DE69105882T2

DE69105882T2 - Schalldämpfer für Motoren.

Info

Publication number: DE69105882T2
Application number: DE69105882T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Kondo; Kazutoshi Takahashi
Original assignee: Suzuki Co Ltd
Current assignee: Suzuki Co Ltd
Priority date: 1990-09-12
Filing date: 1991-09-11
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2011-09-12
Also published as: DE69105882D1; US5227593A; ATE115682T1; EP0475398A1; EP0475398B1; ES2064847T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalldämpferanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im allgemeinen ist eine, beispielsweise im Motorrad gelagerte Motoreinheit mit einer Motorabgas-Öffnung versehen, die an ein Abgasrohr angeschlossen ist, welches anschließend mit seinem hinteren Ende an einem Schalldämfper gekoppelt ist, um das Abgas auszulassen, nachdem das Geräusch des Abgases in dem Schalldämpfer gedämpft wurde.
Allgemein unterscheidet man bei einer Auspuffanlage drei Typen, d. h. einen Expansions-Typ, einen Resonanz-Typ und einen Umkehr-Typ auf der Grundlage des Abgasstroms in der Schalldämpfereinrichtung. Tatsächlich ist die Schalldämpfereinrichtung je nach Erfordernis als Kombination dieser drei Typen aufgebaut.
Um einen verbesserten Schalldämpfungseffekt zu erzielen, einen Rückwirkungsdruck zu verringern, und einen Ausgangsverlust zu verringern, ist es notwendig, daß der Schalldämpfer ein erhöhtes Innenvolumen bei vergrößerter Länge besitzt.
Bei einem Motorrad allerdings befindet sich ein zylindrischer Schalldämpfer an der Seite des hinteren Abschnitts der Motorradkarosserie, und aus diesem Grund sind das Volumen und die Länge des Schalldämpfers unvermeidlich durch die Länge oder Größe der Motorradkarrosserie, deren Ausgestaltung und der Anordnung anderer Bestandteile des Motorrads begrenzt.
Will man eine Schalldämpfereinrichtung mit hervorragendem Schalldämpfungseffekt bei kleinem Volumen konstruieren, so wird der Aufbau der Schalldämpfereinrichtung unvermeidlich kompliziert.
Besonders bei den Motorrädern gibt es verschiedene betriebliche oder die Leistung betreffende Anforderungen, darunter die Schalldämpfungsleistung der Schalldämfpereinrichtung abhängig von den jeweiligen Standorten, den betreffenden Ländern und dergleichen des Motorrads. Um diesen unterschiedlichen Erfordernissen Rechnung zu tragen, wurden im Stand der Technik die Schalldämpfereinrichtungen hergestellt, indem Größen, Längen und dergleichen von Verbindungsrohren, Auslaßrohren und anderen Elementen der Schalldämpfereinrichtungen geändert wurden, was zu komplizierten und aufwendigeren Fertigungsprozessen ebenso führt wie zu erhöhten Fertigungskosten.
Eine Schalldämpferanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in dem Report 1192 des National Advisory Committe for Aeronautics 1954, Seite 51 beschrieben, wonach das Verbindungs-Zylinderteil als Rohr mit einem stromabwärtigen und einem offenen stromaufwärtigen Ende ausgebildet ist. Die Abgase strömen von dem Einlaßrohr in die zwischen dem stromaufwärtigen Ende des Verbindungs-Zylinderteils und dem inneren Zylinderteil gebildete Kammer. Anschließend strömt das Abgas durch das Verbindungs-Zylinderteil, welches das offene stromaufwärtige Ende besitzt. Das Abgas gelangt aus dem Verbindungs-Zylinderteil über dessen stromabwärtiges Ende. Nach Durchlaufen der zweiten Schalldämpferkammer gelangt das Abgas in das Auslaßrohr.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schalldämpferanlage für ein Motorrad anzugeben, die verringertes Volumen und verringerte Länge aufweist und in der Lage ist, eine stark verbesserte Dämpferleistung bei reduziertem Rückwirkungsdruck und verringertem Ausgangsverlust zu erreichen.
Erreicht wird dieses Ziel durch das Kennzeichnungsmerkmal des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß sitzt das Verbindungs-Zylinderteil einer Mehrzahl von Löchern in seinem stromaufwärtigen Ende ebenso wie der stromaufwärtige Endabschnitt des Auslaßrohrs, dessen Endabschnitt verstopft ist. Sämtliche Abgase, welche das Verbindungs-Zylinderteil über dessen stromabwärtiges Ende verlassen, gelangen in die zweite Schalldämpferkammer. Das stromaufwärtige Ende des Auslaßrohrs kann innerhalb des stromabwärtigen Endes des Verbindungs-Zylinderteils liegen.
In bevorzugten Ausführungsformen befindet sich eine erste gestanzte Platte, in der mehrere Stanzlöcher ausgebildet sind, in dem Schalldämpferkörper zwischen dem einen Ende des Verbindungs-Zylinderteils und dem stromaufwärtigen Ende des Einlaßrohrs, und eine zweite Stanzplatte, in der mehrere Stanzlöcher ausgebildet sind, befindet sich in dem anderen Endabschnitt des Verbindungs-Zylinderteils.
Außerdem ist ein Zylinderteil koaxial derart angeordnet, daß es einen stromabwärtigen Endabschnitt des Auslaßrohrs mit einem als Resonanzkammer dienenden Raum zwischen dem Zylinderteil und der äußeren Umfangsfläche des Auslaßrohrs umgibt, wobei mehrere Perforierungen in der äußeren Umfangsfläche des Auslaßrohrs an solchen Stellen gebildet sind, die einer Stelle der Resonanzkammer entspricht, wobei in die Resonanzkammer ein Schall absorbierendes Material eingefüllt ist.
Außerdem befindet sich eine Trägerplatte im Inneren des inneren Zylinderteils an einem Abschnitt direkt vor dem einen Ende des Verbindungs-Zylinderteils, wobei die Lagerplatte einen äußeren Umfangsabschnitt aufweist, in dem mehrere Löcher ausgebildet sind, und einen mittleren durchgehenden Abschnitt aufweist, dessen Größe ausreicht, um das eine Ende des Verbindungs-Zylinderteils zu verschließen.
Erfindungsgemäß wird aufgrund der oben beschriebenen Besonderheiten das Motorabgas über den Umfang verteilt, von dem stromabwärtigen Ende des Einlaßrohrs in die erste Schalldämpferkammer eingeleitet, wobei der rückwirkende Druck des Abgases selbst dann verringert werden kann, wenn das stromabwärtige Ende des Einlaßrohrs sich in der Nähe des Verbindungszylinders befindet, so daß die Gesamtlänge der Auspuffanlage verringert und das Abgas wirksam diffundiert werden kann, was den schalldämpfenden Effekt verbessert.
Das stromaufwärtige Ende des Auslaßrohrs ist in das stromabwärtige Ende des Verbindungszylinders eingesetzt, so daß das relativ lange Auslaßrohr angeordnet werden kann, ohne die Schalldämpferanordnung zu verlängern, wobei in wirksamer Weise das Pulsieren des Drucks des Abgases geschwächt wird. Die Lage der Resonanzkammer verbessert die Wirksamkeit bei der Schalldämpfung.
Bei der Ausführungsform, bei der der Verbindungszylinder mit mehreren Löchern ausgestattet ist, wird das einmal in der ersten Schalldämpferkammer expandierte Abgas beim Durchlauf durch die Löcher gedrosselt und anschließend in der zweiten Dämpferkammer expandiert. Das Abgas wird erneut gedrosselt, wenn es die in dem Auslaßrohr ausgebildeten Löcher durch strömt. Die Abmessungen dieser Löcher können selektiv durch Bohren in einfacher Weise geändert werden, um somit an verschiedene Anforderungen hinsichtlich der Schalldämpferleistung angepaßt zu werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHWUNG

Um die Erfindung besser zu verstehen und zu zeigen, wie diese ausgeführt wird, wird zunächst anhand der begleitenden Zeichnungen auf bevorzugte Ausführungsformen bezug genommen. Es zeigen:
Fig. 1 das grundsätzliche äußere Erscheinungsbild einer erfindungsgemäßen Auspuffanlage;
Fig. 2 eine Längsschnittansicht durch die in Figur 1 gezeigte Auspuffanlage; und
Fig. 3 bis 6 Schnittansichten entlang der Linie III-III, IV-IV, V-V und VI-VI in Figur 2, um die innere Ausgestaltung verschiedender Abschnitte der erfindungsgemäße Schalldämpferanordnung darzustellen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Figur 1 zeigt das äußere Erscheinungsbild einer erfindungsgemaßen Auspuffanlage, Figur 2 ist davon eine Längsschnittansicht. Gemäß Figur 2 enthält die Auspuffanlage 1 einen Außenzylinder als Schalldämpferkörper und einen Innenzylinder 4, der etwa koaxial im Inneren des Außenzylinders 2 mit einem dazwischen verbleibenden Raum angeordnet ist. Die Lage des Raums dient zum Zweck der Reduzierung nach außen erfolgenden Abstrahlung von Aufschlag- oder Stoßgeräuschen, hervorgerufen durch pulsierende Druckschwankungen, die durch ein Abgas verursacht werden, welches über ein Abgasrohr von dem Motor kommt. Endplatten 3a und 3b befinden sich am vorderen und hinteren Ende des Außenzylinders 2.
Im Inneren des Innenzylinders 4 befindet sich in koaxialer Anordnung ein Verbindungszylinder 5 etwa im mittleren Bereich, und er wird von einer Lagerplatte 6 an seinem vorderen Ende und einer Unterteilungsplatte 7 am hinteren Ende abgestützt. Diese Lagerplatte 6 und die Unterteilungsplatte 7 sind an der Innenfläche des Innenzylinders 4 durch geeignete Mittel, beispielsweise Schweißung, festgelegt.
Wie in Figur 3 gezeigt ist, besitzt die Lagerplatte 6 eine etwa kreisförmige Gestalt und eine Mehrzahl von Fenstern 8, vier in der Zeichnung, welche an dem äußeren Umfangsabschnitt der Lagerplatte 6 ausgebildet sind, wobei sich ein mittlerer Bereich in der Nähe des vorderen Endes des Verbindungszylinders 5 befindet. Die Lagerplatte 6 besitzt eine in Figur 2 als seitliche Schnittansicht dargestellte Form, geeignet zum Verschließen und Abstützen des vorderen Endes des Verbindungszylinders 5.
Die Unterteilungsplatte 7 besitzt ebenfalls einen kreisförmigen Aufbau, wie dies im Querschnitt in Figur 2 dargestellt ist, und sie besitzt ein Mittelloch, durch das hindurch das hintere Ende des Verbindungszylinders 5 sich in abgestützter Weise erstreckt. Damit trägt die Unterteilungsplatte 7 auch den Verbindungszylinder 5. Das Innere des Schalldämpferkörpers ist durch die Lagerplatte 6 und die Unterteilungsplatte 7 in eine und eine zweite Schalldämpferkammer 9 bzw. 10 unterteilt, von denen die erste Schalldämpferkammer 9 sich auf der vorderen stromaufwärtigen Seite der Lagerplatte 6 befindet, während sich die zweite Schalldämpferkammer 10 auf der hinteren, stromabwärtigen Seite der Unterteilungsplatte 7 befindet.
Wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, befindet sich eine gestanzte Platte 7 in der ersten Schalldämpferkammer 9 direkt vor der Lagerplatte 6, wobei die gestanzte Platte 11 mit mehreren Löchern 11a ausgestattet ist, um das diffundieren des Abgases aus dem Abgasrohr in dem Schalldämpferkörper zu erleichtern. Ein Einlaßrohr 12 an das Abgasrohr angeschlossen ist, ist in das vordere Ende des Schalldämpferkörpers derart eingesetzt, daß das eingesetzte Ende des Einlaßrohrs 12 sich in der ersten Schalldämpferkammer 9 in der Nähe der gestanzten Platte 11 befindet. Das eingesetzte offene Ende des Einlaßrohres 12 wird von einer Verschlußplatte 13 verschlossen und über den Umfang verteilt sind in der äußeren Umfangsfläche in der Nähe des eingesetzten Endes des Einlaßrohres 12 mehrere Löcher 4 in Form von Längsschlitzen ausgebildet, durch die hindurch das Abgas in Umfangsrichtung und in expandierter Form strömt, wie dies durch Pfeile angedeutet ist.
In der äußeren Umfangsfläche in der Nähe der Lagerplatten 6 des Verbindungszylinders 5 sind mehrere Löcher jeweils in Form eines Längsschlitzes ausgebildet. Das offene hintere Ende des Verbindungszylinders 5 ist von einer gestanzten Platte 16 verschlossen, die mit mehreren kleinen Löchern 16a ausgestattet ist. Wie in Figur 2 gezeigt ist, ist die gestanzte Platte 16 in das offene hintere Ende des Vebindungszylinders 5 eingesetzt und dort in einer in Figur 5 gezeigten Anordnung fixiert.
In der zweiten Schaltung der Kammer 10 befindet sich ein Auslaßrohr 18, welches dort von einer Lagerplatte 17 und der Endplatte 3b abgestützt wird. Wie in Figur 6 gezeigt ist, ist die Lagerplatte 17 mit mehreren, in der Zeichnung 3, großen Fenstern 19 ausgestattet, um nicht den Strom des Abgases in die zweite Schaltung für Kammer 10 zu blockieren, und ist außerdem mit einem Mittelloch ausgestattet, durch das hindurch das Auslaßrohr 18 sich in abgestützter Weise erstreckt. Das vordere Ende des Auslaßrohrs 18 erstreckt sich koaxial in dem hinteren Ende des Verbindungszylinders 5 in der Nähe der gestanzten Platte 16, und ist von einer Verschlußplatte 20 verschlossen. Mehrere Löcher 21 sind in dem vorderen Endabschnitt des Auslaßrohrs 18 ausgebildet. Eine Anzahl von kleinen Löchern oder Perforierungen 22 ist in der äußeren Umfangsfläche des Auslaßrohrs 18 ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich ein zylindrisches Element 25 in koaxialer Anordnung bezüglich der äußeren Umfangsfläche des hinteren Abschnitts des Auslaßrohrs 18, um einen Raum zwischen dem zylindrischen Element 25 und dem Auslaßrohr 18 als Resonanzkammer 24 zu bilden, welche mit einem Schallabsorbierenden Material wie zum Beispiel Glaswolle 23, gefüllt ist. Die Lage der Perforierungen 22 kann im wesentlichen der Lage der Resonanzkammer 24 entsprechen. Das hintere Ende des Auslaßrohrs 18 wird fest durch die Endplatte 3b abgestützt, sodaß das äußere Ende des Auslaßrohrs 18 sich aus der Auspuffanlage 1 heraus erstreckt.
Die jeweiligen Löcher des Verbindungszylinders 5 und des Auslaßrohrs 18 werden in einfacher Weise durch Bohrarbeit ausgebildet, und die Löcher der gestanzten Platten 11 und 16 werden in einfacher Weise durch Ausstanzen gebildet.
Bei der Auspuffanlage mit dem oben beschriebenen Aufbau wird Abgas, welches über das mit der Motor-Abgasöffnung verbundene Abgasrohr in das Einlaßrohr 12 eingeleitet wird, durch die im hinteren Endabschnitt des Einlaßrohrs ausgebildeten Löcher 14 in die erste Schalldämpferkammer 19 eingeleitet und dann dort expandiert und schallgedämpft. Das Abgas strömt dann nach unten und wird durch die Löcher 11a der gestanzten Platte 11 gemäß den dargestellten Pfeilen diffundiert. Anschließend wird das Abgas über die in dem vorderen Endabschnitt von ihm gebildeten Löcher 15 in den Innenzylinder 5 eingeleitet und dann weiter über die Löcher 14a der gestanzten Platte 16 am hinteren Endabschnitt des Verbindungszylinders 5 weiter in die zweite Schalldämpferkammer 10 diffundiert, so daß sie in der zweiten Schalldämpferkammer expandiert und gedämpft werden. Das expandierte Abgas wird über die Löcher 21 im vorderen Endabschnitt von ihm in das Auslaßrohr 18 eingeleitet und über das hintere Ende des Auslaßrohrs 18 aus der Auspuffanlage 1 ausgestoßen, wobei es in der Resonanzkammer 24 der Resonanz-Schallabsorbtion unterzogen wird.
Wie sich aus der vorstehenden Erläuterung verstehen läßt, können gemäß den in Figur 2 dargestellten Pfeilen verschiedene Arten von Strömungen des Abgases erreicht werden. Wie oben beschrieben, besitzt gemäß der Erfindung die Auspuffanlage ein geringes Volumen und kurze Längsabmessungen unter Beibehaltung der verbesserten Schalldämpfungswirkung, und die Drosselungswirkung für das Abgas läßt sich in optimaler Weise dadurch ändern, daß man die Durchmesser und die Anzahl von Löchern in beispielsweise dem Verbindungszylinder und dem Auslaßrohr ändert, und die Schalldämpferleistung läßt sich folglich in einfacher Weise an die Erfordernisse anpassen, die an den verschiedenen Orten oder an den verschiedenen Ländern gelten, in denen das Motorrad benutzt wird.
Da das hintere Ende des Auslaßrohrs in den hinteren Endabschnitt des Verbindungszylinders eingesetzt ist, läßt sich die gesamte Länge des Auslaßrohres ungeachtet der relativ kurzen Länge der Schalldämpferanlage groß bemessen. In dieser Ausgestaltung ist außerdem die Resonanzkammer vorhanden, um durch sie den Schalldämpfungseffekt wirksamer zu erzielen und den Rückstaudruck sowie den Ausgangsverlust zu verringern.
Da das Abgas über den Umfang verteilt in die erste Schalldämpferkammer über die im hinteren Endabschnitt des Einlaßrohrs ausgebildeten Löcher diffundiert werden kann, läßt sich wirksam der Rückstaudruck reduzieren, was zu einer verbesserten Schalldämpfungswirkung führt.

Claims

1. Schalldämpferanordnung für einen Motor, umfassend:

ein äußeres Zylinderteil (2), welches einen Schalldämpferkörper bildet;

ein inneres Zylinderteil (4), welches koaxial in dem äußeren Zylinderteil (2) mit einem dazwischen befindlichen Raum angeordnet ist;

ein Verbindungs-Zylinderteil (5), das im Inneren des inneren Zylinderteils (4) angeordnet ist, wobei das Verbindungs-Zylinderteil ein stromaufwärtiges Ende und ein stromabwärtiges Ende besitzt;

eine erste Schalldämpferkammer (9), die an der stromaufwärtigen Seite dees Verbindungs-Zylinderteils (5) ausgebildet ist;

eine zweite Schalldämpferkammer (10), die an dem stromabwärtigen Ende des Verbindungs-Zylinderteils (4) gebildet ist;

ein Einlaßrohr (12), durch welches Motorabgas in den Schalldämpferkörper eingeleitet wird;

ein Auslaßrohr (18), das mit einem stromaufwärtigen Ende im Inneren des inneren Zylinderteils (4) angeordnet und mit einem stromabwärtigen Ende außerhalb der Schalldämpferanlage mündet, und

eine Unterteilungsplatte (7), die im Inneren des inneren Zylinderteils (4) an dem stromabwärtigen Ende des Verbindungs-Zylinders (5) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verbindungs-Zylinderteil (5) an einem stromaufwärtigen Endabschnitt von diesem eine Mehrzahl von Löchern (15) über den Umfang verteilt ausgebildet ist, das stromaufwärtige Ende des Auslaßrohrs (18) verstopft (20) ist, das Auslaßrohr (18) von einer Lagerplatte (17) an dem inneren Zylinderteil (4) abgestützt ist, und einen stromaufwärtigen Endabschnitt besitzt, in welchem eine Mehrzahl von Löchern (21) ausgebildet ist, die Lagerplatte (17) mit einer Mehrzahl von Löchern (19) ausgestattet ist, und daß außerdem ein Zylinderteil (25) koaxial um einen stromabwärtigen Endabschnitt des Auslaßrohrs (18) mit einem eine Resonanzkammer (24) bildenden Raum zwischen dem Zylinderteil (25) und einer äußeren Umfangsfläche des Auslaßrohrs (18) angeordnet ist, wobei ein schallabsorbierendes Material (23) in die Resonanzkammer (24) eingefüllt ist.

2. Schalldämpferanordnung nach Anspruch 1, bei der das Einlaßrohr (12) sein stromabwärtiges Ende verstopft (13) und in der Nähe des stromaufwärtigen Endes des Verbindungs-Zylinderteils (4) angeordnet hat, das Innenrohr (12) einen stromabwärtigen Abschnitt aufweist, in welchem mehrere Löcher (14) in einer Umfangs-Anordnung ausgebildet sind, damit der Abgasstrom aus dem Einlaßrohr (13) umfangsseitig in die erste Schalldämpferkammer (9) gelangen kann.

3. Schalldämpferanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine erste gestanzte Platte (11), in der mehrere gestanzte Durchgangslöcher (11a) ausgebildet sind, in dem Schalldämpferkörper zwischen dem stromaufwärtigen Ende des Verbindungs-Zylinderteils (5) und dem stromabwärtigen Ende des Einlaßrohrs (12) angeordnet ist.

4. Schalldämpferanordnung nach Anspruch 3, bei der eine zweite gestanzte Platte (13), in der mehrere gestanzte Durchgangslöcher (16a) ausgebildet sind, in einem stromabwärtigen Endabschnitt des Verbindungs-Zylinderteils (5) angeordnet ist.

5. Schalldämpferanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das stromaufwärtige Ende des Auslaßrohrs (18) koaxial in das stromabwärtige Ende des Verbindungs-Zylinderteils (5) eingesetzt ist.

6. Schalldämpferanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, bei der eine Mehrzahl von Perforierungen (22) durch die äußere Umfangsfläche des Auslaßrohrs (18) in der Nähe der Resonanzkammer (24) ausgebildet ist.

7. Schalldämpferanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das schallabsorbierende Material Glaswolle (23) ist.

8. Schalldämpferanordnung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Lageplatte (17) direkt vor dem stromaufwärtige Ende der Verbindungs-Zylinderkammer (5) angeordnet ist, die Lagerplatte (17) einen äußeren Umfangsabschnitt aufweist, durch den hindurch mehrere Löcher (19) gebildet sind, und einen mittleren soliden Abschnitt aufweist, der eine ausreichende Größe besitzt, um das stromaufwärtige Ende des Verbindungs-Zylinderteils (5) zu verschließen.