DE19514829B4

DE19514829B4 - Schalldämpfer und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE19514829B4
Application number: DE19514829A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Wako Tsukahara; Takeo Wako Horiike; Makoto Wako Miyake
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Nakagawa Sangyo Co Ltd; Yutaka Giken Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Nakagawa Sangyo Co Ltd; Yutaka Giken Co Ltd
Priority date: 1994-04-21
Filing date: 1995-04-21
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2015-04-22
Also published as: JP2967390B2; JPH07293222A; US5718045A; DE19514829A1

Abstract

Schalldämpfer (M), umfassend: ein poröses Innenrohr (8), in dessen Umfangswand eine große Anzahl kleiner Poren (8a) vorgesehen ist; ein Außenrohr (9), das das poröse Innenrohr (8) umgibt; ein aus einer wärmefesten Faserschicht (G) gebildetes Schallabsorptionsmaterial (I), das in einem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem porösen Innenrohr (8) und dem Außenrohr (9) enthalten ist; und eine Mehrzahl von Abgasexpansionskammern (C₁ bis C₄), die in dem porösen Innenrohr (8) definiert und derart angeordnet sind, daß Abgas aufeinanderfolgend durch die Abgasexpansionskammern (C₁ bis C₄) hindurchtritt; dadurch gekennzeichnet, daß das Schallabsorptionsmaterial (I) direkt um eine Außenumfangsfläche des porösen Innenrohrs (8) mit dazwischen angeordnetem Bindemittel (B) herumgewickelt ist, und daß die Außenumfangsfläche des Schallabsorptionsmaterials (I) unter radialem Pressitz auf der Innenumfangsfläche des Außenrohrs (9) sitzt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer und ein Verfahren zu dessen Herstellung, umfassend:
ein poröses Innenrohr, in dessen Umfangswand eine große Anzahl kleiner Poren vorgesehen ist; ein Außenrohr, das das poröse Innenrohr umgibt; Schallabsorptionsmaterial in einem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem porösen Innenrohr und dem Außenrohr und eine Mehrzahl von Abgasexpansionskammern, die in dem porösen Innenrohr derart angeordnet sind, daß Abgas aufeinanderfolgend durch die Abgasexpansionskammern hindurchtritt.
Bei diesem Schalldämpfer wiederholt sich die Expansion und Kontraktion der Abgase im Verlauf des aufeinanderfolgenden Durchtritts durch die mehreren Abgasexpansionskammern, um hierdurch die Schalldämpfung zu verbessern und die erwünschte Motorleistung zu erhalten. Hierbei absorbiert das Schallabsorptionsmaterial Geräusche, die bei wiederholter Expansion und Kontraktion der Abgase entstehen.

Ein Schalldämpfer der eingangs genannten Art ist in der DE 34 38 789 A1 beschrieben. Als Schallabsorptionsmaterial dient ein kompliziert geformtes Formstück.

Die DE-GM 82 04 025 U1 zeigt ein Schallsabsorptionselement, das um einen Metallwollstrumpf herumgewickelt ist und dann als Ganzes in separaten Arbeitsschritten auf ein Auspuffinnenrohr und in einen Auspufftopf geschoben wird.

Die DE 80 21 494 U1 beschreibt und zeigt einen Schalldämpfer, umfassend: ein poröses Innenrohr, in dessen Umfangswand eine große Anzahl kleiner Poren vor-gesehen ist, ein Außenrohr, das das poröse Innenrohr umgibt, Isoliermaterial in einem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem porösen Innenrohr und dem Außenrohr und eine Mehrzahl von Abgasexpansionskammern, die in dem porösen Innenrohr derart angeordnet sind, dass Abgas aufeinanderfolgend durch die Abgasexpansionskammern hindurchtritt, wobei das Isoliermaterial aus einer wärmefesten Faserschicht gebildet ist.

Die DE-GM 76 14 072 U1 zeigt eine nicht näher erläuterte feste Verbindung zwischen Innenrohr und Faserschicht, um ein Verschieben der Faserschicht beim Einschieben des Innenrohrs zu verhindern.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalldämpfer anzugeben, dessen Herstellung vereinfacht ist, sowie ein Herstellungsverfahren für einen Schalldämpfer, worin eine Abnahme des Schallbeseitigungseffekts durch Leckstrom und ein Kurzschluss von Abgas vermieden wird.

Die Lösung der Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 3 angegeben. Die Verwendung des Innenrohrs als Wickelkern für das Schallabsorptionsmaterial vereinfacht die Herstellung. Das Bindemittel zwischen Schallabsorptionsmaterial und Innenrohr verhindert, daß sich beim anschließenden Einschieben in das Außenrohr das Schallabsorptionsmaterial auf dem Innenrohr verschiebt. Der Pressitz des Schallabsorptionsmaterials zwischen Innen- und Außenrohr verhindert Spaltbildung und ungewollten Durchtritt von Abgasen.

Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.

1 ist eine Seitenansicht eines Kraftrads mit Anwendung einer erfindungsgemäßen Ausführung;
2 ist eine vergrößerte Draufsicht eines wesentlichen Abschnitts eines Abgassystems der Ausführung (eine vergrößerte Aufsicht entlang eines Pfeils 2-2 in 1);
3 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang Linie 3-3 in 2;
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang Linie 4-4 in 3;
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang Linie 5-5 in 3;
6 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang Linie 6-6 in 3; und
7A bis 7D sind Perspektivansichten zur Erläuterung der Montageschritte.
Die Erfindung wird nun anhand einer bevorzugten Ausführung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Zuerst zu den 1 und 2. Eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine E ist in einem Hauptrahmen F eines Kraftrads angebracht. Vier Auslaßöffnungen, die Zylindern der Maschine entsprechen, liegen seitlich parallel nebeneinander und öffnen sich in eine Vorderfläche eines Maschinenkörpers 1 der Maschine E. Vier vordere Abgasrohre 2₁ , 2₂ , 2₃ und 2₄ liegen jeweils seitlich parallel nebeneinander und sind jeweils mit den Auslaßöffnungen verbunden. Die vorderen Abgasrohre 2₁ , 2₂ , 2₃ und 2₄ erstrecken sich entlang der Vorderfläche des Maschinenkörpers 1 nach unten und dann entlang einer Bodenfläche des Maschinenkörpers 1 nach hinten und sind mit einem Vorderende eines Abgassammelrohrs 3 verbunden. Ein Hinterenede des Abgassammelrohrs 3 ist durch ein einzelnes hinteres Abgasrohr 4 mit einem Vorderende eines Schalldämpfers M verbunden, das an einer Seite eines Hinterrads W angeordnet ist und an dieser Stelle an dem Fahrzeugkörper gehaltert ist.
Wie in den 3 bis 6 zu sehen, umfaßt der Schalldämpfer M einen zylindrischen Körper 5, der an seinen entgegengesetzten Enden (Vorder- und Hinterenden) offen ist, und ein Paar vorderer und hinterer Kappen 6 und 7, die die offenen Vorder- und Hinterenden des Körpers 5 jeweils integral verschließen. Die vordere Kappe 6 ist mit einem Hinterende des hinteren Abgasrohrs 4 verbunden. Der zylindrische Körper 5 hat eine Doppelrohrstruktur mit einem porösen Innenrohr 8, in dessen Umfangswand eine große Anzahl von Poren 8a vorgesehen sind, und einem Außenrohr 9, das das poröse Innenrohr 8 konzentrisch umgibt. Vorder- und Hinterenden 8f und 8r des porösen Innenrohrs 8 sind mit einem größeren Durchmesser geformt als dem seines zwischenliegenden Abschnitts. Insbesondere ist das Hinterende 8r größeren Durchmessers auf eine Innenumfangsfläche des Außenrohrs 9 geschweißt und das Vorderende 8f größeren Durchmessers ist in einen Gitterabstandshalter 6a eingesetzt und in diesem in Längsrichtung relativ gleitbeweglich gehalten, wobei der Gitterabstandshalter 6a in einen Innenumfang eines Hinterendes der vorderen Kappe 6 eingesetzt ist.
Schallabsorptionsmaterial I ist in einem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem porösen Innenrohr 8 und dem Außenrohr 9 über dessen Gesamtumfang enthalten. Das Schallabsorptionsmaterial I ist aus einer wärmefesten Faserschicht G aus Glaswolle oder dgl. geformt. Die Schicht G ist um eine Außenumfangsfläche des porösen Innenrohrs 8 mit einem dazwischen eingebrachten Bindemittel herumgewickelt, und eine Außenumfangsfläche der Schicht G ist pressend auf die Innenumfangsfläche des Außenrohrs 9 mit vorbestimmter gegenseitiger Wechselwirkung aufgesetzt. Ein Prozeß zur Formung und Montage des Schallabsorptionsmaterials 1 wird nachfolgend im Detail beschrieben.
Außenumfangsflanschabschnitte vorderer, mittlerer und hinterer Trennplatten 10f, 10m und 10r sind mit Längsabständen durch Fixiermittel, wie etwa Schweißung, an der Innenumfangsfläche des porösen Innenrohrs 8 befestigt. Durch diese Maßnahme sind in dem porösen Innenrohr 8 von seinem vorderen Abschnitt aufeinanderfolgend erste, zweite, vierte und dritte Abgasexpanisonskammern C₁, C₂, C₄ und C₃ gebildet. Die. vordere Trennplatte 10f ist mit einer großen Anzahl kleiner Poren 11 versehen. Ein langes Verbindungsrohr 12 tritt durch die mittleren und hinteren Trennplatten 10m und 10r und ist an ihnen befestigt, damit die zweiten und dritten Abgasexpansionskammern C₂ und C₃ miteinander kommunizieren können. Ferner befestigt sind an der hinteren Trennplatte 10r ein kurzes Verbindungsrohr 13, durch das die dritten und vierten Abgasexpansionskammern C₃ und C₄ miteinander kommunizieren können, und ein Abgasauslaßrohr 14 zum Auslassen von Abgas in der vierten Abgasexpansionskammer C₄ zur Atmosphäre durch eine Öffnung in dem Hinterende des hinteren Kappe 7.
In die vier vorderen Abgasrohre 2₁ , 2₂ , 2₃ und 2₄ , die den Auslaßöffnungen in der Brennkraftmaschine E entsprechen, abgegebene Abgase kommen in dem Abgassammelrohr 3 zusammen und fließen von dort durch das hintere Abgasrohr 4 zu dem Schalldämpfer M. In dem Schalldämpfer M wird das Abgas zuerst in der ersten Abgasexpansionskammer C₁ primär expandiert und fließt dann, während es beim Durchtritt durch jede der kleinen Poren 11 in der vorderen Trennplatte 10f verdichtet wird, in die zweite Abgasexpansionskammer C₂, wo es sekundär expandiert. Das Abgas fließt, während es beim Durchtritt durch das lange Verbindungsrohr 12 verdichtet wird, weiter in die dritte Abgasexpansionskammer C₃, wo es tertiär expandiert, und fließt dann, während es beim Durchtritt durch das kurze Verbindungsrohr 13 verdichtet wird, in die vierte Abgasexpansionskammer C₄, wo es quartär expandiert. Das wird das Abgas schließlich durch das Abgasauslaßrohr 14 zur Atmosphäre abgegeben.
Auf diese Weise ist der Schalldämpfer M derart konstruiert, daß er den Abgasschallbeseitigungseffekt verbessert und durch Wiederholen der Expansion und Verdichtung des Abgases im Verlauf des aufeinanderfolgenden Druchtritts des Abgases durch die Mehrzahl von Abgasexpansionskammern C₁ bis C₄. einer gewünschten Motorleistungseigenschaft genügt. Währenddessen wirkt das Schallabsorptionsmaterial I zur Absorption von Lärm, der im Verlauf der Wiederholung der Expansion und Verdichtung des Abgases erzeugt wird, um den Abgaslärm zu reduzieren.
Sowohl das hintere Abgasrohr 4 als auch das Abgasauslaßrohr 14 hat wie der zylindrische Körper 5 des Schalldämpfers M eine Doppelrohrstruktur, und in ringförmige Zwischenräume in den Rohren 4 und 14 ist jeweils ein Schallabsorptionsmaterial I' aus einer wärmefesten Faserschicht gepackt, wie dies auch für das Schallabsorptionsmaterial I zutrifft.
Der besondere Prozeß zum Zusammenbau des Schalldämpfers M wird nachfolgend anhand der 7A bis 7D beschrieben.
Das Außenrohr 9 und das poröse Innenrohr 8 werden unabhängig auf getrennten Fertigungs- und Montagelinien hergestellt. Insbesondere werden in der Herstellungs- und Montagelinie für das poröse Innenrohr 8 die Trennplatten 10f, 10m und 10r, das lange Verbindungsrohr 12, das kurze Verbindungsrohr 13 und das Abgasauslaßrohr 14 zu dem porösen Innenrohr 8 integral zusammengesetzt.
Nach Beendigung der Montage des porösen Innenrohrs 8 wird die wärmefeste Faserschicht G, die aus Glaswolle oder dgl. hergestellt ist, auf die ein Bindemittel B (z.B. einen anorganischen Glaswollekleber mit Kaolin und Bentonit als seinen Hauptkomponenten) aufgegeben ist, direkt um die Außenumfangsfläche des porösen Innenrohrs 8 herumgewickelt, so daß die mit Bindemittel versehene Oberfläche innen liegt, wie in 7A gezeigt. Dann wird das poröse Innenrohr 8 unter Verwendung einer Rolle R einem Bügelrollvorgang unterzogen, wie in 7B gezeigt, wodurch das ringförmige Schallabsorptionsmaterial I in Endlosform auf die Außenumfangsfläche des porösen Innenrohrs 8 integral aufgeformt wird. Die wärmefeste Faserschicht G wurde zuvor in eine vorbestimmte Gestalt geformt, so daß beim Herumwickeln um die Außenumfangsfläche des porösen Innenrohrs 8 ihr Anfangsende e und ihr Schlußende e' zusammenpassen oder in enger Nachbarschaft einander gegenüberliegen. Jedoch werden das Anfangsende e und das Schlußende e' der wärmefesten Faserschicht G durch das Wickeln eng vereinigt, so daß die Spur einer Verbindungslinie zwischen beiden Enden e und e' verschwindet. Daher besteht keine Möglichkeit, daß das Abgas durch eine solche Verbindungslinie austritt. Beim Rollen wird die Dicke des Schallabsorptionsmaterials I derart eingestellt, daß der Außendurchmesser D des Schallabsorptionsmaterials I größer als der Innendurchmesser d des Außenrohrs 9 ist, um eine vorbestimmte wechselwirkung (D – d) zwischen dem Schallabsorptionsmaterial I und dem Außenrohr 9 sicherzustellen.
Dann wird das Bindemittel B auf natürlichem Wege oder durch Erwärmung getrocknet, um das Schallabsorptionsmaterial I integral auf die Außenumfangsfläche des porösen Innenrohrs 8 zu binden, wie in 7C gezeigt. Dann wird der Außendurchmesser des Schallabsorptionsmaterials I geprüft, indem man das Schallabsorptionsmaterial I durch ein ringartiges Prüfelement, nicht gezeigt, hindurchführt.
Danach wird die Innenumfangsfläche des Außenrohrs 9 pressend auf die Außenumfangsfläche des Schallabsorptionsmaterials I aufgesetzt, wie in 7D gezeigt, und das Hinterende des Außenrohrs 9 und das Hinterende 8r größeren Durchmessers des porösen Innenrohrs 8 werden durch Fixiermittel, wie etwa durch Schweißung integral aneinander befestigt. Dann wird das offene Hinterende der vorderen Kappe 6, in deren Innenumfang zuvor ein Gitterabstandshalter 6a eingesetzt wurde, pressend zwischen den Innenumfang des Vorderendes des Außenrohrs 9 und das Vorderende größeren Durchmessers des porösen Innenrohrs 8 pressend eingesetzt. Der Außenumfang der vorderen Kappe 6 wird auf das Vorderende des Außenrohrs 9 geschweißt, und der Außenumfang der hinteren Kappe 7 wird auf das Hinterende des Außenrohrs geschweißt, um hierdurch die Montage des Körpers des Schalldämpfers M abzuschließen.
Bei dem Herstellungs- und Montageprozeß kann die wärmefeste Faserschicht G, die in das Schallabsorptionsmaterial I zu formen ist, direkt um die Außenumfangsfläche des porösen Innenrohrs 8 herumgewickelt und integral darauf geformt werden. Nach dem Formen braucht man daher keinen besonderen Längsschnitt machen, um das Schallabsorptionsmaterial aus einer Form zu lösen, wodurch ein Leckstrom und Kurzschluß des Abgases durch den Schnitt vermieden wird. Weil ferner die vorbestimmte Wechselwirkung zwischen der Außenumfangsfläche des in obiger Weise geformten Schallabsorptionsmaterials I und der Innenumfangsfläche des Außenrohrs 9 besteht, ist es möglich, das Erzeugen eines Spalts wirkungsvoll zu vermeiden, der einen Leckstrom des Abgases zwischen diesen beiden Oberflächen ermöglicht, um hierdurch eine Abnahme des Schallbeseitigungseffekts aufgrund des Leckstroms des Abgases und eine Abnahme der Motorausgangsleistungseigenschaft von vornherein zu verhindern.
Obwohl die Ausführung als Schalldämpfer für ein Kraftrad beschrieben wurde, so ist dies so zu verstehen, daß die vorliegende Erfindung auch bei einem Schalldämpfer für ein Dreiradfahrzeug oder ein Vierradfahrzeug verwendbar ist.
Ein Schalldämpfer M umfaßt ein poröses Innenrohr 8, in dessen Umfangswand eine große Anzahl kleiner Poren 8a vorgesehen ist; ein Außenrohr 9, das das poröse Innenrohr 8 umgibt; ein Schallabsorptionsmaterial I, das in einem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem porösen Innenrohr 8 und dem Außenrohr 9 enthalten ist; und eine Mehrzahl von Abgasexpansionskammern C₁ bis C₄, die in dem porösen Innenrohr 8 gebildet und derart angeordnet sind, daß Abgas aufeinanderfolgend durch die Abgasexpansionskammern C₁ bis C₄ hindurchtritt. Das Schallabsorptionsmaterial I ist aus einer wärmefesten Faserschicht gebildet, die um einen Außenumfang des porösen Innenrohrs 8 mit dazwischen angeordnetem Bindemittel herumgewickelt ist, und eine Außenumfangsfläche der wärmefesten Faserschicht ist mit einer vorbestimmten Wechselwirkung pressend auf eine Innenumfangsfläche des Außenrohrs 9 aufgesetzt. Hierdurch ist es möglich, eine Abnahme des Schallbeseitigungseffekts aufgrund des Leckstroms und eines Kurzschlusses von Abgas und eine Abnahme der Motorleistungseigenschaften zu vermeiden.

Claims

Schalldämpfer (M), umfassend: ein poröses Innenrohr (8), in dessen Umfangswand eine große Anzahl kleiner Poren (8a) vorgesehen ist; ein Außenrohr (9), das das poröse Innenrohr (8) umgibt; ein aus einer wärmefesten Faserschicht (G) gebildetes Schallabsorptionsmaterial (I), das in einem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem porösen Innenrohr (8) und dem Außenrohr (9) enthalten ist; und eine Mehrzahl von Abgasexpansionskammern (C₁ bis C₄), die in dem porösen Innenrohr (8) definiert und derart angeordnet sind, daß Abgas aufeinanderfolgend durch die Abgasexpansionskammern (C₁ bis C₄) hindurchtritt; dadurch gekennzeichnet, daß das Schallabsorptionsmaterial (I) direkt um eine Außenumfangsfläche des porösen Innenrohrs (8) mit dazwischen angeordnetem Bindemittel (B) herumgewickelt ist, und daß die Außenumfangsfläche des Schallabsorptionsmaterials (I) unter radialem Pressitz auf der Innenumfangsfläche des Außenrohrs (9) sitzt.
Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schallabsorptionsmaterial (I) mit auf seine zum Rohr weisenden Innenseite aufgetragenem Bindemittel (B) um die Außenfläche des porösen Innenrohrs (8) herumgewickelt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers (M), umfassend: ein poröses Innenrohr (8), in dessen Umfangswand eine große Anzahl kleiner Poren (8a) vorgesehen ist; ein Außenrohr (9), das das poröse Innenrohr (8) umgibt; ein Schallabsorptionsmaterial (I), das aus einer wärmefesten Faserschicht (G) gebildet und in einem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem porösen Innenrohr (8) und dem Außenrohr (9) enthalten ist, und eine Mehrzahl von Abgasexpansionskammern (C₁ bis C₄), die in dem porösen Innenrohr (8) definiert und derart angeordnet sind, daß Abgas aufeinanderfolgend durch die Abgasexpansionskammern (C₁ bis C₄) hindurchtritt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: – Auftragen des Bindemittels (B) auf das Schallabsorptionsmaterial (I) auf die spätere zum Rohr weisende Innenseite des Schallabsorptionsmaterials; – Wickeln des Schallabsorptionsmaterials (I) direkt um eine Außenumfangsfläche des porösen Innenrohrs (8), wobei der Außendurchmesser (D) des um das poröse Innenrohr (8) herumgewickelten Schallabsorptionsmaterials (I) größer eingestellt wird als der Innendurchmesser (d) des Außenrohrs (9), und – Aufpressen einer Innenumfangsfläche des Außenrohrs (9) auf die Außenumfangsfläche des im vorigen Schritt geformten Schallabsorptionsmaterials (I).