DE2738601C2

DE2738601C2 - Schalldämpfer

Info

Publication number: DE2738601C2
Application number: DE19772738601
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nakamura Motonori Hasui; Eizo Mitaka Tokio/Tokyo Suyama; Yohei Tokio/Tokyo Toyoshima
Original assignee: Nihon Radiator Co Ltd
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1977-01-18
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1986-11-27
Also published as: DE2738601A1

Description

bezüglich der zweiten Expansionskammer 56 aufgeteilt. Die perforierte Trennwand 57 besteht aus einer Platte 57a, die aus perforiertem Blech hergestellt ist und einen Flansch 57b zum Einsetzen in den Auspufftopf 2, sowie einen vorspringenden Teil 65 aufweist, der in einem konusförmigen, in einem Auslaßteil 66 endenden Teil 58 übergeht, wobei diese Teile keine Löcher aufweisen (vgl. F i g. 5). Die gelochte Trennwand 57 besitzt weiterhin ein Loch 57c für das Ausströmrohr und einen um das Loch 57c herum ausgebildeten Halterungsflansch 57c/. Der konusförmige Teil 58 schließt sich an das innere Ende des Einströmrohres 53 an, so daß der Innendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Einströmrohres wird. Dadurch vergrößert sich das Expansionsverhältnis des aus dem Einströmrohr 53 in den Schalldämpfer einströmenden Abgases. Die andere Trennwand 63 besteht aus einem Blech oder einer Platte ohne Löcher. Diese Trennwand 63 ist ebenfalls mit einem vorspringenden Teil 67 versehen, in dem ein kleines nanzfrequenz in der Resonanzkammer 64 zu ändern und dadurch die beste Dämpfungswirkung zu erzielen.

Wenn das Abgas durch den mit Löchern versehenen Bereich der Trennwand 57 aus der zweiten Expansionskammer 56 strömt, gelangt das Abgas im komprimierten Zustand von der ersten Expansionskammer 55 in das Ausströmrohr 54 und tritt in dem Ausströmrohr in Interferenz mit dem Abgas, das durch das Abzweigloch 70 aus der zweiten Expansionskammer 56 in das Ausströmrohr gelangt. Das Abgas wird dann nach ausreichender Dämpfung nach außen abgeführt.

Gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform können mit dem erfindungsgemäßen Schalldämpfer die verschiedenen Dämpfungseffekte hervorgerufen werden, um die Auspuffgeräusche durch einen einfachen Aufbau gut zu dämpfen. Die Trennwand kann auch einfach hergestellt werden, nämlich mittels eines Pressvorganges, so daß dadurch auch die Herstellungskosten wesentlich reduziert werden. Mit dem erfindungsgemä-

Drosselloch 68, dessen Innendurchmesser kleiner ist als 20 ßen Schalldämpfer lassen sich also zahlreiche praktisch der Innendurchmesser des Auspuffrohres 59, ausgebil- erhebliche Vorteile erzielen.

det ist, wie im weiteren noch beschrieben werden wird. Das Schalldämpferrohr 59 und die Resonanzkammer 64 stehen über das Drosselloch 68 miteinander in Verbindung.

Das eine Ende des Einströmrohres 53 geht durch die Seitenwand 51 hindurch und das innere Ende des Einströmrohres 53 liegt im vorspringenden Teil 65 der perforierten Trennwand 57 und ist darin befestigt. Das innere Ende des Ausströmrohres 54 ist zur ersten Expansionskammer 55 hin offen, geht durch beide Trennwände 57 und 63 und die Seitenwand 52 hindurch und wird von diesen Wänden gehaltert. Ein Schalldämpfungsrohr 59 liegt im offenen Ende 66 des konusförmigen Teils 58, das mit dem inneren Ende des Eiströmrohres 53 in Verbindung steht. Das Dämpfungsrohr 59 kann beispielsweise aus einem mit Löchern versehene Rohr, aus geschäumtem Metall oder einem anderen durchgehende Poren aufweisenden Material hergestellt werden. Das andere Ende des Schalldämpferrohrs liegt im in der Trennwand 63 ausgebildeten, vorspringenden Teil 67 und ist darin befestigt. Das Einströmrohr 53 besitzt ein Abzweigloch 60 und das Ausströmrohr besitzt ein Abzweigloch 70.

Bei diesem Aufbau wird der größte Teil des im Einströmrohr 53 einströmenden Abgases durch den konusförmigen Teil 58 volumenmäßig komprimiert, so daß dadurch pulsierende Druckwellen des Auspuffgases gedämpft werden, und daher strömt das Abgas vom Drosselteil 58 mit einem großen Expansionsverhältnis in das Dämpfungsrohr 59. Ein Teil des Auspuffgases strömt durch das Abzweigloch 60 in der Röhre 53 in die erste Expansionskammer 55, so daß dadurch verhindert wird, daß ein Druckverlust auf Grund der Druckminderung im Drosselteil 58 verhindert wird, wobei auch die Dämpfung durch Interferenz mit dem in die erste Expansionskammer 55 einströmenden Abgases hervorgerufen wird. Ein Teil des in das Dämpfungsrohr 59 einströmenden Abgases strömt in rechten Winkel dazu weg und es tritt eine Dämpfungswirkung auf Grund der Expansion und der Kontaktion des Abgases auf, wenn es durch den mit Löchern versehenen Teil des Rohres 59 strömt, bevor es zur Expansion in die zweite Expansionskammer 56 gelangt. Ein Teil des durch das Dämpfungsrohr 59 strömenden Abgases gelangt über das Drosselloch 58 in die Resonanzkammer 64, so daß eine Resonanz-Drosselwirkung erzielt wird. Der Durchmesser des Drosselloches 68 wird verändert, um die Reso-Bei dem in F i g. 1 dargestellten Schalldämpfer sind L die Länge des Auspufftopfes, A und h die akustischen effektiven Längen des Einströmrohres 53 bzw. des Aus-Strömrohres 54 im Auspufftopf, / die akustische affektive Länge der Einström- und Ausströmrohre 53 und 54 im Auspufftopf, wenn keine Abzweiglöcher 60 und 70 vorhanden sind und I_x und // der Abstand des Abzweiglochs vom Ende des Auspufftopfes. I\ und I₂ sind dann durch folgende Gleichungen gegeben:

/1 =

h =

(Hierbei ist it = 0,3160, a = 2,8539 und b = 7,0991). Vorteilhafterweise sollten die Abzweiglöcher 60 und 70 an Stellen ausgebildet sein, an denen l\ oder I₂ die Werte '/Ά L, 'I₂L oder ³/₄ L aufweisen. Diese Abzweiglöcher können sowohl im Einströmrohr 53 als auch im Ausströmrohr 54 oder in beiden Rohren ausgebildet sein.

Fig.4 zeigt den schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Schalldämpfers. Wenn I₁ die Länge des Einströmrohres 83 bis zu einer Seitenwand 81 des Auspufftopfes 80,I₂ die Länge des Rohres 83 im Auspufftopf 80 und D der Innendurchmesser des Einströmrohres 83 ist, so ist die effektive akustische Länge L\ des in F i g. 6 dargestellten Einströmrohres 83 gegeben durch:

50

55

60 L₁ = /, + I₂ + ocD.

ac ist der Korrekturkoeffizient für das offene Ende, der durch die Form des offenen Endes des Abgaseinströmrohres 83 vorgegeben ist Wenn das Ende des Einströmrohres 83 in den Auspufftopf 80 hineinragt, ist λ = 03. Die effektive akustische Länge L₃ des Ausströmrohrs 84 läßt sich in entsprechender Weise ermitteln.

Wenn ein Abzweigloch 90 in dem in den Auspufftopf hineinragenden Einströmrohrs 83 an einer Stelle ausgebildet ist, die von der Seitenwand 81 in einem Abstand U entfernt ist, ist die effektive akustische Länee L des

Abgaseinströmrohres 83 im Auspufftopf 80 durch folgende Gleichung gegeben:

h~U

χ /.

(Hierbei K = 0,3160, a = 2,8539, b = 7,0991 und I₃ = I₂ + OiD). Aus dieser Gleichung erhält man die effektive akustische Länge L\ des Abgaseinströmrohrs 83:

X /.

Da innerhalb eines Bereiches von 0 < L < h frei gewählt werden kann, kann die effektive akustische Länge L\ des Einströmrohrs 83 durch Einstellen bzw. Verändern der Lage des Abzweigloches verändert werden. Auch die effektive akustische Länge L3 des Abgasausströmrohrs 84 kann in entsprechender Weise ermittelt werden.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß dann, wenn das Abgaseinströmrohr ein rundes Rohr mit einem Innendurchmesser von 40,3 mm ist, das zuvor angegebene Ziel dadurch erreicht werden kann, daß ein oder mehrere Abzweiglöcher mit einer Gesamtfläche von 25 bis 300 mm² gebildet werden. Die Tatsache, daß die effektive Länge des Abgaseinströmrohres (oder des Abgasausströmrohres) durch die entsprechende Ausbildung des Einströmloches 90 verändert werden kann, bedeutet, daß dann, wenn dieselbe Schalldämpferart verwendet wird, der Auspufftopf 80 durch Schaffung des Abzweigloches nahe dem Einlaß angebracht werden kann.

Genau dieselben Grundsätze gelten auch für das Abgasausströmrohr. Durch entsprechende Lage des Abzweigloches 100 kann der Schalldämpfer sowohl in der Nähe des Einlasses als auch in der Nähe des Auslasses angebracht werden, indem die Länge des Einströmoder Ausströmrohrs 83 bzw. 84 verändert wird.

Wenn der Auspufftopf an der Unterseite des Fahrzeuges angebracht wird, kann auch dann, wenn der Auspufftopf auf Grund der baulichen Gegebenheiten des Fahrzeugs nicht an der besten Stelle angebracht werden kann, eine ausreichende Dämpfungswirkung dadurch erzielt werden, daß das Abzweigloch an der richtigen Stelle angebracht und duch Versetzung die richtige Stelle gefunden wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Schalldämpfer kann die Lage des Schalldämpfers, die zur Erzielung der besten Dämmungswirkung möglich ist, zum Einlaß oder Auslaß hin dadurch verschoben werden, daß die Abgaseinström- oder Ausströmrohre 83 und 84 mit dem Abzweigloch 90 oder 100 versehen werden. Dadurch kann auch dann eine ausreichende Dämpfwirkung erzielt werden, wenn sich die Stelle, an der der Auspufftopf angebracht werden soll, auf Grund der Bauweise des Fahrzeugs geändert hat

Nachfolgend sollen Zahlenbeispiele für das Verhältnis L\ ILi der effektiven Länge des Abgaseinströmrohres 83 und des Abgasausströmrohres 84 angegeben werden:

Li/L₃ = 0,074; 0,164; 0,258; 0344; 0,444; 0,625; 1,000; 1,689; 2,545; 3333; 4,571; 7,666 oder 25,000

Die Lagetoleranz bei der Installation des Schalldämpfers beträgt etwa ±200 mm und die Dämpfungswirkung wird bei einer Lageverschiebung in dieser Größenordnung nicht sehr verringert.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers. Vorn und hinten ist der Auspufftopf 110 mit Seitenwänden 111 und 112 abgeschlossen, und der Innenraum des Auspufftopfes ist mit einer perforierten Trennwand 117 und einer ungelochten Trennwand 117a in Kammern 115 und 115a und in eine Resonanzkammer 116 unterteilt. Ein Abgaseinströmrohr 113 geht durch Seitenwand 111 hindurch, ragt in den Auspufftopf 110 hinein, tritt auch durch die Seitenwand 117 hindurch und ist zur Kammer 115a hin offen. Das Abgaseinströmrohr 113 weist einen Endteil mit kleinerem Durchmesser auf, der den Drosselabschnitt 118 bildet. Auf dem hinteren Teil des Drosselabschnitts 118 ist ein Zylinder 119 aufgesetzt, dessen vorderes Teil durch die Trennwand 117a hindurchgeht und sich in die Resonanzkammer 116 hineinerstreckt. Dieser Zylinder 119 besteht aus einer gelochten Wand mit einer Anzahl kleiner Löcher 121, und er ist vorn in der Resonanzkammer mit einem Abdichtteil 122 abgeschlossen. Ein Abgasausströmrohr 114 ragt durch die Seitenwand 112 in den Auspufftopf 110 hinein und geht weiterhin durch die Trennwände 117a und 117 hindurch und ist zur Kammer 115 hin offen. In dem Abgaseinströmrohr 113 ist ein Abzweigloch 120 und im Abgasausströmrohr 114 ist ein Abzweigloch 124 ausgebildet. Diese Löcher 120 und 124 dienen dazu, die Durchtrittsfläche des Abgases zu vergrößern, so daß dadurch der Strömungswiderstand beim Durchgang der Abgase durch den Schalldämpfer verringert wird, wobei eine Interferenzwirkung im Abgas hervorgerufen wird. Gleichzeitig kann mit den Abzweiglöchern 120 und 124 die effektive akustische Länge des Abgaseinströmrohres 113 und des Abgasausströmrohres 114 im Auspufftopf eingestellt werden, um zu verhindern, daß sogenannte Durchlaßfrequenzen auftreten, die sonst ohne Dämpfung durch den Schalldämpfer hindurchgehen.

Bei diesem Aufbau des Schalldämpfers strömen die Abgase vom Abgaseinströmrohr 113 durch den Drosselabschnitt 118 am vorderen Ende des Abgaseinströmrohres 113 in den Zylinder 119 hinein und dann durch die kleinen Löcher 121 in die Kammer 115a. Ein Teil des Abgases gelangt durch die kleinen Löcher 121 in die Kammer 116, in der durch Resonanz eine Dämpfungswirkung auftritt. Das in die Kammer 115a eintretende Abgas strömt durch die gelochte Seitenwand 117 in die Kammer 115 ein und dann zusammen mit dem durch das Abzweigloch 120 direkt in die Kammer 115 einströmenden Abgas weiter in das Abgasausströmrohr 114. Dann strömt das Abgas durch das Rohr 114 und wird zusammen mit dem Abgas, das über das Abzweigloch 124 aus der Kammer 115a direkt in das Rohr 114 gelangt, ausgeleitet. Während dieser Zeit wird das Abgas durch Expansion, Kontraktion, Interferenz, Auftreten der Strömungswiderstände usw. gedämpft, so daß die Impulsanteile unterdrückt und der Schall bzw. das Geräusch gedämpft wird.

Bei dem Schalldämpfer mit dem zuvor beschriebenen Aufbau und den genannten Wirkungen und Effekten steht die Frequenz des Geräuschspitzenwertes, der in der Resonanzkammer 116 gedämpft wird, in starkem Maß mit der Durchtrittsfläche des Abgases im Zylinder 119 und in der Resonanzkammer 116, und darüberhinaus mit dem Volumen der Kammer 116 in Beziehung. Daher kann bei dem in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildeten Schalldämpfer die Frequenz des in der

Resonanzkammer 116 gedämpften Spitzenwertes auf einfache Weise dadurch verändert werden, daß die Fläche und Anzahl der kleinen Löcher 121 in dem Bereich des Zylinders 119, der in der Resonanzkammer 116 liegt, entsprechend gewählt bzw. eingestellt wird.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers. Ein Auspufftopf 130 ist vorn und hinten jeweils mit einer Seitenwand 131 und 132 verschlossen. Der Fnnenraum des Auspufftopfes wird durch eine perforierte Trennwand 137 und eine ungelochte Trennwand 137a in Kammer

135 und 135a und in eine Resonanzkammer 136 unterteilt. Ein Abgaseinströmrohr 133 geht durch die Seitenwand 131 hindurch, ragt in den Auspufftopf 130 hinein, steht durch die Trennwand 137 in die Kammer 135a vor und ist zur Kammer 135a hin offen. Das Abgaseinströmrohr 133 besitzt einen Endbereich mit kleinerem Durchmesser, der einen Drosselbereich 138 bildet. Ein Ende eines Zylinders 139, der aus einer Wandung mit einer Anzahl kleiner Löcher 141 besteht, ist im Drosselteil 138 eingesetzt und darin befestigt, und das andere Ende ragt durch die Trennwand 137a hindurch und steht in die Resonanzkammer 131 vor, wobei dieses Ende konisch zuläuft und geschlossen ist, wie dies in den F i g. 6 und 7 dargestellt ist. Das Abgasausströmrohr 134 ragt durch die Seitenwand 132 in den Auspufftopf 130 hinein, geht durch die Wände 137a und 137 hindurch und ist zur Kammer 135 hin offen. Im Abgaseinströmrohr 133 ist ein Abzweigloch 140 und im Abgasausströmrohr 134 ist ein Abzweigloch 144 vorgesehen.

Bei dieser Bauweise des Schalldämpfers gelangt das Abgas über das Abgaseinströmrohr 133 und über das Drosselteil 138 am vorderen Ende des Abgaseinströmrohres 133 in den Zylinder 139 und von dort durch die in der Wandung des Zylinders 139 ausgebildeten kleinen Löcher 141 weiter in die Kammer 135a. Ein Teil des Abgases strömt durch kleine Löcher 141 in die Resonanzkammer 136 ein und, nachdem eine Resonanzwirkung durch Resonanz eingetreten ist, wieder in den Zylinder 139 zurück. Das Abgas gelangt dann durch die gelochte Trennwand 137 in die Kammer 135, wo es sich mit Abgas vereinigt, welches durch das Abzweigioch

140 aus dem Abgaseinströmrohr 133 direkt in die Kammer 135 strömt. Das Abgas gelangt dann in das Abgasausströmrohr 134 und vereinigt sich mit dem Abgas, welches durch das Abzweigloch 144 direkt aus der Kammer 135a in das Abgasausströmrohr 134 geiangt. Während das Abgas in dieser Weise durch den Auspuff strömt, wird es, bevor es ausgestoßen wird, durch Expansion, Kontraktion. Interferenz, auftretende Strömungswiderstände usw. gedämpft, so daß impulsförmige Anteile unterdrückt und das Auspuffgeräusch gedämpft wird.

Bei dem Auspuff mit dem zuvor beschriebenen Aufbau und den zuvor genannten Wirkungen hängt die Frequenz des Spitzenwertes des in der Resonanzkammer

136 gedämpften Geräusches (d. h. die Resonanzdämpfungsfrequenz) erheblich von der Durchtrittsfläche, durch die das Abgas in den Zylinder 139 und die Resonanzkammer 136 strömt, sowie vom Volumen der Kammer 136 ab. Bei dem in dieser Weise ausgebildeten Schalldämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Frequenz des in der Resonanzkammer 136 gedämpften Spitzenwertes ohne Schwierigkeiten verändert werden, indem die Größe und Anzahl der kleinen Löcher

141 gewählt bzw. eingestellt wird, die in dem in der Resonanzkammer 136 liegenden Teil des Zylinders 139 ausgebildet sind.

Die Fig.8 bis 12 zeigen eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers. Ein zylinderförmiger Auspufftopf 150 ist an der Vorder- und Hinterseite mit jeweils einer Seitenwand 151 bzw. 152 abgeschlossen. Der Innenraum des Auspufftopfes 150 ist mit einer gelochten Trennwand 157 und einer ungelochten Trennwand 157a in die Kammern 115 und 155a und in eine Resonanzkammer 156 unterteilt. Ein Abgaseinströmrohr 153 steht durch die Seitenwand 151 in den

ίο Auspufftopf 150 vor, geht durch die gelochte Trennwand 157 hindurch und ist zur Kammer 155a hin offen. Das Abgaseinströmrohr 153 besitzt einen Endbereich mit reduziertem Durchmesser, der einen Drosselbereich 158 bildet. Ein Zylinder 159, dessen Wandung mit einer Anzahl kleiner Löcher 161 versehen ist, ist mit einem Ende auf den Drosscltcil 158 aufgeschoben und liegt mit dem anderen Ende in einer Ausnehmung 165, die in der Trennwand 157a ausgebildet ist. Die Ausnehmung 165 besitzt mehrere kleine Löcher 166, durch Abgas aus dem Zylinder 159 in die Resonanzkammer 156 und umgekehrt strömen kann. Das Abgasausströmrohr 154 erstreckt sich durch die Seitenwand 152 hindurch in den Auspufftopf 150 hinein, geht durch die Trennwände 157a und 157 hindurch ist zur Kammer 151 hin offen. Im Abgaseinströmrohr 153 befindet sich ein Abzweigloch 160 und im Abgasausströmrohr 154 befindet sich ein Abzweigloch 164.

Bei dieser Bauweise des Schalldämpfers gelangt das Abgas aus dem Abgaseinströmrohr 153 über den Drosseiteil 158 am vorderen Ende des Abgaseinströmrohres 153 in den Zylinder 159 und von dort durch die in der Umfangswandung des Zylinders 159 ausgebildeten kleinen Löcher 161 in die Kammer 155a. Gleichzeitig strömt ein Teil des Abgases durch in der Ausnehmung 165 der Trennwand 157a ausgebildeten kleinen Löcher 166, so daß dieser Teil des Abgases durch Resonanz gedämpft wird. Das in die Kammer 155a einströmende Abgas gelangt durch die Trennwand 157 in die Kammer 155, wo sich das Abgas mit dem Abgas vereinigt, welches aus dem Abgaseinströmrohr 153 über das Abzweigloch 160 direkt in die Kammer 155 gelangt. Danach strömt dann das vereinigte Abgas in das Abgaseinströmrohr 164 und vereinigt sich dort mit dem aus der Kammer 155a direkt durch das Abzweigloch 164 einströmende Abgas. Bevor dieser in dieser Weise durch den Schalldämpfer strömende Abgas nach außen abgegeben wird, wird es durch Expansion, Kontraktion, Interferenz, auftretende Strömungswiderstände usw. gedämpft, so daß impulsförmige Komponenten unterdrückt und das Geräusch gedämpft wird.

Fig. 10 zeigt eine Abwandlung der ungelochten Trennwand 157a. Bei diesem Ausführungsbeispiel umgibt eine vorspringende Kante 167 das kleine Loch 166, das in der Ausnehmung 164 der gelochten Trennwand 157a ausgebildet ist Bei dem in F i g. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist anstelle der Ausnehmung ein vorspringender Teil 168 in der Trennwand 157a ausgebildet, um das Zylinderende 159 zu befestigen bzw. in seiner Lage festzuhalten, und das Ende des Zylinders 159 ist auf den vorstehenden Teil 168 aufgeschoben, der mit einem ein Mittelloch 166 aufweisenden, einstückig ausgebildeten, umgebogenen, trichterförmigen Bereich versehen ist. Fig. 12 zeigt eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist ein Rohr 169 in das kleine Loch 166 der Ausnehmung 165 eingesetzt, um den Zylinder 165 damit zu befestigen, so daß derjenige Teil des Abgases im Zylinder 159 durch dar Rohr 169 in die Resonanzkammer 156 strömt Die Wirkuneen bei

11

diesen Ausführungsformen entsprechen den zuvor erläuterten Vorgängen und Wirkungen.

Bei dem Schalldämpfer mit dem zuvor beschriebenen Aufbau und den zuvor beschriebenen Wirkungen und Funktionsweisen hängt die Frequenz des Geräuschspitzenwertes, der in der Resonanzkammer 156 gedämpft wird (d. h. die Kcsomin/dämpfungsfrcqucn/) Mark von der Fläche und Form des Durchganges, durch den das Abgas in den Zylinder 159 und in die Resonanzkammer 156 gelangt, sowie vom Volumen der Kammer 156 ab. Bei dem in der zuvor beschriebenen Weise ausgebildeten, erfindungsgemäßen Schalldämpfer kann die Resonanzdämpfungsfrequenz ohne weiteres dadurch verändert werden, daß die Fläche des Strömungsweges zwischen dem Zylinder 159 und der Resonanzkammer 156 durch Ändern der Fläche und der Zahl der kleinen, in der Ausnehmung 165 oder im vorstehenden Teil 158 ausgebildeten Löcher 166, oder, wie dies bei der in Fig. 14 dargestellten Ausführungsform der Fall ist, durch Ändern des Innendurchmessers oder der Länge des Rohres 169 geändert wird.

F i g. 13 zeigt eine schematische Darstellung, die das Grundprinzip des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers wiedergibt. Wenn L\ die effektive akustische Länge des Abgaseinströmrohres 183 im Auspufftopf 180 bei nicht vorhandenem Abzweigloch 190 ist, und wenn sich das Abzweigloch 190 im Rohr 183 in einem Abstand l_s\ von der Seitenwand 181 des Auspufftopfes 180 befindet, ist die effektive akustische Länge L_x] des Einströmrohres 183 im Auspufftopf 180 durch folgende Gleichung gegeben:

XL₁.

35

(Es ist K = 0,3160; a = 2,8539 und b = 7,0991). Da l_xX innerhalb eines Bereiches von 0 < l_x\ < l\ frei gewählt werden kann, kann die effektive akustische Länge L_x\ des Rohres 183 durch Verändern der Lage des Abzweigloches 190 ohne Änderung der effektiven akustischen Länge L_x\ des Rohres 183 auch dann verändert werden, wenn die Länge L\ des Abgaseinströmrohres 183 im Auspufftopf 180 nicht geändert wird. Die effektive akustische Länge La des Ausströmrohres 184 kann in entsprechender Weise durch folgende Gleichung berechnet werden:

50

Wenn die Lage der Abzweiglöcher 190 und 200 also so gewählt wird, daß L_x\ und La V4, V2 oder ³At der Länge L des Auspufftopfes 180 sind, kann das Geräusch im Expansions-Schalldämpfer verhindert werden.

Wie die Untersuchungen zeigten, kann das zuvor angegebene Ziel bei einem runden Abgaseinströmrohr 183 mit einem Innendurchmesser von 40,3 mm dadurch erreicht werden, daß ein oder mehrere Abzweiglöcher mii einer Gesaniifiäuiic iü der Größenordnung von 25 bis 300 mm² ausgebildet sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

65

Claims

Patentansprüche:

1. Schalldämpfer mit einem zylindrischen Topf (50, 110,130,150), der an den einander gegenüberliegenden Enden mit Seitenwänden (51, 52; 111, 112,131, 132; 151,152) verschlossen ist,
mit einem Abgaseinströmrohr (53,113,133,153), das durch die erste Seitenwand (51, 111, 131, 151) hindurchgeht und an ihr befestigt ist, mit einem Abgasausströmer (54, 114, 134, 154), das durch die zweite Seitenwand (52,112,132, 152) hindurchgeht und an ihr befestigt ist, und
mit mindestens einer gelochten Trennwand (57,117, 137,157), die das Gehäuse in Längsrichtung in Kammern unterteilt und die als zweite Abstützung der Abgasrohre ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite ungelochte Trennwand (63, 117a, i37a) mit der zweiten Seitenwand eine Resonanzkammer (64,116,136,156) bildet,
daß das Abgasausströmrohr (54, 114, 134, 154) an seinen einander gegenüberliegenden Enden offen ist und in eine zweite Kammer (55,115,135,155) mündet, die von der gelochten Trennwand (57,117,137, 157) und der ersten Seitenwand (51, 11), 131, 151) gebildet wird,

daß an dem Abgaseinströmrohr (53, 113, 133, 153) ein Schalidämpfungsrohr (59, 119, 139, 159) mit seinem einen Ende angesetzt ist, dessen Innendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Abgaseinströmrohres ist, daß das andere Ende des Schalldämpfungsrohres mit einem Verschlußteil (67, 122, 141,165) abgeschlossen ist, das mit einem oder mehreren kleinen Löchern (68, 121, 151, 166) versehen ist, und durch diese Löcher mit der Resonanzkammer (64,116,136,156) in Verbindung steht, und
daß das Abgaseinlaßrohr und das Abgasauslaßrohr mit Abzweiglöchern (60, 70; 120,124; 140,144; 150, 154) versehen ist.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gelochte Trennwand (57) eine Platte ist, die aus einem mit Löchern versehenen Blech hergestellt ist und einen eingelassenen Abschnitt (65) aufweist, der in einen in einem offenen Abschnitt (66) endenden, konusförmigen Abschnitt (58) übergeht, wobei diese Abschnitte (65, 58, 66) keine Löcher aufweisen (Fig. 1,2,3).

3. Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende des Abgaseinströmrohres (53) in einem eingelassenen Abschnitt (65) der gelochten Trennwand (57) liegt, ein Ende des Schalldämpfungsrohres (59) auf dem offenen Ende des Drosselabschnitts (58) der durchlöcherten Trennwand (57) aufgeschoben ist, das innere Ende des Schalldämpfungsrohrs (59) von der ungelochten Trennwand (63) gehaltert wird und das Abgasausströmrohr (54) durch die andere Seitenwand (52), die durchlöcherte Trennwand (57) und die ungelochte Trennwand (63) hindurchgeht und von diesen gehalten wird(Fig. 1,2,3).

4. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende des Schalldämpfungsrohrs (59) in der ungelochten Trennwand (63) liegt.

5. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalldämpfungsrohr (59) ein mit Löchern versehenes Rohr ist.

6. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive akustische Länge des Abgaseinströmrohrs (53,33) im Auspufftopf (50, 80) V₄, V₂ oder V₄ der Länge (L) des Auspufftopfes ist

7. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß die effektive akustische Länge des Abgasausströmrohrs (54,84) im Auspufftopf (50, 80) V₄, V₂ oder ³Z₄ der Länge (L) des Auspufftopfes ist

8. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet daß das Verhältnis L\ ILi zwischen der effektiven akustischen Länge L\ des Abgaseinströmrohrs (53,83) und der effektiven akustischen Länge £.3 des Abgasausströmrohrs (54, 84) einschließlich der Toleranz auf den Wert 0,074; 0,164; 0,258; 0,344; 0,444; 0,625; 1,000; 1,689; 2,545; 3333; 4,571; 7,665 oder 25,000 eingestellt ist

9. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgaseinströmrohr (113) durch eine Seitenwand (111) hindurchgeht, ein Ende des Abgaseinströmrohrs (113) einen Drosselabschnitt (118) bildet, der durch die gelochte Trennwand (117) hindurchgeht und zur mittleren Kammer (115a,) hin offen ist, ein Ende eines Zylinders (119), in dessen Zylinderwandung eine Anzahl kleiner Löcher (121) ausgebildet sind, auf dem Drosselabschnitt (118) aufsitzt und an ihm befestigt ist, und das andere Ende des Zylinders (119) durch die ungelochte Trennwand (117a,/ hindurchgeht und in die zwischen der ungelochten Trennwand (1YIa) und der anderen Seitenwand (112) liegende Resonanzkammer (116) hineinragt, das in die Resonanzkammer (116) hineinragende Ende des Zylinders (119) mit einem Abdichtteil (122) abgeschlossen ist, das Abgasausströmrohr (114) durch die andere Seitenwand (112), die ungelochte Trennwand (U7a) und die gelochte Trennwand (117) hindurchgeht und zu einer zwischen der Seitenwand (111) und der gelochten Trennwand (117) gebildeten Kammer (115) hin offen ist, und daß die Resonanz-Dämpfungsfrequenz in der Resonanzkammer (116) durch Wahl eines kleinen Loches (121) verändert werden kann, das in einem in die Resonanzkammer (116) vorstehenden Bereich des Zylinders (119) ausgebildet ist (F i g. 5).

10. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß das kleine Loch (121) in demjenigen Teil des Zylinders (119) ausgebildet ist, der von der ungelochten Trennwand (117a^ in die Resonanzkammer (116) hineinragt (F i g. 5).

11. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (139) durch die ungelochte Trennwand (137a,) hindurchgeht, in die Resonanzkammer (136) hineinragt, in der Wandung kleine Löcher (141) aufweist und am Ende konisch zuläuft und geschlossen ist (F i g. 6).

12. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß kleine Löcher (141) auch in demjenigen Abschnitt des Zylinders (139) ausgebildet sind, der durch die ungelochte Trennwand (137a,) hindurchgeht und in die Resonanzkamnier (136) hineinragt (Fig. 6).

13. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt des Zylinders (159) in bzw. auf einem eingelassenen Abschnitt (165) oder einem vorspringenden Abschnitt (168) liegt, der in der ungelochten Trennwand (137,?^ ausgebildet ist und zur Resonanzkammer

3 4

(156) hin offen ist (F i g. 8,11,12). aus baulichen Gründen, aus Platzmangel oder aus ande-

14. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis ren Gründen nicht vorteilhaft, den Auspufftopf an der

13, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt Stelle anzubringen, an der eine ausreichende Schalldes Zylinders (159) in einem gelassenen Abschnitt dämpfungswirkung erzielt wird. Die optimale Stelle, an

(165) in der ungelochten Trennwand (t57a) einge- 5 der der Auspufftopf angebracht werden sollte, hängt setzt ist (F i g. 8,9,10,12). von der effektiven Länge und dem Querschnitt des Aus-

15. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis puff topf es und der effektiven Länge und dem Quer-

14, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorstehender schnitt des auslaßseitigen Abgasrohres je nach der AusRand (167) ausgebildet ist, der das im eingelassenen bildung der Wagenunterseite ab.

Abschnitt (165) ausgebildete, kleine Loch (166) um- io Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ei-

gibt(Fig. !0). nen Schalldämpfer zu schaffen, der eine hohe Schall-

16. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis dämpfungswirkung aufweist, keine Sekundärgeräusche

15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Röhrchen (169) erzeugt und praktisch dieselbe Schalldämpfungswirin das im eingelassenen Abschnitt (165) ausgebildete, kung auch dann besitzt, wenn er nicht an der optimalen kleine Loch (166) eingesetzt und darin befestigt ist 15 Stelle des Auspuffrohres angebracht werden kann. (Fig. 12). Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den in

17. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis Anspruch 1 angegebenen Schalldämpfer gelöst.

16, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in des Zylinders (159) auf dem vorstehenden Abschnitt den Unteransprüchen angegeben.

(168) aufgesetzt ist, der auf der ungelochten Trenn- 20 Der erfindungsgemäße Schalldämpfer weist einen

wand (i57a) ausgebildet ist und einen damit einstük- sehr einfachen Aufbau auf, so daß er kostengünstig her-

kigen, ungebogenen, trichterförmigen Abschnitt gestellt werden kann, und besitzt eine gute Schalldämp-

(166) mit einem Mittelloch aufweist (F ig. 11). fungswirkung.

18. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den

17, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgasein- 25 Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher Strömrohr (113; 133; 153; 183) und das Abgasaus- erläutert. Es zeigt

strömrohr (114; 134; 154; 184), die in den Topf (110; Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemä-

130; 150; 180) hineinragen, jeweils Abzweiglöcher ße Ausführungsform,

(120,124; 150,154; 160,164; 190,200) aufweisen, und F i g. 2 einen Querschnitt entlang der in F i g. 1 einge-

die effektive akustische Weglänge des Abgasein- 30 zeichneten Schnittlinie IV-IV,

Strömrohres (113; 133; 153; 183) und des Abgasaus- F i g. 3 eine perspektivische Darstellung der in F i g. 1

Strömrohres (114; 134; 154; 184) im Topf (110; 130; wiedergegebenen Trennwand,

150; 180) auf ¹A, '/2 oder ³U der Länge (L)des Topfes F i g. 4 eine schematische Darstellung, anhand der das

(110; 130; 150; 180) eingestellt wird. Grundprinzip des erfindungsgemäßen Schalldämpfers

35 erläutert wird,

F i g. 5 einen Querschnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform,

F i g. 6 einen Querschnitt durch eine dritte erfindungs-

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer nach dem gemäße Ausführungsform,

Oberbegriff des Patentanspruches 1. 40 F i g. 7 eine Darstellung entlang der in F i g. 6 einge-

Ein solcher Schalldämpfer ist beispielsweise aus der zeichneten Schnittlinie IX-IX,

deutschen Patentschrift 33 84 53 bekannt. Bei ihm wird Fig.8 einen Querschnitt durch eine vierte erfin-

ein zylindrischer Topf durch eine mittige, gelochte dungsgemäße Ausführungsform,

Trennwand in zwei Kammern aufgeteilt. Das Abgasein- F i g. 9 eine perspektivische Darstellung der in F i g. 8

laßrohr ist durch die Trennwand bis in die auf der Aus- 45 gezeigten Trennwand,

laßseite liegende Kammer geführt, das Abgasausström- F i g. 10 eine perspektivische Darstellung eines weite-

rohr tritt ebenfalls durch die Trennwand hindurch und ren Ausführungsbeispiels für eine Trennwand bei dem

mündet in die auf der Einlaßseite des Topfes befindliche in F i g. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel,

Kammer. Bei diesem Schalldämpfer ist nachteilig, daß F i g. 11 einen Querschnitt durch eine andere Ausfüh-

Druckstöße des einströmenden Abgases nur ungenü- 50 rungsform des in F i g. 8 dargestellten Zylinder,

gend kompensiert werden, so daß der Schalldämpfungs- F i g. 12 einen Querschnitt, der eine weitere Ausfüh-

effekt verhältnismäßig gering ist. Auch läßt sich die Ei- rungsform des in F i g. 8 dargestellten Zylinders wieder-

genresonanz des Schalldämpfers nicht unterdrücken. gibt, und

Weiterhin sind im Stand der Technik Schalldämpfer F i g. 13 eine schematische Darstellung, die der Erläu-

bekannt, bei denen im Topf Abzweiglöcher vorgesehen 55 terung des Grundprinzips des erfindungsgemäßen

sind, um den Wechselstromanteil bzw. Druckpulsatio- Schalldämpfers dient.

nen des in den Schalldämpfer einströmenden Abgases In den F i g. 1 bis 3 ist eine Ausführungsform eines zu dämpfen bzw. gleichförmig zu machen. Solche erfindungsgemäßen Schalldämpfers dargestellt. Ein zy-Schalldämpfer weisen jedoch eine unzureichende linderförmiger Auspufftopf 50 ist an seinen Seiten bei-Schalldämpfungswirkung auf. 60 spielsweise durch Befestigen an den Rändern jeweils Es ist weiterhin bekannt, daß die Schalldämpfungs- mit Seitenwänden 51 und 52 verschlossen. Ein Abgaswirkung von der Stelle abhängt, an der der Auspufftopf einströmrohr 53 und ein Abgasausströmrohr 54 ragen am Auspuffrohr angebracht ist. Wenn der Auspufftopf durch die Seitenwände 51 und 52 hindurch und erstrekan der Unterseite eines Kraftfahrzeuges angebracht ken sich in das Innere des Auspufftopfes. Der Innenwird, insbesondere bei einem Personenkraftwagen, bei 65 raum des Auspufftopfes 50 ist durch eine gelochte dem nur ein begrenzter Raum vorhanden ist, kann der Trennwand 57 und eine Trennwand 63 in eine erste Auspufftopf nicht immer an der für die Schalldämpfung Expansionskammer 55, eine zweite Expansionskammer besten Stelle angebracht werden, und manchmal ist es 56 und eine Resonanzkammer 64 für eine Resonanz