DE3807948C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für Fahrzeugmotore mit einem aus
Halbschalen gebildeten Gehäuse, das durch Trennwände in mindestens zwei
Kammern unterteilt ist, mindestens einem, die Kammern durchdringenden, mit
Abgasdurchtrittsöffnungen versehenen Abgasrohr, von dem ein als Saugresonator
wirkendes Abgasrohr abzweigt und wobei mindestens eine der Kammern mit
Schallschluckstoff versehen ist.
Derartige Schalldämpfer werden insbesondere als Vor- oder Mittelschalldämpfer für
Personenfahrzeuge mit größerem Hubraum verwendet. Bei derartigen Fahrzeugen
spielt die Schalldämpfung eine herausragende Rolle, wobei es in der Regel nicht
genügt, die gesetzlichen Werte einzuhalten. Es wird vielmehr verlangt, daß diese
unterschritten werden. Da die auftretenden Geräusche wesentlich von der
Charakteristik der Brennkraftmaschine abhängen, muß an sich für jede vorgegebene
Brennkraftmaschine ein spezieller Schalldämpfer entwickelt werden. Ziel der
Entwicklung ist es jedoch, einen Schalldämpfer aufzuzeigen, der ggf. mit einfachen
Abwandlungen den Bedürfnissen mehrerer Brennkraftmaschinen angepaßt werden
kann.
Es ist bereits eine Vielzahl von Schalldämpfern bekannt, von
denen die einen insbesondere für eine Schalldämpfung im unteren
und mittleren Frequenzbereich ausgelegt sind, während die ande
ren insbesondere für die Dämpfung im höheren und hohen Frequenz
bereich geeignet sind. Einen Schalldämpfer der erstgenannten
Kategorie zeigt z.B. die DE-OS 27 11 191 mit einem aus fünf Kam
mern aufgebauten Schalldämpfer, bei dem der Abgaseintritt in
einer ersten Kammer und der Abgasaustritt aus der zweiten Kammer
erfolgt, dessen vierte und fünfte Kammer als Saugresonatorkammern
ausgebildet sind, während die dritte Kammer mit parallel geführ
ten, perforierten Rohren als Resonanzkammer wirkt. Der Dämpfungs
effekt wird hier neben der Resonanzdämpfung durch die langen
Rohrmassen und die entsprechenden Kammervolumen bewirkt. Ein
weiteres Beispiel aus dieser Kategorie ist die DE-OS 27 11 190
mit einem Schalldämpfer von ähnlichem Aufbau, jedoch mit sechs
Kammern, wobei die vierte Kammer als Saugresonator ausgebildet
ist, in der die Rohrresonanz abgesaugt wird. Als Beispiel für
die zweitgenannte Kategorie sei die DE-OS 31 25 083 genannt.
Diese Druckschrift zeigt einen aus drei Kammern bestehenden
Schalldämpfer mit Abgaseintritt in der zweiten Kammer, einer
ersten als Pufferkammer mit Schallschluckstoff gefüllten Kammer,
an die ein Abgasrohr angeschlossen ist und eine Absorptions
kammer als dritter Kammer.
Bei den Schalldämpfern mit Saugresonator sind diese als Reflexionsschalldämpfer
aufgebaut und sind damit nur in bestimmten Frequenzbereichen wirksam,
insbesondere im Bereich von 60 bis 150 Hz. Sie weisen außerdem durch ihre
Konstruktion eine hohe Oberflächenschallabstrahlung auf.
Aus der gattungsgemäßen DE-PS 27 06 957 ist ein Abgasschalldämpfer bekannt
mit gesonderten Abgasleitungen entsprechend der Anzahl der Zylinder bzw. der
Zylindergruppen und einer diesen Leitungen gemeinsamen im Nebenschluß
angeordneten Resonatorkammer. Dabei bildet das im Schalldämpfergehäuse
liegende Resonatorrohr mit dem das Schalldämpfergehäuse durchdringenden
Abgasleitungen ein etwa y-förmiges Rohrsystem. Bei dieser Anordnung kann
das oder die zusätzlichen Nebenschlußvolumen ganz oder teilweise als
Absorptionskammern ausgebildet sein. Dabei ist dieser Schalldämpfer aus
Halbschalen gebildet, wobei nicht nur das Gehäuse, sondern auch die Abgasrohre
aus Halbschalen gebildet sind. Dieser Schalldämpfer hat jedoch den Nachteil, daß
im unteren Drehzahlbereich des Motors, bei n=1000-1500 1/min. Resonanzen
auftreten können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß dieser Schalldämpfer
nicht an verschiedene Brennkraftmaschinen angepaßt werden kann und immer
noch zu aufwendig in der Fertigung ist, da besonders aufwendige Preßwerkzeuge
erforderlich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer der
eingangs genannten Art mit verbesserten Gebrauchseigenschaften vorzuschlagen,
insbesondere mit geringem Druckverlust, guter Anpassungsfähigkeit an
verschiedene Brennkraftmaschinen und erhöhter Lebensdauer.
Diese Aufgabe wird bei einem Schalldämpfer der gattungsgemäßen Art dadurch
gelöst, daß das in der austrittsseitigen, mit Schallschluckstoff gefüllten Kammer ein aus
zwei Halbschalen geformtes hosenartiges, mit Abgasdurchtrittsöffnungen
versehenes Formstück, in das die Abgasrohr und der Saugresonator eingesetzt sind,
angeordnet ist, daß der Saugresonator in die eintrittsseitige, mit Schallschluckstoff
versehene Kammer mündet und im Bereich dieser Kammer mit
Abgasdurchtrittsöffnungen versehen ist, und daß die Abgasdurchtrittsöffnungen
aufweisenden Abschnitte des Formstückes in dem diese Öffnungen aufweisenden
Bereiche eine Stahlwolleumhüllung aufweisen. Ein Vorteil besteht darin, daß die
eingesetzten Abgaseintrittsrohre Abgasdurchtrittsöffnungen aufweisen und in
diesem Abschnitt von einer Stahlwolleschicht umgeben sind. Hiermit wird eine
Gegenkopplung erreicht, was zur Verbesserung der Schalldämpfung beiträgt.
Dadurch, daß sowohl die Abgaseintrittsrohre als auch der Saugresonator in das
Hosenrohr eingesetzt sind, läßt sich dieser Schalldämpfer in gewissem Umfang
entsprechend der vorgegebenen Brennkraftmaschinencharakteristik variieren,
indem unterschiedlich ausgestaltete Abgaseintrittsrohre eingesetzt werden können,
ebenso wie ein Saugresonator von unterschiedlicher Länge. Damit ist diese
Anordnung in besonders weitem Rahmen anpassungsfähig.
Für einen Einbau eines derartigen Schalldämpfers bei Fahrzeugen, bei denen eine
geradlinige Abgasführung nicht möglich ist, kann das Hosenrohr aus zwei
Halbschalen gebildet und in dem, dem Einsetzen der Abgaseintrittsrohre und des
Saugresonators dienenden Abschnitt gegenüber dem Abschnitt mit dem
Abgasaustrittsstutzen abgewinkelt sein. Diese Ausführung hat außerdem noch den
Vorteil einer zusätzlichen Abgasumlenkung, was die Dämpfungswirkung ebenfalls
verbessert. Für Fahrzeuge, bei denen ein geradliniger Verlauf der Abgasleitungen
möglich ist, hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, daß die
Abgaseintrittsrohre im wesentlichen parallel verlaufen und der Saugresonator
zwischen den beiden Abgaseintrittsrohren verlaufend angeordnet ist. Dabei müssen
die Abgaseintrittsrohre und der Saugresonator keineswegs in einer Ebene verlaufen.
Es kann vielmehr der Saugresonator nach unten oder oben versetzt angeordnet
sein. Für die Gegenkopplung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Fläche
der Abgasdurchtrittsöffnungen in den beiden Abgaseintrittsrohren je
weils etwa 3%
bis 12% der Querschnittsfläche des jeweiligen Abgaseintrittsrohres beträgt. Eine
besonders günstige Ausgestaltung des Saugresonators ergibt sich dadurch, daß die
Fläche der Abgasdurchtrittsöffnungen in dem Endbereich des Saugresonators etwa
das 0,8- bis 1,8fache der Querschnittsfläche des Saugresonators beträgt. Die
Abstimmung zwischen den Eintrittsrohren und dem Saugresonator erfolgt derart,
daß der Querschnitt des Saugresonators etwa das 0,6- bis 1,2fache
des Querschnittes des Abgaseintrittsrohres beträgt. Eine weitere
Verbesserung der Dämpfungseigenschaften wird dadurch erzielt, daß
zwischen der Eintrittskammer und der Austrittskammer eine weitere
Zwischenkammer angeordnet ist. Dabei kann diese Zwischenkammer
mit Schallschluckstoff gefüllt sein und so eine Absorptionskammer
darstellen. Die Abgaseintrittsrohre können durch diese Zwischen
kammer unperforiert durchgeführt werden. Es hat sich jedoch als
zweckmäßig erwiesen, daß mindestens eines der Abgaseintritts
rohre im Bereich der Zwischenkammer mit Abgasaustrittsöffnungen
versehen ist. Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung ist dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens eines der Abgaseintrittsrohre im
Bereich der Zwischenkammer unterbrochen ist. Die Unterbrechung
des Abgasrohres bzw. der Abgaseintrittsrohre kann dabei zwischen
einem Spalt und annähernd der gesamten Breite der Zwischenkammer
variieren. Dadurch ist eine besonders einfache Abstimmungsmaß
nahme gegeben.
In den Abbildungen sind einzelne Ausführungsbeispiele vereinfacht
und nur schematisch dargestellt. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Schalldämpfer für geradlinigen Einbau mit
zwei Abgaseintrittsrohren und neben diesen Roh
ren angeordneten Saugresonator
Fig. 2 eine Anordnung gemäß Fig. 1, jedoch mit zwischen
den Abgaseintrittsrohren liegendem Saugresonator
und einem unterbrochenen Abgaseintrittsrohr
Fig. 3 eine entsprechende Anordnung, jedoch mit zwei Ab
gasaustrittsstutzen
Fig. 4 eine entsprechende Anordnung mit nur einem ab
gewinkelten Abgaseintrittsrohr und Saugresonator.
In der folgenden Figurenbeschreibung werden jeweils gleiche
Bezugszeichen für die gleichen Elemente benutzt.
Der in Fig. 1 dargestellte Schalldämpfer besteht aus einem Ge
häuse, das rund oder oval sein kann, wobei die Formgebung auch
von den fahrzeugseitigen Einbaubedingungen bestimmt wird und von
einem Mantel 1 mit stirnseitigen Böden 2, 3 gebildet. Bei den
Ausführungsbeispielen ist der Schalldämpfer durch Böden 4, 5 in
insgesamt drei Kammern unterteilt, von denen die Eingangskammer
6 mit Schallschluckstoff 7 und die Austrittskammer 8 mit Schall
schluckstoff 9 gestopft ist. Als geeigneter Werkstoff für den
Schallschluckstoff hat sich die bekannte Basaltwolle bewährt.
Der Innenaufbau des Schalldämpfers besteht aus einem in der Aus
trittskammer 8 angeordneten Hosenrohr 10. Dieses ist aus zwei
Halbschalen gebildet und in den Böden 3 und 5 gehalten. Dieses
Hosenrohr 10 weist auf der einen Seite einen Abgasaustritts
stutzen 11, der den Boden 3 durchdringt, auf, auf der anderen
Seite, die in der Austrittskammer 8 liegt, als Stutzen ausge
bildete Rohre 12, 13, 14. Diese Rohre ragen bei dem Ausführungs
beispiel in die Zwischenkammer 15, die ebenfalls mit Schall
schluckstoff gefüllt sein kann, vorzugsweise jedoch als Re
flexionskammer frei von Schluckstoff ist. Das Hosenrohr 10
weist Abgasaustrittsöffnungen 16 auf, und um eine Schädigung
des Schallschluckstoffes 9 zu verhindern, werden die mit den
Abgasaustrittsöffnungen 16 versehenen Abschnitte des Hosen
rohres 10 von einer Lage oder mehreren Lagen von Stahlwolle 17
umhüllt. Hierbei hat sich Chromstahlwolle besonders gut bewährt.
Die Zuführung des Abgases erfolgt über die Abgaseintrittsrohre
18a und 18b, wobei, wie in Fig. 4 gezeigt, diese beiden Rohre
natürlich auch zu einem einzigen Rohr 18 zusammengefaßt sein
können. Dieses Abgaseintrittsrohr 18 bzw. die beiden Abgasein
trittsrohre 18a und 18b können als ungelochte Rohre die mit
Schallschluckstoff 7 gefüllte Eintrittskammer durchdringen und
bis in das Rohr 12 bzw. bei den beiden Abgaseintrittsrohren 18a,
18b bis in die Rohre 12, 13 des Hosenrohres 10 geführt sein. Sie
können auch einstückig, also 18a mit 12 und 18b mit 13, ausge
bildet sein. Die Rohre 18a, 18b können auch nur bis in die
Zwischenkammer 15 ragend ausgebildet sein, und zwar nur eines
oder beide oder sie können über - nicht dargestellte - Abgas
austrittsöffnungen in einem oder beiden Rohren an die Zwischen
kammer 15 akustisch angeschlossen sein. Gemäß einer bevorzugten
Variante können die Abgaseintrittsrohre 18a, 18b (bzw. das Ab
gaseintrittsrohr 18) auch Abgasdurchtrittsöffnungen 19 aufwei
sen, und zwar im Bereich der mit Schallschluckstoff 7 gefüllten
Eintrittskammer 6, so daß eine Gegenkopplung mit dem Saugreso
nator 20, der ebenfalls im Bereich der mit Schallschluckstoff 7
versehenen Eintrittskammer 6 Abgasaustrittsöffnungen 21 auf
weist. Auch hier, in der Eintrittskammer 6, sind die Abgasaus
trittsöffnungen 19 bzw. 21 mit einer Lage oder mehreren Lagen
von Stahlwolle 22 geschützt (für die Abgasaustrittsöffnungen 19
nicht dargestellt). Der beschriebene Saugresonator 20 durch
dringt die Zwischenkammer (soweit vorhanden) und mündet in dem
Rohr bzw. Stutzen 14 des Hosenrohres 10, kann aber natürlich
auch direkt an das Hosenrohr angeformt sein. Damit ergibt sich
als besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß entgegen
aller bekannten Ausführungen der Saugresonator in einer mit
Schallschluckstoff versehenen Kammer angeordnet ist und ggf.
mit dem Abgaseintrittsrohr bzw. -rohren über die jeweiligen
Abgasaustrittsöffnungen gegengekoppelt ist.
In der Fig. 2 ist ein gleichartig aufgebauter Schalldämpfer
dargestellt, bei dem der Saugresonator 20 zwischen den beiden
Abgaseintrittsrohren 18a, 18b angeordnet ist. Dabei können die
Rohre 18a, 18b, 20 in einer Ebene liegen. Der Saugresonator 20
kann aber auch nach unten oder oben versetzt verlaufen, was
natürlich auch bei der Ausführung gemäß Fig. 1 möglich ist.
In Fig. 3 ist eine gleiche Anordnung mit zwei Abgasaustritts
stutzen 11a, 11b dargestellt.
Die Fig. 4 schließlich zeigt eine Ausführung, bei der die beiden
Abgasrohre 18a, 18b zu einem Abgasrohr 18 zusammengeführt sind.
Dieses Abgasrohr durchdringt den gesamten Schalldämpfer, und
im Bereich der Austrittskammer 8 ist der Saugresonator 20 an
geschlossen, der in die Eintrittskammer 6 ragt und dort Abgas
austrittsöffnungen 21 aufweist.
Claims (4)
1. Schalldämpfer für Fahrzeugmotore mit einem aus Halbschalen
gebildeten Gehäuse, das durch Trennwände in mindestens zwei Kammern
unterteilt ist, mindestens einem, die Kammern durchdringenden, mit
Abgasdurchtrittsöffnungen versehenen Abgasrohr, von dem ein als
Saugresonator wirkendes Abgasrohr abzweigt und wobei mindestens
eine der Kammern mit Schallschluckstoff versehen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß in der austrittsseitigen, mit
Schallschluckstoff (9) gefüllten Kammer (8) ein aus zwei
Halbschalen geformtes hosenartiges, mit Abgasdurchtrittsöffnungen
(16) versehenes Formstück (10), in das die Abgasrohre (18 bzw. 18a,
18b) und der Saugresonator (20) eingesetzt sind, angeordnet ist,
daß der Saugresonator (20) in die eintrittsseitige, mit
Schallschluckstoff (7) versehene Kammer (6) mündet und im Bereich
dieser Kammer (8) mit Abgasdurchtrittsöffnungen (21) versehen ist,
und daß die Abgasdurchtrittsöffnungen (16) aufweisenden Abschnitte
(12, 13, 14) des Formstückes (10) in dem diese Öffnungen
aufweisenden Bereich eine Stahlwolleumhüllung (17) aufweisen.
2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine
mittlere, ebenfalls mit Schallschluckstoff (7) gefüllte Kammer (15)
vorgesehen ist.
3. Schalldämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
mittlere Kammer (15) in dem Bereich zumindest eines Abgasrohres
(18b) keinen Schallschluckstoff auweist und das Abgasrohr (18b) in
diesem Bereich unterbrochen ist.
4. Schalldämpfer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abgasrohre (18a, 18b) im wesentlichen parallel verlaufen
und der Saugresonator (20) zwischen den beiden Abgasrohren (18a,
18b) verlaufend angeordnet ist.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: J. EBERSPAECHER GMBH & CO., 73730 ESSLINGEN, DE |