere des entsprechenden Rohres 31 ein. Das Rohr 31 wird z.B. auf dem gesamten Rohrumfang im Bereich des hülsenartigen Randes 33 nach außen plastisch unter Bildung einer Nut verformt, wobei der Rand 33 umgeformt wird. Rohr 31 und Haltewand 23 werden auf diese Weise axial und radial miteinander form- und kraftschlüssig verbunden und verpresst.
Die zwischen den beiden verformten Abschnitten bildende Nut trägt das Bezugszeichen 51. In 4 ist auch der wulstartige Fortsatz 53, der sich in der Haltewand 23 gebildet hat, gut zu erkennen.
Anstatt einer geschlossen umlaufenden Nut 51 können Rohr 31 und Haltewand 23 auch segmentweise miteinander verpresst werden, wie in 5 dargestellt. Hier wurde das Rohr 31 nur an wenigen Abschnitten 55, die umfangsmäßig voneinander beabstandet sind, nach außen gedrückt, unter Bildung von Wülsten 53 im Rand 33.
In 6 ist schematisch eine Alternativ zum in den 4 und 5 gezeigten Umformen gezeigt. Der Unterschied zu den Ausführungsform der 4 und 5 besteht darin, dass das Rohr 31 axial gesehen vor und hinter dem Rand 33 plastisch nach außen, also in radialer Richtung, verformt wird. Dabei wird der Rand 33 nicht verformt. Die sich ergebenden Wülste sichern den Rand 33 in axialer Richtung. Es ist auch möglich, das Rohr 31 nur abschnittsweise, ähnlich wie in 5 gezeigt, vor und nach dem Rand 33 zu verformen.
Eine andere Möglichkeit der Umformung besteht darin, z.B. das durch die Öffnung hindurchragende freie Endstück des Rohres 31 endseitig nach außen umzubördeln, was zu einer Sicherung in einer axialen Richtung führt.
Die Ausführungsform nach 3 entspricht im Wesentlichen der in den bislang beschriebenen Figuren gezeigten Ausführungsform, so dass im folgenden nur noch auf die Unterschiede eingegangen werden muss. Funktionsgleiche Teile erhalten die zuvor schon eingeführten Bezugszeichen.
Auch dieser querliegende Abgasschalldämpfer ist mit einer gewickelten Umfangswand 7 versehen. Der Schalldämpfer ist einflutig und besitzt nur ein zentrales Einlassrohr 31. Dieses Einlassrohr 31 ist, ebenso wie bei den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen, an der Umfangswand 7 angeschweißt und ragt durch diese und durch die Haltewand 23 hindurch. Nach der Haltewand 23 ist das Rohr 31 aufgeweitet, und zwar am Umfang an mehreren voneinander beabstandeten Abschnitten 55. Ein hülsenartiger Rand 33 kann hier gegebenenfalls entfallen, was im Übrigen auch für die zuvor erwähnte Ausführungsform gilt. Der zentrale Einsatz im Schalldämpferinneren besteht aus den Stirnwänden 11, 19, der Haltewand 23 sowie Verbindungsrohren oder entsprechenden -stangen 25. Dieser Einsatz ist in axialer Richtung A nur durch das Einlassrohr 31 positioniert. Das Auslassrohr 39 ragt mit einem Schiebesitz durch die Stirnwand 19. Durch diese Ausbildung werden auf die Wände bei der Erwärmung und Abkühlung des Schalldämpfers geringere Kräfte ausgeübt, folglich sind sämtliche Einzelteile weniger Spannungen ausgesetzt, was auch für die Schweißnähte zur Befestigung der Rohre 21, 31, 39, 41 gilt.
Anstatt des Einlassrohres 31 können natürlich auch die Auslassrohre 21, 39 durch die Umfangswand 7 hindurchtreten.
Die Haltewand 23 ist vorzugsweise im rechten Winkel zur Längsachse X des durch sie hindurchtretenden Einlassrohres 31 ausgerichtet.

Claims

Fahrzeugschalldämpfer, mit entgegengesetzten äußeren Stirnwänden (3, 5), einer durch Wickeln eines Blechteils gebildeten, geschlossenen äußeren Umfangswand (7), wenigstens einem Schalldämpfereinsatz, wenigstens einem Einlassrohr (31) und wenigstens einem Auslassrohr (21, 39), wobei sich das wenigstens eine Einlassrohr (31) oder das wenigstes eine Auslassrohr (21, 39) durch die Umfangswand (7) ins Schalldämpferinnere erstreckt und an der Umfangswand (7) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das sich durch die Umfangswand (7) hindurch erstreckende wenigstens eine Einlassrohr (31) oder das wenigstens eine Auslassrohr (21, 39) mechanisch umgeformt und dadurch an dem Schalldämpfereinsatz befestigt ist, und dass das sich durch die Umfangswand (7) erstreckende wenigstens eine Einlassrohr (31) oder wenigstens eine Auslassrohr (21, 39) vom Rohrinneren aus mechanisch umgeformt ist, um mit dem Schalldämpfereinsatz axial und radial form- und kraftschlüssig verbunden und verpresst zu sein.
Fahrzeugschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sich durch die Umfangswand (7) erstreckende wenigstens eine Einlassrohr (31) oder wenigstens eine Auslassrohr (21, 39) und der Schalldämpfereinsatz miteinander verpresst sind.
Fahrzeugschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sich durch die Umfangswand (7) erstreckende wenigstens eine Einlassrohr (31) oder wenigstens eine Auslassrohr (21, 39) auf einem gesamten Rohrumfang mit dem Schalldämpfereinsatz verbunden ist.
Fahrzeugschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfereinsatz wenigstens eine innere Stirnwand (11, 13, 17, 19) zur Bildung einer Kammer hat und dass an der inneren Stirnwand (11, 19) eine Haltewand (23) befestigt ist, an der das sich durch die Umfangswand (7) erstreckende wenigstens eine Einlassrohr (31) oder wenigstens eine Auslassrohr (21, 39) arretiert ist.
Fahrzeugschalldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltewand (23) zwischen zwei inneren Stirnwänden (11, 13, 19) liegt, an denen sie befestigt ist.
Fahrzeugschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfereinsatz, an dem das sich durch die Umfangswand (7) erstreckende wenigstens eine Einlassrohr (31) oder wenigstens eine Auslassrohr (21, 39) befestigt ist, in Längsrichtung (A) des Schalldämpfers nur durch das wenigstens eine Einlassrohr (31) oder wenigstens eine Auslassrohr (21, 39) gehalten ist.
Fahrzeugschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei durch die Umfangswand (7) in das Schalldämpferinnere hineinragende Einlassrohre (31) oder Auslassrohre (21, 39) vorgesehen sind, die an ihren freien Endstücken an zwei nebeneinanderliegenden Schalldämpfereinsätzen befestigt sind.