DE102020115859A1 - Exhaust silencer, process for its manufacture and vehicle with an exhaust silencer - Google Patents
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Abstract
Ein Abgasschalldämpfer umfasst zwei ineinander gesteckte Rohre (14, 16), von denen das innere Rohr (16) in das äußere gesteckt wird. Beide Rohre werden in einen Überlappungsbereich (22) von innen umgeformt, um zwei Wülste (26, 28, 30, 34) zu bilden, über die die Rohre (14, 16) miteinander mechanisch gekoppelt werden. Das dabei entstehende aufgeweitete Ende (32) des inneren Rohres (16) liegt innerhalb des Wulstes (28) des äußeren Rohres, um Strömungsgeräusche zu vermeiden. Darüber hinaus werden ein Fahrzeug mit einem solchen Abgasschalldämpfer und ein Verfahren zu seiner Herstellung vorgestellt.An exhaust silencer comprises two tubes (14, 16) that are inserted one inside the other, of which the inner tube (16) is inserted into the outer one. Both tubes are deformed from the inside into an overlapping area (22) in order to form two beads (26, 28, 30, 34) via which the tubes (14, 16) are mechanically coupled to one another. The resulting widened end (32) of the inner tube (16) lies within the bead (28) of the outer tube in order to avoid flow noise. In addition, a vehicle with such an exhaust silencer and a method for its production are presented.
Description
Die Erfindung betrifft einen Abgasschalldämpfer, mit einem abgasführenden äußeren Rohr und einem endseitig in das äußere Rohr eingeschobenen, abgasführenden inneren Rohr, wobei der eingeschobene Abschnitt einen Überlappungsbereich der Rohre definiert und die Rohre im Überlappungsbereich gemeinsam von innen nach außen unter Bildung von zwei axial beabstandeten Wülsten plastisch umgeformt und dadurch formschlüssig miteinander verbunden sind.The invention relates to an exhaust silencer, with an exhaust-carrying outer pipe and an exhaust-carrying inner pipe pushed into the outer pipe at the end, the pushed-in section defining an overlap area of the pipes and the pipes in the overlap area together from the inside to the outside, forming two axially spaced beads plastically deformed and thereby positively connected to one another.
Bei Abgasschalldämpfern ist es wichtig, dass die ineinandergesteckten Rohre trotz der in Betrieb auftretenden Vibrationen und thermische Ausdehnungen sicher und fest miteinander verbunden bleiben. Neben der gerade erwähnten mechanischen Verbindung über ein gemeinsames plastisches Umformen der Rohre können diese natürlich durch Schweißen oder Löten miteinander verbunden werden.In the case of exhaust silencers, it is important that the nested pipes remain securely and firmly connected to one another despite the vibrations and thermal expansions that occur during operation. In addition to the mechanical connection just mentioned by joint plastic deformation of the pipes, these can of course be connected to one another by welding or soldering.
Zu den wichtigen Eigenschaften der Verbindung gehört neben der mechanischen Dauerfestigkeit auch die Gasdichtigkeit.The important properties of the connection include not only mechanical fatigue strength but also gas tightness.
Die vorliegende Erfindung setzt es sich zur Aufgabe, zusätzlich auch eine verbesserte Gasströmung im Inneren der durch die Rohrverbindung entstehenden Gasleitung realisieren zu können.It is an object of the present invention to also be able to realize an improved gas flow inside the gas line created by the pipe connection.
Die Erfindung schafft hierzu einen Abgasschalldämpfer mit einem abgasführenden äußeren Rohr und einem endseitig in das äußere Rohr eingeschobenen, abgasführenden inneren Rohr, wobei der eingeschobene Abschnitt einen Überlappungsbereich der Rohre definiert und die Rohre im Überlappungsbereich gemeinsam von innen nach außen unter Bildung von zwei axial beabstandeten Wülsten plastisch umgeformt und dadurch formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei ein im Überlappungsbereich liegendes Ende des inneren Rohres nach außen aufgeweitet ist und vollständig in einem der Wülste des äußeren Rohres liegt.To this end, the invention creates an exhaust silencer with an exhaust-carrying outer pipe and an exhaust-carrying inner pipe pushed into the outer pipe at the end, the pushed-in section defining an overlap area of the pipes and the pipes in the overlap area together from the inside to the outside with the formation of two axially spaced beads are plastically deformed and thereby positively connected to one another, with one end of the inner tube lying in the overlapping area being expanded outward and lying completely in one of the beads of the outer tube.
Im Stand der Technik lag das Ende des inneren Rohres beabstandet von dem ihm nahen Wulst stets außerhalb des Wulstes des äußeren Rohres, sodass es den Strömungsquerschnitt verengte. Zudem wird dann, wenn das Abgas vom äußeren in das innere Rohr strömt, das eingeschobene Ende des inneren Rohres frontal angeströmt, sodass es hier zu Verwirbelungen und Geräuschen kommt. Durch die Erfindung werden diese Nachteile vermieden. Das eingeschobene Ende des inneren Rohres liegt verdeckt im Wulst des äußeren Rohres, der beim Umformen beider Rohre entsteht.In the prior art, the end of the inner tube was spaced from the bead close to it and always outside the bead of the outer tube, so that it narrowed the flow cross-section. In addition, when the exhaust gas flows from the outer into the inner tube, the pushed-in end of the inner tube flows frontally, so that turbulences and noises occur here. The invention avoids these disadvantages. The pushed-in end of the inner tube is hidden in the bead of the outer tube that is created when both tubes are formed.
Das aufgeweitete, eingeschobene Ende des inneren Rohres geht z.B. im Querschnitt betrachtet von einem zylindrischen Zwischenabschnitt zwischen den Wülsten in einer Krümmung, also nicht in einem Knick, in einen Endabschnitt über, der das aufgeweitete Ende mit umfasst. Der Endabschnitt beginnt also mit dem aufgeweiteten Ende und erstreckt sich noch einen gewissen Teil längs des inneren Rohres im Überlappungsbereich. Durch die Krümmung wir die Strömungsführung weiter verbessert, denn bei einer Strömung vom äußeren Rohr in das innere Rohr wird dieser gekrümmte Abschnitt, der zumindest teilweise außerhalb des Wulstes liegt, angeströmt.The expanded, pushed-in end of the inner tube, viewed in cross section, for example, changes from a cylindrical intermediate section between the beads in a curve, i.e. not in a kink, into an end section which also encompasses the expanded end. The end section thus begins with the widened end and still extends a certain part along the inner tube in the overlapping area. The curvature further improves the flow guidance, because when there is a flow from the outer tube into the inner tube, this curved section, which is at least partially outside the bead, is flown against.
Im Endabschnitt verläuft gemäß einer Variante der Erfindung das innere Rohr zylindrisch, das heißt mit gleichem Querschnitt über eine gewisse axiale Länge. Über diesen zylindrischen Abschnitt können Lagetoleranzen des inneren und des äußeren Rohres kompensiert werden.In the end section, according to a variant of the invention, the inner tube runs cylindrically, that is to say with the same cross section over a certain axial length. Positional tolerances of the inner and outer tubes can be compensated for via this cylindrical section.
Der Endabschnitt kann vollständig im Wulst des äußeren Rohres liegen und damit strömungsverdeckt sein.The end section can lie completely in the bead of the outer tube and thus be covered from the flow.
Bevorzugt ist der Innenquerschnitt des inneren Rohres im Bereich des Endabschnitts (innerhalb der Herstellungstoleranzen) gleich dem Querschnitt des äußeren Rohres im nicht umgeformten Abschnitt stromaufwärts des Wulstes, in dem der Endabschnitt liegt. Auch dies verbessert die Strömungsführung, da kein Querschnittssprung vorhanden ist.The inner cross section of the inner tube in the region of the end section (within the manufacturing tolerances) is preferably the same as the cross section of the outer tube in the unformed section upstream of the bead in which the end section is located. This also improves the flow guidance, since there is no jump in cross-section.
Zwischen den axial beabstandeten Wülsten kann das äußere Rohr einen zylindrischen Zwischenabschnitt haben, insbesondere ist es in diesem Abschnitt ebenso wie das innere Rohr nicht zur Verbindung der Rohre plastisch umgeformt. Hierdurch wird der Sitz der Rohre zusätzlich verbessert.The outer tube can have a cylindrical intermediate section between the axially spaced apart beads; in particular, in this section, like the inner tube, it is not plastically deformed to connect the tubes. This also improves the fit of the pipes.
Ebenso ist es förderlich für den Sitz der Rohre zueinander, wenn das äußere Rohr angrenzend an seine Wülste und zwischen den Wülsten zylindrisch ist und dort dieselbe Geometrie hat, das heißt die Geometrie zwischen den Wülsten entspricht der außerhalb der Wülste. Dasselbe kann zusätzlich oder alternativ für das innere Rohr gelten.It is also beneficial for the fit of the tubes to one another if the outer tube is cylindrical adjacent to its beads and between the beads and has the same geometry there, i.e. the geometry between the beads corresponds to that outside the beads. The same can additionally or alternatively apply to the inner tube.
Nachdem die Länge der Rohre mit Toleranzen versehen ist und es darauf ankommt, das fertige Produkt auf eine exakte Axiallänge zu bringen, kann der Überlappungsbereich von Abgasschalldämpfer zu Abgasschalldämpfer leicht variieren. Diese Variation wird durch den Überlappungsbereich aufgefangen, denn ein längeres inneres Rohr wird beispielsweise weiter in das äußere Rohr geschoben als ein kürzeres inneres Rohr. Um dies ohne Verlust der Aerodynamik zu ermöglichen ist gemäß einer Variante der Erfindung vorgesehen, dass der das eingesteckte Ende des inneren Rohres aufnehmende Wulst in Axialrichtung länger als der axial beabstandete Wulst ist. Durch die erhöhte Länge dieses Wulstes ist es möglich, die Längenunterschiede zu kompensieren, indem die inneren Rohre stets innerhalb des in Axialrichtung längeren Wulstes enden und dort aufgenommen sind. Hierzu ist es ferner unterstützend von Vorteil, wenn der Wulst, in dem das eingeschobene Ende des inneren Rohres aufgenommen ist, zwischen seinen Enden zylindrisch ist.After the length of the pipes has been given tolerances and it is important to bring the finished product to an exact axial length, the overlap area can vary slightly from exhaust silencer to exhaust silencer. This variation is absorbed by the overlap area, because a longer inner tube, for example, is pushed further into the outer tube than a shorter inner tube. In order to enable this without loss of aerodynamics, it is provided according to a variant of the invention that the bead receiving the inserted end of the inner tube is inserted into Axial direction is longer than the axially spaced bead. The increased length of this bead makes it possible to compensate for the differences in length in that the inner tubes always end within the bead, which is longer in the axial direction, and are accommodated there. To this end, it is also advantageous if the bead in which the pushed-in end of the inner tube is received is cylindrical between its ends.
Der Wulst, welcher vom das Ende des inneren Rohres aufnehmenden Wulst axial beabstandet ist, kann zur einfacheren Herstellung im Querschnitt bogenförmig verlaufen.The bead, which is axially spaced from the bead receiving the end of the inner tube, can have an arcuate cross-section for easier manufacture.
Bevorzugt laufen beide Wülste umfangsmäßig geschlossen um. Alternativ hierzu wäre es allerdings auch möglich, dass der Wulst, der das Ende des inneren Rohres nicht aufnimmt, nur abschnittsweise umläuft.Both beads preferably run around the circumference in a closed manner. As an alternative to this, however, it would also be possible for the bead, which does not receive the end of the inner tube, to run around only in sections.
Zur optimalen Verbindung der Rohre und auch zur Gasdichtigkeit trägt bei, wenn die Rohre im Bereich der Wülste und zwischen den Wülsten vollflächig aneinander anliegen.A contribution to the optimal connection of the pipes and also to the gas tightness is achieved if the pipes in the area of the beads and between the beads are in full contact with one another.
Zur weiteren Stabilisierung der Rohrverbindung zwischen den Wülsten des äußeren Rohres kann ein umlaufender Rand eines Halteteils axial und/oder radial geklemmt sein. Dieser Rand wird mit umgeformt, wenn die beiden Rohre von innen umgeformt werden.To further stabilize the pipe connection between the beads of the outer pipe, a circumferential edge of a holding part can be clamped axially and / or radially. This edge is also reshaped when the two tubes are reshaped from the inside.
Dieses Halteteil kann beispielsweise ein Ring, insbesondere ein Blechring sein, aber auch ein Bund einer Wand des Abgasschalldämpfers.This holding part can for example be a ring, in particular a sheet metal ring, but also a collar of a wall of the exhaust silencer.
Zur Verbesserung der Schalldämpfung kann das äußere Rohr außerhalb des Überlappungsbereichs und zusätzlich auch im Überlappungsbereich mikroperforiert sein und Öffnungen haben, die einen maximalen Querschnitt von 0,2 mm2 besitzen, wobei die zu erzielende Mikroperforation einen Perforationsgrad von wenigstens 2 % vorgesehen ist, das heißt die Gesamtfläche der Öffnungen zur Gesamtfläche des Rohres im mikroperforierten Bereich beträgt wenigstens 2 % und vorzugsweise maximal 7 %. Zwar strömt im Überlappungsbereich kein Gas aus den Mikroperforationen heraus, doch erhöht die Mikroperforation die Flexibilität des äußeren Rohres im Überlappungsbereich und sorgt für ein leichteres Umformen.To improve the sound attenuation, the outer tube can be micro-perforated outside the overlap area and additionally also in the overlap area and have openings which have a maximum cross-section of 0.2 mm 2 , the micro-perforation to be achieved being provided with a degree of perforation of at least 2%, that is the total area of the openings to the total area of the tube in the microperforated area is at least 2% and preferably at most 7%. Although no gas flows out of the micro-perforations in the overlapping area, the micro-perforation increases the flexibility of the outer tube in the overlapping area and ensures easier shaping.
Wie bereits erwähnt ist es von Vorteil, wenn das aufgeweitete Ende des inneren Rohres das stromaufwärtige Ende des inneren Rohres ist.As already mentioned, it is advantageous if the expanded end of the inner tube is the upstream end of the inner tube.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Fahrzeug mit einem Abgasschalldämpfer nach der Erfindung.The invention also relates to a vehicle with an exhaust silencer according to the invention.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Abgasschalldämpfers, mit einem inneren Rohr und einem äußeren Rohr, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:
- das Innere Rohr wird mit einem Ende in das äußere Rohr gesteckt unter Bildung eines Überlappungsbereichs,
- in das innere Rohr wird ein Umformwerkzeug gesteckt,
- das Umformwerkzeug deformiert das innere und gleichzeitig das äußere Rohr plastisch nach außen unter Bildung zweier beabstandeter Wülste, wobei ein Wulst am eingesteckten Ende des inneren Rohres erzeugt wird, wobei das eingesteckte Ende aufgeweitet und vollständig in dem Wulst des äußeren Rohres positioniert wird.
- one end of the inner tube is inserted into the outer tube to form an overlap area,
- a forming tool is inserted into the inner tube,
- the forming tool plastically deforms the inner and at the same time the outer tube outwards to form two spaced beads, a bead being produced at the inserted end of the inner tube, the inserted end being expanded and positioned completely in the bead of the outer tube.
Die vorgenannten Merkmale bezüglich des Abgasschalldämpfers sind auch auf das Verfahren anwendbar.The aforementioned features relating to the exhaust silencer can also be applied to the method.
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 Längsschnittansicht durch eine Variante eines erfindungsgemäßen Abgasschalldämpfers, - -
2 eine vergrößerte Längsschnittansicht durch die Verbindung des in1 vorhandenen inneren und des äußeren Rohres, und - -
3 eine vergrößerte Längsschnittansicht durch die Verbindung des in1 vorhandenen inneren und äußeren Rohres bei anderen Rohrlängen samt eines Werkzeugs.
- -
1 a longitudinal sectional view through a variant of an exhaust silencer according to the invention, - -
2 an enlarged longitudinal sectional view through the connection of the in1 existing inner and outer tube, and - -
3 an enlarged longitudinal sectional view through the connection of the in1 existing inner and outer pipe with other pipe lengths including a tool.
In
Im Außengehäuse
Die beiden Rohre
In
Das äußere Rohr
Dadurch, dass das innere Rohr
Die Stirnwand
Die beiden Rohre
Das Ende
An das Ende
Das bedeutet, zwischen den Wülsten
Diese flächige Anlage wird dadurch unterstützt, dass optional die Rohre
Wie in
Der Wulst
Bei der gezeigten, optionalen Ausführungsform ist das äußere Rohr
Eine Strömungsführung des Abgases wird verwirbelungsarm dadurch erreicht, dass das im Überlappungsbereich
Zur weiteren Strömungsoptimierung geht der Endabschnitt
Die Wülste
Beim Herstellen des Wulstes
Dadurch, dass der Wulst
In
Die Herstellung des Abgasschalldämpfers erfolgt dadurch, dass zuerst das innere Rohr
In das innere und damit auch in das äußere Rohr
Anstatt einer Stirnwand
Die Rohre
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- 2021-06-15 CN CN202121321757.2U patent/CN215057659U/en active Active
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