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Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasschalldämpfer aufweisend ein Gehäuse, ein mit dem Gehäuse verbundenes Einlassrohr mit einem mit Bezug zur Strömungsrichtung S hinteren Ende und mit einer Symmetrieachse SE sowie ein mit dem Gehäuse verbundenes Auslassrohr mit einem mit Bezug zur Strömungsrichtung S vorderen Ende und einer Symmetrieachse SA, wobei das hintere Ende und das vordere Ende mit Bezug zur radialen Richtung der jeweiligen Symmetrieachse SE, SA versetzt angeordnet sind, wobei ein separates Verbindungsteil vorgesehen ist, das ein mechanisches Bindeglied zwischen dem Einlassrohr und dem Auslassrohr bildet, so dass beide Rohre über das Verbindungsteil mechanisch miteinander verbunden sind, und das Verbindungsteil nur über das jeweilige Rohr mittelbar mit dem Gehäuse mechanisch gekoppelt ist, d. h. dass das Verbindungsteil nicht unmittelbar an das Gehäuse angebunden ist bzw. nicht unmittelbar mit dem Gehäuse oder einer Gehäusewand verbunden ist.
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Es ist bereits ein Abgasschalldämpfer mit einem Gehäuse, einem Einlass-, einem versetzt dazu angeordneten Auslass- und einem Innenrohr aus der
DE 20 2005 017 922 U1 bekannt. Das Einlass-, das Auslass- und das Innenrohr sind einstückig miteinander verbunden, wobei das Innenrohr teilweise ausgeklinkt und um die eigene Achse verdrillt ist.
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Aus der
DE 20 2005 017 924 U1 ist ein Abgasschalldämpfer mit einem Gehäuse, einem Einlassrohr und einem Auslassrohr bekannt, wobei das Ein- und das Auslassrohr achsversetzt und über eine koaxial zum jeweiligen Rohr verlaufende Krimphülse miteinander verbunden sind.
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Aus der
DE 975 929 B ist ein Schalldämpfer für Brennkraftmaschinen bekannt, der mehrere Innenrohre aufweist. Die Innenrohre sind mittels Flacheisen starr verbunden, wobei die Flacheisen zweckmäßigerweise etwas gewölbt sind, um Längenänderungen der einzelnen Rohre in x-Richtung zu gewährleisten. Die miteinander verbundenen Innenrohre sind koaxial zueinander angeordnet. Aufgrund der Ausbildung als Flacheisen ist in y-Richtung (in radialer Richtung zum jeweiligen Rohr) eine wesentlich höhere Steifigkeit vorgegeben als in einer Richtung rechtwinklig hierzu (z-Richtung).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgasschalldämpfer derart auszubilden und anzuordnen, dass ein optimierter Aufbau und verbesserte mechanische Eigenschaften gewährleistet sind.
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Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Verbindungsteil (5) eine Geometrie aufweist, die mit Bezug zu einer translatorischen Relativbewegung zwischen beiden Rohren in die Richtung x oder die Richtung y weniger steif ausgebildet ist als in eine dazu rechtwinklig angeordnete Richtung z.
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Hierdurch wird einerseits eine ausreichend steife Verbindung und andererseits die notwendige Ausgleichsbewegung zwischen den beiden Rohrenden gewährleistet. Das Verbindungsteil kann betreffend das Material einerseits sowie die Geometrie andererseits beliebig ausgebildet sein, so dass die über das Verbindungsteil hergestellte Verbindung zwischen dem Auslassrohr und dem Einlassrohr die gewünschten mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit bzw. Steifigkeit bezüglich einer Relativbewegung zwischen beiden Rohren aufweist. Auf das Verbindungsteil können die Begriffe „Träger”, „Strebe”, „Kupplungsteil”, „Abstands-” und/oder „Gegenhalter” zutreffen. Im Vordergrund steht die Kopplungswirkung zwischen den beiden Abgasrohren. Der Einsatz einer Zwischenwand zum Lagern des jeweiligen Rohrendes kann somit entfallen. Damit verbunden sind eine Gewichtsersparnis sowie ein deutlich geringeres Risiko vor Rost an der Verbindungesstelle zwischen der Zwischenwand und dem Gehäusemantel.
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Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn das hintere Ende und das vordere Ende mit Bezug zu einer Richtung rechtwinklig zur jeweiligen Symmetrieachse SE, SA nebeneinander angeordnet sind und das Verbindungsteil mit Bezug zu einer Strömungsrichtung S im Bereich eines hinteren Endes des Einlassrohres und im Bereich eines vorderen Endes des Auslassrohres vorgesehen ist. Mit der Anordnung des Verbindungsteils im Bereich des jeweiligen freien Endes des Einlass- bzw. Auslassrohres können mit Rücksicht auf die jeweils gegenüberliegende Anbindung des Einlass- bzw. Auslassrohres am Gehäuse des Abgasschalldämpfers große Haltekräfte bzw. Haltemomente realisiert werden. Der Abstand zwischen dem Verbindungsteil und der gehäuseseitigen Anknüpfung des jeweiligen Rohres wird also möglichst groß gewählt und beträgt nahezu die gesamte Rohrlänge. Das Verbindungsteil befindet sich also mit Bezug zu einer Richtung radial zur jeweiligen Symmetrieachse SE, SA zwischen beiden Rohrenden.
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Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn das Verbindungsteil als bogen- und/oder U-förmige Brücke ausgebildet ist, wobei die Brücke zwei in eine Richtung x verlaufende Schenkel aufweist, von denen einer am Einlassrohr und einer am Auslassrohr befestigt ist und dass der jeweilige Schenkel parallel zu der jeweiligen Symmetrieachse SE, SA des Rohres bzw. einer Rohrwand angeordnet ist. Der Einsatz eines bogenförmigen Verbindungsteils bzw. einer bogenförmig ausgebildeten Brücke mit den zwei parallel zur jeweiligen Symmetrieachse SE, SA des jeweiligen Rohres angeordneten Schenkeln gewährleistet insbesondere die Nachgiebigkeit des Verbindungsteils bzw. der Brücke in Richtung der jeweiligen Symmetrieachse SE, SA. Aufgrund der Erwärmung des Auslass- und des Einlassrohres entsteht mit Rücksicht auf die Länge des jeweiligen Rohres in Längsrichtung die größte Wärmeausdehnung, wobei die damit einhergehende Relativbewegung zwischen den beiden Rohren über das erfindungsgemäße bogen- bzw. brückenförmige Verbindungsteil ausgeglichen werden kann.
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Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der jeweilige Schenkel eine Länge L1, L2 aufweist, wobei die Länge L1, L2 mindestens 20 mm, insbesondere zwischen 30 mm und 60 mm beträgt. Die vorstehend genannte Länge L1, L2 der jeweiligen Schenkel gewährleistet eine ausreichend feste Anbindung an das jeweilige Rohr.
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Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn die beiden Schenkel mit Bezug zu einer rechtwinklig zu der Richtung x verlaufenden Richtung y einen Abstand a aufweisen, wobei der Abstand a mindestens 10 mm, insbesondere zwischen 15 mm und 30 mm groß ist. Der Abstand beider Schenkel hat unmittelbar Einfluss auf die Krümmung der U-förmigen Brücke und das damit gebildete Flächenträgheitsmoment bzw. die Steifigkeit, insbesondere in der vorstehend genannten Richtung x, parallel zur jeweiligen Symmetrieachse SA, SE, hat. Der erfindungsgemäße Abstand gewährleistet einerseits die gewünschte kompakte Baugröße sowie andererseits eine ausreichend große Flexibilität des Verbindungsteils.
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Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn die Brücke und/oder der Schenkel mit Bezug zu einer rechtwinklig zu der Richtung x und rechtwinklig zu der Richtung y verlaufenden Richtung z eine Höhe h aufweist, wobei die Höhe h mindestens 10 mm, insbesondere zwischen 15 mm und 35 mm oder 20 mm groß ist. Die Höhe h der Brücke hat maßgeblich Einfluss auf das anteilige Flächenträgheitsmoment bzw. die Steifigkeit derselben, insbesondere betreffend eine Relativbewegung in Richtung z. Die vorstehend genannten Abmaße für die Höhe h gewährleisten die geforderte Steifigkeit in Richtung z einerseits sowie ein Mindestmaß an Gewicht andererseits. Ferner hat die Höhe h Einfluss auf das Flächenträgheitsmoment als Ganzes, also auch auf die Steifigkeit betreffend eine Relativbewegung in Richtung x und y.
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Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn das Einlassrohr und das Auslassrohr eine Oberflächenform O aufweisen, wobei der Schenkel zumindest über einen Teil der Länge L1, L2 zumindest teilweise an die Oberflächenform O des Einlassrohres oder des Auslassrohres angeformt ist. Durch die Anformung der Schenkel an die Form der Rohre kann ein optimaler Krafteintrag, zum Beispiel durch Vorsehung von Schweißnähten, gewährleistet werden. Ferner werden die zwischen dem jeweiligen Schenkel und dem jeweiligen Rohr entstehenden Wärmespannungen aufgrund unterschiedlicher Ausdehnung weitestgehend verhindert. Der jeweilige Schenkel und das jeweilige Rohr verlaufen parallel zueinander, so dass eine Erwärmung keine wesentlichen Wärmespannungen generiert.
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Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn die Brücke einen Mittelsteg aufweist, der die beiden Schenkel verbindet, wobei der Mittelsteg teilkreisförmig oder bogenförmig ausgebildet ist. Der Mittelsteg gewährleistet die erforderliche Steifigkeit des Verbindungsteils sowie die erforderliche Nachgiebigkeit, insbesondere betreffend eine Relativbewegung in Richtung x. Mit der bogen- bzw. teilkreisförmigen Form wird diesem Anspruch Rechnung getragen. Vorteilhafterweise beträgt der Radius dieses bogenförmigen Mittelsteges zwischen 5 mm und 15 mm, insbesondere 7,5 mm.
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Der Mittelsteg weist dabei eine maximale Dicke d2 zwischen 0,5 mm und 3 mm, insbesondere 1,5 mm auf. Die Dicke d2 des Mittelsteges hat neben der Grundform desselben und neben der Höhe h ebenfalls Einfluss auf das Flächenträgheitsmoment bzw. die Steifigkeit in Richtung y und in Richtung z sowie in Richtung x. Mit einer Dicke d2 der vorstehend genannten Größe wird die gewünschte Steifigkeit erreicht.
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Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn das Gehäuse einen Mantel und mit Bezug zu einer Hauptströmungsrichtung H ein mit dem Einlassrohr gekoppeltes, vorderes Stirnblech und ein mit dem Auslassrohr gekoppeltes, hinteres Stirnblech aufweist und dass der Mantel, das vordere Stirnblech und/oder das hintere Stirnblech eine Dicke d1 zwischen 0,7 mm und 0,9 mm, insbesondere 0,8 mm aufweist. Da erfindungsgemäß auf den Einsatz von Zwischenwänden verzichtet wird, fällt ein Großteil der Steifigkeit des so gebildeten Abgasschalldämpfers auf das Gehäuse und die beiden Stirnwände bzw. Stirnbleche. Mit der Verwendung eines Bleches von etwa 0,8 mm Stärke wird trotz des mit dem Gehäuse verbundenen maßgeblichen Materialanteils das Gewicht des Abgasschalldämpfers minimiert. Zudem wird eine ausreichende Steifigkeit trotz Lagerung des Abgasrohres und des Einlassrohres gewährleistet.
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Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn das Verbindungsteil 5 insgesamt eine maximale Dicke d2 zwischen 0,5 mm und 2 mm, oder 1,5 mm aufweist. Durch die Dicke d2 wird die gewünschte Steifigkeit gewährleistet.
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Mit der Vermeidung des Einsatzes von Zwischenwänden wird auch eine nachteilige Geräuschentwicklung, das sogenannte „tick-ping” verhindert. Der so gebildete Abgasschalldämpfer ist im Ganzen einfacher gestaltet und gewährleistet einen soweit gröberen Herstellungsprozess, bei dem weniger Maßuntoleranzen berücksichtigt werden. Verschiedene Teile des Abgasschalldämpfers, insbesondere das Verbindungsteil sowie die Stirnfläche, können auch für verschiedene Abgasschalldämpfer verwendet werden. Mit dem Verzicht auf Zwischenwände wird auch die soweit entstehende Spaltkorrosion im Bereich von Zwischenwänden verhindert.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Abgasschalldämpfers;
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2 eine Schnittdarstellung des Abgasschalldämpfers nach 1;
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2a Ansicht B-B aus 2;
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2b Ansicht C-C aus 2a.
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Ein in 1 dargestellter Abgasschalldämpfer 1 weist ein Gehäuse 2, bestehend aus einem im Wesentlichen zylinderförmigen Mantel 2.1, der stirnseitig mit einem vorderen Stirnblech 2.2 und einem hinteren Stirnblech 2.3 ergänzt ist, auf. Das Abgas durchströmt den Abgasschalldämpfer 1 in einer Hauptströmungsrichtung H.
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Innerhalb des so gebildeten Gehäuses 2 erstreckt sich ausgehend von dem vorderen Stirnblech 2.2 ein Einlassrohr 3 in das Innere des Abgasschalldämpfers 1, wohingegen sich vom hinteren Stirnblech 2.3 ein Auslassrohr 4 in das Innere des Abgasschalldämpfers 1 erstreckt. Das Abgas durchströmt das jeweilige Rohr 3, 4 in eine Strömungsrichtung S. Das Einlassrohr 3 bzw. das Auslassrohr 4 ist mit dem vorderen Stirnblech 2.2 bzw. dem hinteren Stirnblech 2.3 fest verbunden. Auf dem Einlassrohr 3 bzw. auf dem Auslassrohr 4 ist jeweils ein Dämpfungskörper 6.1, 6.2 vorgesehen, der unmittelbar im Bereich des jeweiligen Stirnbleches 2.2, 2.3 an dem Einlass- bzw. Auslassrohr 3, 4 positioniert ist. Das Einlass- bzw. Auslassrohr 3, 4 weist im Bereich dieses Dämpfungskörpers 6.1, 6.2 mehrere schlitzförmige Ausnehmungen 7.1, 7.2 auf.
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Gemäß 2 erstreckt sich sowohl das Einlassrohr 3 als auch das Auslassrohr 4 bzw. das jeweilige freie Ende ausgehend vom jeweiligen Stirnblech 2.2, 2.3 in das Innere des Abgasschalldämpfers 1 über etwa zwei Drittel der Länge L des Abgasschalldämpfers 1, so dass ein hinteres Ende 3.1 des Einlassrohres 3 mit Bezug zu einer Richtung rechtwinklig zur jeweiligen Symmetrieachse SE, SA neben einem vorderen Ende 4.1 des Auslassrohres 4 angeordnet ist. Beide Rohre 3, 4 sind über ein brückenartiges Verbindungsteil 5 miteinander verbunden bzw. mechanisch gekoppelt.
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Das jeweilige Rohr 3, 4 weist eine Strömungsachse SE, SA sowie etwa in der Mitte einen Knick von etwa 16° auf, so dass das jeweilige Rohrende 3.1, 4.1 im Winkel von etwa 16° zu einer Mittelachse 1.1 des Abgasschalldämpfers 1 angeordnet ist. Im Bereich des jeweiligen Endes 3.1, 4.1 ist das Verbindungsteil 5 vorgesehen.
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Das Verbindungsteil 5 ist U-förmig ausgebildet und weist gemäß den 2, 2b zwei Schenkel 5.1, 5.2 auf, die über einen Mittelsteg 5.3 miteinander verbunden sind. Die beiden Schenkel 5.1, 5.2 sowie der Mittelsteg 5.3 sind hierbei einteilig und materialidentisch. Die beiden Schenkel 5.1, 5.2 verlaufen parallel zur jeweiligen Symmetrieachse SA, SE des Einlassrohres 3 bzw. des Auslassrohres 4. Der jeweilige Schenkel 5.1, 5.2 ist zudem an eine zylindrische bzw. runde Oberflächenform O gemäß 2a angepasst bzw. angeformt. Der jeweilige Schenkel 5.1, 5.2 weist in Richtung x eine Länge L1, L2 auf und liegt über die Länge L1, L2 flächig gegen das jeweilige Rohr 3, 4 an.
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Mit Bezug zu einer Richtung y rechtwinklig zur Richtung x weisen beide Schenkel 5.1, 5.2 einen Abstand a von etwa 15 mm auf.
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Gemäß 2a weist das Verbindungsteil 5 mit Bezug zu der Richtung z rechtwinklig zur Richtung x und y eine Höhe h von etwa 20 mm auf.
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Durch das so gebildete U-förmige Profil des Verbindungsteils 5 mit der Höhe h wird eine ausreichend hohe Steifigkeit in Bezug auf eine Relativbewegung beider Rohre 3, 4 in Richtung z erreicht, wohingegen die Steifigkeit des so gebildeten Verbindungsteils 5 bezüglich einer Relativbewegung in Richtung x und in Richtung y weniger groß ausgebildet ist, so dass die beiden Rohre 3, 4 zumindest in vorgenannter Richtung x und/oder Richtung y relativ zueinander Ausgleichsbewegungen aufgrund thermischer Ausdehnung ausführen können.
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Der Mantel 2.1 sowie die beiden Stirnflächen 2.2, 2.3 weisen eine Dicke d1 von etwa 0,8 mm auf. Das Verbindungsteil 5 weist eine Dicke d2 von etwa 1 mm bis 1,5 mm auf.
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Die beiden Schenkel 5.1, 5.2 sind gemäß 2a über eine Schweißverbindung 8.1, 8.2 mit dem jeweiligen Rohr 3, 4 fest verbunden. Die Schweißverbindung 8.1, 8.2 erstreckt sich hierbei über ein Drittel der Länge L1, L2 des jeweiligen Schenkels 5.1, 5.2.
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Ungeachtet der Hauptströmungsrichtung H gemäß 2 ist der vorstehend beschriebene Abgasschalldämpfer 1 punktsymmetrisch aufgebaut. Die beiden Stirnflächen 2.2, 2.3 haben dieselbe Form. Sie sind ausgehend von einem Kupplungsrand 2.2a bzw. 2.3a, der mit dem Mantel 2.1 verbunden ist, jeweils nach außen gewölbt und dort über einen Halterand 2.2b, 2.3b mit dem jeweiligen Rohr 3, 4 verbunden. Aufgrund der Auswölbung des jeweiligen Stirnbleches 2.2, 2.3 ergibt sich zwischen dem Kupplungsrand 2.2a, 2.3a mit dem Mantel 2.1 mit Bezug zur Mittelachse 1.1 ein axialer Versatz V zu dem jeweiligen Halterand 2.2b, 2.3b mit dem Einlassrohr 3 bzw. dem Auslassrohr 4. Der Versatz V beträgt zwischen 40 mm und 50 mm. Die so gebildete Grundform des jeweiligen Stirnbleches 2.2, 2.3 gewährleistet eine axiale Steifigkeit in Richtung der Mittelachse 1.1, so dass eine Relativbewegung zwischen beiden Rohren 3, 4 über das Verbindungsteil 5 erfolgt.
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Aufgrund der Erwärmung der Rohre 3, 4 kommt es sowohl entlang der Mittelachse 1.1 bzw. der Strömungsachse SE, SA als auch in Richtung x gemäß 2b zu einer Ausdehnung derselben. Die verminderte Steifigkeit des Verbindungsteils 5 in Richtung x und/oder Richtung y gewährleistet diese Relativbewegung zwischen beiden Rohren 3, 4.
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Mit Bezug zur Hauptströmungsrichtung H weist der Abgasschalldämpfer 1 bzw. der Mantel 2.1 eine Durchmesserstufe D von 155 mm auf 140 mm auf. Die Durchmesserstufe D ist im Bereich des hinteren Endes 3.1 des Einlassrohres 3 bzw. mit Bezug zu der Strömungsrichtung S unmittelbar nach dem Einlassrohr 3 vorgesehen. Sie ist bauraumbedingt und für das Wesen der Erfindung nicht relevant.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abgasschalldämpfer
- 1.1
- Mittelachse
- 2
- Gehäuse, Gehäusewand
- 2.1
- Mantel
- 2.2
- vorderes Stirnblech
- 2.2a
- Kupplungsrand
- 2.2b
- Halterand
- 2.3
- hinteres Stirnblech
- 2.3a
- Kupplungsrand
- 2.3b
- Halterand
- 3
- Einlassrohr, Rohr
- 3.1
- hinteres Ende
- 4
- Auslassrohr, Rohr
- 4.1
- vorderes Ende
- 5
- Verbindungsteil, Brücke
- 5.1
- Schenkel
- 5.2
- Schenkel
- 5.3
- Mittelsteg
- 6.1
- Dämpfungskörper
- 6.2
- Dämpfungskörper
- 7.1
- Ausnehmung, Schlitze
- 7.2
- Ausnehmung, Schlitze
- 8.1
- Schweißverbindung
- 8.2
- Schweißverbindung
- a
- Abstand
- D
- Durchmesserstufe
- d1
- Dicke
- d2
- Dicke
- H
- Hauptströmungsrichtung
- h
- Höhe
- l
- Länge
- l1
- Länge
- l2
- Länge
- O
- Oberflächenform
- S
- Strömungsrichtung, Strömungsachse
- SA
- Symmetrieachse
- SE
- Symmetrieachse
- V
- axialer Versatz
- x
- Richtung
- y
- Richtung
- z
- Richtung
