CN107035462A - 消音器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于内燃机的排气系统的消音器，具有壳体，其具有沿圆周方向延伸的套管，具有亥姆霍兹谐振器，所述谐振器具有谐振腔和谐振管，其中所述谐振腔由所述套管径向地限定，并且轴向地由中间基座限定，其中所述谐振管穿透中间基座，并且通过形状和/或力配合连接轴向地紧固到其上。为了延伸谐振管，建议为在谐振腔中的谐振管配备有包管，其包封谐振管的端部，并在背离所述中间基座的端部处封闭，其中所述谐振管通过径向形成在所述包管与所述谐振管之间的中间空间与谐振腔流体地连接。

Description

消音器

技术领域

本发明涉及用于内燃机的排气系统的消音器。

背景技术

具有壳体的消音器通常在圆周方向上具有圆周套管和两个轴向端部。至少一个中间基座可轴向地设置在端部之间的壳体中。这种中间基座一方面用于加强壳体。另一方面，也可使用这种中间基座以定位或者将管分别保持在壳体内。基本上，可使用焊接连接来用于将这种管紧固在中间基座上。然而已经发现，通常在制造消音器中的管道和中间基座中使用的铁素体合金中的焊接连接增加了晶间腐蚀的风险。因此，越来越多地转换是通过形状配合和/或力配合连接将这种管紧固到相应的中间基座上。这种形状配合和/或力配合连接在没有材料连接的情况下管理，由此显著地减少了晶间腐蚀的风险。例如，这种形状和/或力配合连接是涉及在管和/或中间基座上的塑性变形的连接，以产生希望的固定。在此，肋固定被证明是特别有利的。为此，中间基座在开口区域中配备有环形挡圈，相应的管插入到该开口区域中。随后，将管插入开口中，使得环形挡圈从外部环绕该管。随后，通过塑性变形在管上形成两个肋，所述肋在两侧轴向地从环形挡圈、从管的剩余外轮廓径向向外地突出。由此，环形挡圈以及因此中间基座通过形状配合轴向地固定在这两个肋之间。相应的肋可配置为环形肋，其在圆周方向上以环形方式延伸，或者可由沿圆周方向分布的多个肋段形成。目前，对于这种肋固定仅考虑具有相对较大直径的管。

通常，亥姆霍兹谐振器用于消音器中，该谐振器具有谐振腔和谐振管，其通常指定为颈部。这种亥姆霍兹谐振器在这里不流通废气，而仅与废气流流体地或相应声学地耦合。这种亥姆霍兹谐振器的谐振频率由被谐振腔包围的体积和谐振管的尺寸决定。谐振管的尺寸至少由谐振管的直径和谐振管的长度决定。在此，对于亥姆霍兹谐振器关于谐振管的尺寸的谐振频率来说，一方面与管道直径成比例相关，而另一方面与管长度相反地成比例关系。这意味着，一方面可通过增加管的直径来增加谐振频率，另一方面可通过减小管的长度来增加谐振频率。

为了现在也能够通过肋固定将这种谐振管固定到至少一个中间基座上，谐振管必须设置有相对大的直径。由于如上所述的谐振频率和谐振管尺寸之间的相关性，如果谐振频率要保持恒定，则管直径的增加也需要增加管长度。通过规定用于谐振管的相对大的直径，因此在具有相对小的特定安装空间中的消音器可能出现问题。特别的，谐振管的必要长度可大于在消音器中可用的安装空间。

发明内容

本发明涉及表示上述类型的消音器改进的实施方式的问题，其特征特别在于一方面能够实现亥姆霍兹谐振器，而另一方面谐振管可通过形状和/或力配合连接而固定到限定了谐振腔的中间基座上。

根据本发明，该问题通过独立权利要求的主题来解决。有利的实施方式是从属权利要求的主题。

本发明是基于通过管套管的设置来延长谐振腔内的谐振管的总体思想。为此，将谐振腔内的谐振管端部插入到包管中。在这里，包管在背离中间基座的端部处封闭，谐振管穿透该中间基座。该包管具有大于谐振管在其端部区段中具有的外部横截面的内部横截面。由此，在包管和谐振管之间径向地形成了额外空间，通过它在谐振管和谐振腔之间产生了流体和声学耦合。在这方面，可将包管的长度加到谐振管的长度上。同样，额外空间的体积可加到由谐振管包围的体积中。因此，即使在谐振管相对大的横截面的情况下，也可实现用于谐振管的足够长度，以便在消音器中实现具有各自期望的谐振频率的亥姆霍兹谐振器。因此，也可实现用于将谐振管轴向地紧固在中间基座上的形状配合和/或力配合连接。

一个实施方式是有利的，其中包管通过与中间基座轴向间隔开的单独形状和/或力配合连接轴向地紧固到谐振管上。特别的，可以规定包管仅仅固定在谐振管上，使得其在谐振腔中相对于其余的壳体径向和轴向地间隔开。

其可替代地，还能将包管固定到壳体上，使得其不与谐振管有任何连接。特别的，谐振管随后以独立的方式终止于包管中。在这种情况下，包管也可以独立的方式终止于谐振腔中。

在另一替代方案中，可以规定包管相对于谐振管以非接触的方式设置，并且相对于谐振管径向间隔地支撑在中间基座上。这可简化生产。

相应的形状和/或力配合连接可通过谐振管和/或中间基座在连接区域中的塑性变形来产生。

在另一个特别有利的实施方式中，包管可向上突出到中间基座中，并且与此一起可通过形状和/或力配合连接轴向地紧固到谐振管上。因此，更大的轴向安装长度可用于包管。此外，简化了生产。

有利地，相应的形状和/或力配合连接可具有形成在中间基座上或者分别形成在包管上的环形挡圈，该环形挡圈在圆周方向上围绕谐振管。同样，相应的形状和/或力配合连接可具有形成在谐振管上的两个肋，其轴向地设置在相应的环形挡圈的两侧上，用于将环形挡圈轴向地紧固到谐振管上。在这里有利地，肋的外部横截面大于相应环形挡圈的内部横截面。因此，相应的环形挡圈由两个肋通过形状配合轴向地与谐振管固定。这种形状和/或力配合连接也可指定为肋固定。该肋可通过谐振管的塑性变形产生，例如通过液压内部高压变形法。在此，轴向位于肋之间的谐振管的区域也可可选地以塑料方式径向地扩宽，因此可进行校准，以便用环形挡圈压住它。用于生产这种肋固定件的机器例如由加拿大的安大略省剑桥的Upland Technologies Inc.公司提供，以“RidgeLock-Machine”命名。

在这种肋固定件内，相应的环形挡圈可轴向地位于径向地在谐振管的外侧上的肋之间。至于为谐振管上的中间基座和包管提供共享的肋固定件，有利地只有一个环形挡圈在谐振管上径向地向外突出，而另一个环形挡圈则径向向外地放置在该环形挡圈上。

一个实施方式是优选的，其中包管的环形挡圈径向地设置在谐振管和中间基座的环形挡圈之间。

当包管设置为不与谐振管接触时，在另一实施方式中可规定中间基座的环形挡圈形成在圆周方向上围绕谐振管的中间基座的U形边缘区域的内U形腿，其中所述包管径向地支撑在背离所述谐振管的一侧上的该边缘区域的外U形腿上。然后，将两个U形腿彼此连接的U形基座面向额外空间并轴向地界定后者。由此，实施方式的结果是特别简单的实现。

在另一个有利的实施方式中，包管可在其背离由谐振管贯穿的中间基座的端部处通过壳体或者其相应的套管或者通过轴向限定谐振腔的另外的中间基座而轴向地封闭。在谐振管和额外空间之间的连通连接可在这里特别简单地实现，因为谐振管设置有相对于包管的该封闭端轴向间隔开的开口端。

可代替地，包管可在其远离由谐振管贯穿的中间基座的端部处通过紧固到包管的单独盖而轴向地封闭。在这种情况下，谐振管承载该包管，而具有该盖的包管相对于壳体间隔开，因此没有接触。由此，可防止热引起的应力，其可在包管一方面支撑在壳体上并且另一方面支撑在谐振管上时发生。

在有利的实施方式中，中间空间可通过位于谐振管的端部区域中的近侧连接而与谐振管流体地连接，并且可通过由此轴向间隔开的远侧连接与谐振腔流体地连接，该远侧连接位于远离谐振管端部的区域中的包管上。近侧连接和远侧连接之间的轴向距离对应于谐振管的延长，这通过包管实现。有利地，额外空间不具有与谐振管和谐振腔的任何进一步的流体连接，使得仅提供近侧连接和远侧连接。因此，谐振管和谐振腔之间的声学耦合通过近侧连接、通过中间空间和通过远侧连接而发生。

根据有利的进一步发展，近侧连接可由包管的封闭端和谐振管的开口端之间的间隙形成。另外可替代地，近侧连接可由形成在管上的穿孔形成，其中谐振管的端部是封闭的。特别的，可提供共用的盖用于封闭谐振管的端部和包管的端部，该共用的盖固定在谐振管和/或包管上。例如，这样的盖可用相应的管挤压或卡住或折边。

在另一个进一步的发展中，远侧连接可由形成在包管上的穿孔形成。

相应的穿孔可具有在圆周方向上分布的多个开口。

基本上，对于消音器的壳体考虑任何期望的结构形式，例如半壳结构、缠绕结构、管或筒结构。因此，在优选实施例中，可设置壳体的套管由沿圆周方向延伸的护套形成，其中壳体的轴向端分别由相对于护套分离的端部基座形成。中间基座则轴向地设置在这些端部基座之间并且相对于它们间隔开。可替代地，也可想到一个实施方式，其中套管由两个半壳形成，这两个半壳也形成壳体的轴向端部。

附图说明

本发明的其它重要特征和优点将从从属权利要求、附图和借助附图的相关附图描述中得出。

应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，上述特征以及下面要进一步解释的特征不仅能够以相应指示的组合使用，而且能够以其它组合或单独使用。

本发明的优选示例实施方式在附图中示出，并且在下面的描述中进一步解释，其中相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。

这里分别示意性地示出，

图1是消音器的纵向截面的大大简化的示意图，

图2是在亥姆霍兹谐振器的区域中的大大简化的截面图，

图3-5分别是不同实施方式中的亥姆霍兹谐振器在包管区域中的放大截面图，

图6是图2的剖视图，但是在另一个实施方式中。

具体实施方式

根据图1，适用于内燃机，优选是道路车辆的内燃机的排气系统的消音器1包括壳体2，其纵向中心轴线3限定了轴向方向4，其在附图中由双箭头表示。壳体2可具有任何期望的角度和无角度的横截面，例如矩形、正方形、圆形或椭圆形或卵形横截面。壳体2具有在圆周方向上环绕的套管5和两个轴向端部6。壳体2例如可通过缠绕结构或通过筒或管结构制成。然后，根据图1中所示的实施例，套管5由在圆周方向上以封闭的方式是圆周的护套43形成。在轴向端部6处，然后设置端部基座44，其在两个轴向端部6处封闭壳体2。显然壳体2基本上也可通过半壳结构制造。然后，至少两个端部壳体44是不存在的。

消音器1可在壳体2内具有至少一个中间基座7，8，9，10，其轴向地设置在两个端部6之间或者分别在端部基座44之间，并且由套管5或者分别由护套43围绕。在图1的实施例中，其示出了设置有四个中间基座7，8，9，10，基本上只需要设置有附图标记7的中间基座7，而基本上可省略其它中间基座8，9，10。随后，为更好的区分，根据它们在图1中从右到左的顺序，这些中间基座也可表示为第一中间基座7、第二中间基座8、第三中间基座9和第四中间基座10。

消音器1包括亥姆霍兹谐振器11，其在消音器1的操作期间不流通废气。亥姆霍兹谐振器11具有谐振腔12和谐振管13。在消音器1的操作期间废气流通的区域14通过谐振管13与谐振腔12声学地且流体地耦合。谐振腔12由套管5或者分别由护套43径向地限定，并且轴向地在一侧上由所述第一中间基座7限定。谐振腔12轴向地在另一侧上例如由壳体2限定，在所示出的实施例中由端部基座44限定。谐振管13穿过第一中间基座7并且通过形状和/或力配合连接15轴向地紧固在第一中间基座7上，该形状和/或力配合连接15将在下面参照图2-6作进一步解释。

在图1的实施例中，膨胀室16或吸收室16轴向地邻接谐振腔12。吸收室16与膨胀室16的不同之处在于吸收室16填充有吸声材料。膨胀室16或相应的吸收室16由第一中间基座7和第二中间基座8轴向地限定，并且径向地由套管5或者相应的护套43限定，并且完全由谐振管13穿透。因此，谐振管13也穿透第二中间基座8，其中第二中间基座8也可通过形状配合和/或力配合连接15紧固在谐振管13上。

此外，在壳体2中形成有入口腔17，入口管42通入该入口腔17中，为此，该入口管42穿过护套43。连接管18将入口腔17与偏转腔19连接。偏转腔19由护套43径向地限定，并且轴向地由另一端部基座44和第四中间基座10限定。第四中间基座10在这里配备有穿孔20，由此偏转腔19与出口腔21流体地连接，出口管22从其引出。出口管22穿过第四中间基座10和另一端部基座44。在这里，出口管22可分别通过形状和/或力配合连接15固定在端部基座44和中间基座10上。

出口腔21由护套43径向地限定，并且轴向地由第三中间基座9和第四中间基座10限定。连接管18穿过第三中间基座9和第四中间基座10，并且可分别通过形状和/或力配合连接15紧固在第三中间基座9和第四中间基座10上。焊接连接可优选用于入口管42与护套43的连接以及用于出口管22与相应的端部基座44的连接，以便以实现必要的紧密性。

在排气系统的操作期间，在图1中由箭头表示的废气流23通过消音器1产生。由此流过的区域14包括入口管42、入口腔17、连接管18、偏转腔19、出口腔21和出口管22。谐振管13流体地连接到入口腔17，使得谐振腔12经由谐振管13声学地连接到引导废气的区域14。膨胀室16或相应的吸收室16可通过穿孔连接到引导废气的区域14，直接通过形成在第二中间基座8中的穿孔或间接通过形成在第一中间基座7中的穿孔或者通过在膨胀室16内或相应在吸收室16内的谐振管13上形成的穿孔。优选地，在此提供的是谐振管13在膨胀室16或吸收室16内是未穿孔的，并且轴向地限定谐振腔12的第一中间基座7同样是未穿孔的。

根据图1-6，谐振腔12中的谐振管13配备有包管24，谐振管13的端部25轴向插入其中。因此，包管24包围端部25。此外，包管24在背离第一中间基座7的端部26处封闭。包管24的内部横截面和谐振管13的外部横截面在端部25中彼此协调，使得在包管24和谐振管13之间径向地形成额外空间27。该额外空间27一方面与谐振管13流体和声学地连接，另一方面与谐振腔12相连。因此，谐振管13通过该中间空间27与谐振腔12流体和声学地连接。

而在图1所示的简化实施方式中，包管24以独立的方式终止于谐振腔12中，使得其不与谐振管13连接。图2-5示出了优选实施方式，其中包管24紧固到谐振管13上。另一方面，在图6的实施例中，包管24紧固到中间基座7上。优选地，形状和/或力配合连接15用于将谐振管13轴向地紧固到包管24上。在图2和3的实施例中，用于将包管24紧固到谐振管13的形状和/或力配合连接15在此以轴向间隔开的方式形成，并且因此相对于形状和/或力配合连接15是独立的，由此第一中间基座7紧固到谐振管13上。此外，在图2中可以看出，谐振管13通过另一形状和/或力配合连接15牢固地轴向连接到第二中间基座8。

在图4和5的实施方式中，包管24轴向地向上延伸到第一中间基座7中。因此，包管24与该第一中间基座7一起可通过共同的形状和/或力配合连接15紧固到谐振管13上。

在这里所示的实施方式中，相应的形状和/或力配合连接15实施为肋固定。为此，环形挡圈28，29，30分别形成在相应的中间基座7，8上和包管24上。第一中间基座7示出了环形挡圈28。环形挡圈29形成在包管24上。根据图2，环形挡圈30形成在第二中间基座8上。相应的环形挡圈28，29，30在其圆周方向上围绕谐振管13。此外，下面也用15表示的相应肋固定包括在谐振管13上的两个径向向外突出的珠状肋31或相应的32肋或相应的33肋。肋31轴向地形成第一中间基座7的环形挡圈28的两侧上。肋32轴向地设置在包管24的环形挡圈29的两侧上。肋33轴向地设置在第二中间基座8的环形挡圈30的两侧上。在图4的实施例中，第一中间基座7的环形挡圈28和包管24的环形挡圈29设置在两个肋31之间。肋31，32，33与环形挡圈28，29，30配合，使得相应的环形肋31的外径大于与其轴向固定的分别相关的环形挡圈28，29，30的内径。

在这里所示的优选实施例中，肋31，32，33分别配置为在谐振管13的圆周方向上以环形方式是圆周的环形肋。可替代地，这些肋31，32，33也可通过沿谐振管13的圆周方向分布的多个肋段来实现。

肋31，32，33例如可通过塑性变形方法形成在谐振管13上，而环形挡圈28，29，30已推到谐振管13上。在这里，同时可在谐振管13的外侧和相应的环形挡圈28，29，30的内侧之间发生径向挤压。塑性变形例如可通过液压内部高压变形方法实现。同样，考虑机械变形方法，例如上面进一步提到的Upland Technologies Inc.公司的RidgeLock方法。

根据图4，可提供包管24的环形挡圈29径向地设置在谐振管13和中间基座7的环形挡圈28之间。然而，基本上也可设想相反的设置。为此，中间基座4的环形挡圈28必须在相反的方向上成角度。

在图1和2的实施例中，包管24在其背离第一中间基座7的其端部26处通过端部基座6轴向地封闭。与此相反，图3-5示出了这样的实施方式，其中包管24在背离中间基座7的该端部26处通过盖34轴向地封闭。在这些实施方式中，进一步提供了通过盖34，设置在包管24中的谐振管13的端部35也同时轴向地封闭。与此相反，在图1和2的实施例中，谐振管13的所述端部35轴向地打开。

额外空间27一方面通过近侧连接36与谐振管13轴向地流体连接，而另一方面通过远侧连接37与谐振腔12轴向地流体连接。近侧连接36位于谐振管13的端部35的区域中，端部35设置在包管24中。另一方面，远侧连接37位于包管24上，即，在与所述谐振管13的端部35轴向地间隔开的区域中。有利地，除了远侧连接37之外，包管24没有进一步与谐振腔12另外流体地连接。除了近侧连接36之外，谐振器管13也不另外与额外空间27流体地连接。

在图1、2和6的实施例中，近侧连接36由轴向间隙38形成，其轴向地形成在包管24的封闭端26和谐振管35的开口端之间。

在图3-5的实施例中，另一方面，近侧连接36由形成在谐振管13上的穿孔39形成。在这些实施例中，谐振管13的端部35轴向地封闭。

在图1的实施例中，远侧连接37由径向间隙40形成。与此相反，在图2-6中，远侧连接37分别由形成在包管24中的穿孔41形成。

在图1和6所示的实施方式中，包管24相对于谐振管13以非接触的方式设置。然而在图1的实施例中，其以独立的方式终止在面向中间基座7的端部处，并且因此相对于中间基座7轴向地间隔开。在图6的实施例中，它支撑在中间基座7上，即相对于谐振管13以径向间隔开的方式。此外，在图6中提供了中间基座7具有U形边缘区域46，其在圆周方向上包围由谐振管13穿过的贯通开口48。因此，边缘区域46也在圆周方向上包围谐振管13。边缘区域46在轮廓上具有径向向内的内U形腿45、径向向外的外U形腿47和U形基座49，其将两个U形腿45，47彼此连接。U形基座49在这里面向中间空间27。因此，内U形腿45形成中间基部7的上述环形挡圈28。该包管24轴向地放置在边缘区域46上并且径向地支撑在外U形腿47上。轴向地相对于边缘区域46，在端部基座44上形成凹部50，该凹部形成环形肩部51。同样地，包管24轴向地放置在该环形肩部51上并且径向地支撑在该环形肩部51上。

Claims (15)

1.用于内燃机的排气系统的消音器，

- 具有壳体（2），其具有在圆周方向上延伸的套管（5），

- 具有亥姆霍兹谐振器（11），其具有谐振腔（12）和谐振管（13），

- 其中所述谐振腔（12）由所述套管（5）径向地限定，并且轴向地由中间基座（7）限定，所述中间基座轴向地设置在所述壳体（2）的两个轴向端部（6）之间，

- 其中所述谐振管（13）穿过所述中间基座（7）并且通过形状和/或力配合连接（15）轴向地紧固在中间基座（7）上；

- 其中所述谐振腔（12）中的所述谐振管（13）配备有包管（24），包管（24）包围所述谐振管（13）的端部（25），并且在背离中间基座（7）的端部（26）处封闭，

- 其中所述谐振管（13）通过径向地形成在所述包管（24）和所述谐振管（13）之间的中间空间（27）与所述谐振腔（12）流体地连接。

2.根据权利要求1所述的消音器，

其特征在于：

包管（24）通过形状和/或力配合连接（15）轴向地紧固到谐振管（13）上。

3.根据权利要求1或2所述的消音器，

其特征在于：

包管（24）向上突出到中间基座（7）中，并且与所述中间基座（7）一起通过形状和/或力配合连接（15）轴向地紧固到谐振管（13）上。

4.根据权利要求1所述的消音器，

其特征在于：

所述包管（24）相对于所述谐振管（13）以非接触方式设置，并且相对于所述谐振管（13）径向地间隔开，支撑在所述中间基座（7）上。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的消音器，

其特征在于：

相应的形状和/或力配合连接（15）具有形成在中间基座（7）和/或包管（24）上的环形挡圈（28，29），所述环形挡圈在圆周方向上围绕谐振管（13），以及形成在谐振管（13）上用于将环形挡圈（28，29）轴向紧固到谐振管（13）上的两个肋（31，32）轴向地设置在相应的环形挡圈（28，29）的两侧上，并且其外径大于相应的环形挡圈（28，29）的内径。

6.根据权利要求3或5所述的消音器，

其特征在于：

包管（24）的环形挡圈（29）径向地设置在谐振管（13）和中间基座（7）的环形挡圈（28）之间。

7.根据权利要求4或5所述的消音器，

其特征在于：

- 中间基座（7）的环形挡圈（28）形成在圆周方向上围绕谐振管（13）的中间基座（7）的U形边缘区域（46）的内U形腿（45），

- 包管（24）径向地支撑在所述边缘区域（46）的外U形腿（47）上。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的消音器，

其特征在于：

所述包管（24）在其背离所述中间基座（7）的端部（26）处通过所述壳体（2）或通过轴向地限定所述谐振腔（12）的另一中间基座轴向地封闭。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的消音器，

其特征在于：

在背离中间基座（7）的端部（26）处的包管（24）由紧固到包管（24）的盖（34）轴向地封闭。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的消音器，

其特征在于：

额外空间（27）经由位于谐振管（13）的端部（35）的区域中的近侧连接（36）与谐振管（13）流体地连接，并且通过与所述近侧连接（36）轴向地间隔开的远侧连接（37）与所述谐振腔（12）流体地连接，所述远侧连接（37）位于在远离谐振器（13）的端部（35）的区域中的包管（24）上。

11.根据权利要求10所述的消音器，

其特征在于：

近侧连接（36）由在包管（24）的封闭端（26）和谐振管（13）的开口端（35）之间的间隙（38）形成。

12.根据权利要求10所述的消音器，

其特征在于：

所述近侧连接（36）由形成在所述谐振管（13）上的穿孔（39）形成，其中所述谐振管（13）的端部（35）是封闭的。

13.根据权利要求12所述的消音器，

其特征在于：

设置了用于封闭谐振管（13）的端部（35）和所述包管（24）的端部（26）的共用盖（34），共用盖（34）紧固到谐振管（13）和/包管（24）上。

14.根据权利要求10-13中任一项所述的消音器，

其特征在于：

远侧连接（37）由形成在包管（24）中的穿孔（41）形成。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的消音器，

其特征在于：

- 壳体（2）的套管（5）由沿圆周方向延伸的护套（43）形成，其中壳体（2）的轴向端部（6）分别由端部基座（44）形成，所述端部基座（44）相对于护套（43）是独立的，

- 套管（5）由两个半壳组成，其还形成壳体（2）的轴向端部（6）。