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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Abgasschalldämpfer
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Abgasschalldämpfer dieser Art werden insbesondere
dazu verwendet, einerseits bei kleinen Abgasdurchsätzen niederfrequente
Geräusche
relativ stark zu dämpfen
und andererseits bei größeren Abgasdurchsätzen einen übermäßigen Gegendruckanstieg
und somit einen Leistungsverlust der jeweiligen Brennkraftmaschine
zu vermeiden.
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Aus der
DE 195 03 322 A1 ist ein
derartiger Abgasschalldämpfer
bekannt, der ein Gehäuse
mit einer Gaszuleitung und einer Gasableitunq aufweist. Dabei ist
der Gaszuleitung eine Ventilanordnung zugeordnet, die in Abhängigkeit
wenigstens eines Parameters den Eintrittsquerschnitt für das in
das Gehäuse
eintretende Abgas verändert.
Die Ventilanordnung weist dabei einen über eine Überdruckdose verstellbar angetriebenen
Ventilteller auf, der in einer Ausgangsstellung mittels einer Schraubendruckfeder
ein Austrittsende der Gaszuleitung axial verschließt. Die Überdruckdose
ist über
eine Druckleitung mit der Gaszuleitung kommunizierend verbunden,
so daß der
Ventilteller in Abhängigkeit
des Abgasgegendrucks, also des im anströmenden Abgas herrschenden Drucks,
mehr oder weniger vom Austrittsende der Gaszuleitung abhebt. Der
bekannte Abgasschalldämpfer
besitzt einen relativ aufwendigen Aufbau, da die Überdruckdose
außerhalb
des Gehäuses
des Abgasschalldämpfers
angeordnet ist, so daß eine
Kolbenstange zur Betätigung
des Ventiltellers das Gehäuse
abgedichtet durchdringen muß.
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Desweiteren müssen bei der Montage und Herstellung
des bekannten Abgasschalldämpfers
relativ enge Toleranzen eingehalten werden, um eine ordnungsgemäße Funktion
gewährleisten
zu können.
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Aus der
DE 197 29 666 A1 ist ein
weiterer Abgasschalldämpfer
der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die Ventilanordnung
einen durch ein Wellrohr angetriebenen Ventilteller aufweist. Ein
fixes Ende des Wellrohrs ist dabei in eine Aussparung des Gehäuses des
Abgasschalldämpfers
eingesetzt, wobei das Innere des Wellrohrs über eine im Schalldämpfergehäuse ausgebildete Öffnung mit
der Atmosphäre
in Verbindung steht. Desweiteren wird der Ventilteller mit Federmitteln
in Schließrichtung
gegen das Austrittsende der Gaszuleitung vorgespannt. In Abhängigkeit
des im Gehäuse
herrschenden Abgasdrucks wird der Ventilteller axial verstellt,
um so den Eintrittsquerschnitt für
das in das Gehäuse
eintretende Abgas zu verändern.
Zwar ist bei dieser Anordnung die Betätigungseinrichtung für den Ventilteller im
Inneren des Gehäuses
angeordnet, jedoch können
auch hier Dichtungsprobleme auftreten, da das Innere des Wellrohrs über die
genannte Gehäuseöffnung mit
der Atmosphäre
kommunizieren muß.
Dementsprechend besitzt auch dieser bekannte Abgasschalldämpfer einen
relativ aufwendigen Aufbau. Auch bei diesem Abgasschalldämpfer müssen bei der
Herstellung und Montage relativ enge Toleranzen eingehalten werden,
um eine ordnungsgemäße Funktion
der Ventilanordnung gewährleisten
zu können.
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Das
U.S.-Patent
5,801,343 offenbart einen Abgasschalldämpfer mit einer Ventilanordnung,
welche einen axial verstellbaren Ventilkörper aufweist, der sich einem
Endabschnitt einer Gaszuleitung annähern und sich von diesem entfernen
kann. Dazu ist der Ventilkörper
an einem Ende einer axial verschiebbaren Führungsstange angeordnet, welche
an ihrem anderen Ende mit einem in einem Zylinder geführten Kolben
verbunden ist.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit
dem Problem, für
einen Abgasschalldämpfer
der eingangs genannten Art einen relativ einfach realisierbaren
Aufbau anzugeben.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken,
zum Steuern des Eintrittsquerschnitts einen Ventilkörper zu
verwenden, der in einem am Austrittsende der Gaszuleitung befestigten
Führungsgehäuse axial
verstellbar gelagert ist. Durch diese Bauweise ergibt sich durch
die Befestigung des Führungsgehäuses am
Austrittsende der Gaszuleitung automatisch die gewünschte Positionierung
für den Ventilkörper, so
daß die
Einhaltung von Montagetoleranzen vereinfacht ist. Darüber hinaus
ist es möglich, die
komplette Ventilanordnung innerhalb des Gehäuses des Abgasschalldämpfers unterzubringen,
so daß Dichtungsprobleme
vermieden werden können.
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Bei einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
können
Führungsgehäuse, Ventilkörper und
Antriebsmittel der Ventilanordnung als komplett montierbare Einheit
ausgebildet sein. Durch diesen Vorschlag bildet die Ventilanordnung
eine im Rahmen einer Vormontage montierbare Baugruppe, wodurch sich
die Einhaltung von Herstellungs- und Montagetoleranzen vereinfacht.
Desweiteren wird der Einbau dieser kompletten Einheit im Abgasschalldämpfer deutlich
vereinfacht.
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Bei einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
kann der Ventilkörper
aerodynamisch so geformt sein, daß am Ventilkörper eine
Strömungsumlenkung
um etwa 180° erfolgt.
Durch diese Bauweise kann die kinetische Energie des anströmenden Abgases
durch Impulsübertragung
zur Einleitung einer Öffnungskraft
genutzt werden, die den Ventilkörper
vom Austrittsende der Gaszuleitung zu entfernen sucht. Diese Bauform
eignet sich in besonderer Weise für eine rein passiv arbeitende
Ventilanordnung, die den Eintrittsquerschnitt in Abhängigkeit
des Abgasgegendrucks steuert.
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Bei einer speziellen Ausführungsform
kann der in der ersten Endstellung des Ventilkörpers vorliegende minimale
Eintrittsquerschnitt so gewählt
sein, daß durch
diesen minimalen Eintrittsquerschnitt Abgas in das Gehäuse einströmen kann.
Mit anderen Worten, das Austrittsende der Gaszuleitung ist in der ersten
Endstellung des Ventilkörpers
nicht verschlossen, sondern gewährleistet
auch bei minimalem oder fehlendem Abgasgegendruck einen vorbestimmten, frei
durchströmbaren
Eintrittsquerschnitt. Durch diese Bauweise können unterhalb eines vorbestimmten Abgasgegendrucks
Ventilbewegungen unterdrückt werden,
die beispielsweise Ursache für
eine Geräuschentwicklung
sein können.
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Bei einer anderen Ausführungsform
können ein
erster Angriffsbereich für
eine den Ventilkörper
in seine erste Endstellung antreibende Schließkraft der Antriebsmittel bezüglich der
Anströmrichtung,
mit welcher der Ventilkörper
vom durch die Gaszuleitung zugeführten
Abgas beaufschlagt wird, stromauf eines zweiten Angriffsbereichs
für eine
von der Anströmung
erzeugten und den Ventilkörper
in seine zweite Endstellung antreibenden Öffnungskraft angeordnet sein,
derart, daß sich
der Ventilkörper
axial ausrichtet, wenn Schließkraft
und Öffnungskraft
gleichzeitig daran angreifen. Durch diese besondere Bauweise kann
sich der Ventilkörper
durch die daran angreifenden Strömungskräfte selbsttätig ausrichten,
wodurch ein Kippen oder Verkanten oder Verklemmen des Ventilkörpers im
Führungsgehäuse verhindert
wird.
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Bei einer besonderen Ausführungsform
können
die Antriebsmittel eine Schraubendruckfeder aufweisen, die sich
einenends an einem dem Austrittsende der Gaszuleitung gegenüberliegenden
Boden des Führungsgehäuses und
anderenends an einer diesem Boden zugewandten Rückseite des Ventilkörpers abstützt und
die den Ventilkörper
entgegen dem Abgasdruck des ausströmenden Abgases in Richtung
der ersten Endstellung antreibt. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere
zur Realisierung einer rein passiv arbeitenden Ventilanordnung, bei
der lediglich das Kräftegleichgewicht
zwischen Federkraft und Strömungskraft
die Position des Ventilkörpers
bestimmt .
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Zusätzlich oder alternativ können die
Antriebsmittel ein Stellglied aufweisen, das am Ventilkörper angreift
und diesen parameterabhängig
aktiv verstellt. Bei dieser Ausführungsform
kann die Steuerung des Ventilkörpers
besonders einfach auch unabhängig
vom Abgasgegendruck durchgeführt
werden. Ebenso ist eine andere, beliebige Abhängigkeit vom Abgasgegendruck
wählbar.
Beispielsweise kann das Stellglied den Ventilkörper in Abhängigkeit wenigstens eines der
folgenden Parameter durchführen:
Abgasgegendruck, Abgastemperatur, Motordrehzahl, Motorlast, Lautstärke, Klang
des Mündungsgeräusches.
Durch die Berücksichtigung
von wenigstens einem dieser Parameter kann das Dämpfungsverhalten des Schalldämpfers optimiert
werden. Als Stellglied kann beispielsweise eine Unterdruckdose oder Überdruckdose
oder ein elektrischer Antrieb verwendet werden.
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Gemäß einer besonderen Weiterbildung können Ventilkörper und
Schraubendruckfeder hinsichtlich ihrer Eigenfrequenzen so abgestimmt
sein, daß sie
bei vorbestimmten Frequenzen als akustischer Tilger wirken. Durch
diese Bauweise werden Ventilköper
und Schraubendruckfeder bei bestimmten, zu bedämpfenden Frequenzen zu gegenphasigen
Resonanzschwingungen angeregt, wodurch sich eine starke Dämpfungswirkung
einstellt.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und
aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, daß die vorstehend
genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur
in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen
der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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- 1 eine
Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Abgasschalldämpfer bei
einer ersten Ausführungsform,
wobei ein Ventilkörper
seine erste Endstellung einnimmt,
- 2 eine Schnittansicht
wie in 1, jedoch bei einer
anderen Ausführungsform,
wobei der Ventilkörper
seine zweite Endstellung einnimmt,
- 3 eine Ansicht wie
in 1, jedoch bei einer dritten
Ausführungsform,
und
- 4 eine perspektivische
Ansicht auf eine Einheit aus Führungsgehäuse, Ventilkörper und
Antriebsmitteln nach der Erfindung.
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Entsprechend den 1 bis 3 weist
ein erfindungsgemäßer Abgasschalldämpfer 1 ein
Gehäuse 2 auf,
das einen Innenraum 3 besitzt und in das eine Gaszuleitung 9 und
eine Gasableitung 5 einmünden. Optional kann außerdem eine
Trennwand 6 im Gehäuse 2 ausgebildet
sein, die den Innenraum 3 von einer Kammer 7 trennt,
in der Dämpfungsmaterial
untergebracht sein kann. Im Bereich dieser Kammer 7 kann
die Gaszuleitung 4 perforiert ausgebildet sein; in 2 sind entsprechende Öffnungen 8 angedeutet.
Zusätzlich
oder alternativ kann auch die Trennwand 6 perforiert ausgebildet
sein.
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Die Gaszuleitung 4 endet
im Innenraum 3 mit einem Austrittsende 9, dem
eine Ventilanordnung 10 zugeordnet ist. Diese Ventilanordnung 10 besitzt
ein Führungsgehäuse 11,
das sich koaxial zu einer Achsrichtung 12 der Gaszuleitung 4 erstreckt.
Das Gehäuse 11 ist
in radialer Richtung gasdurchlässig
ausgestaltet und ist an einem, der Gaszuleitung 4 zugewandten
Ende 13 am Austrittsende 9 der Gaszuleitung 4 befestigt.
Vorzugsweise ist das Führungsgehäuse 11 am
Austrittsende 9 angeschweißt; ebenso ist es möglich, das
Führungsgehäuse 11 auf
eine beliebige andere Weise am Austrittsende 9 zu befestigen,
wobei die gewählte
Befestigungsmethode den im Abgasschalldämpfer 1 auftretenden
Temperaturen standhalten muß.
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Die Ventilanordnung 10 weist
außerdem
einen Ventilkörper 14 auf,
der im Inneren des Führungsgehäuses 11 axial
verstellbar gelagert ist. Dementsprechend verläuft die in 1 durch einen Doppelpfeil 15 symbolisch
dargestellte Verstellrichtung bzw. Verstellbarkeit des Ventilkörpers 14 parallel
zu einem Endabschnitt 16 der Gaszuleitung 4, der
das Austrittsende 9 aufweist und an dem das Führungsgehäuse 11 befestigt
ist. Dies hat zur Folge, daß die Verstellrichtung 15 des
Ventilkörpers 14 parallel
zu einer Anströmrichtung 17 verläuft, mit
der die dem Abgasschalldämpfer 1 zugeführten Abgase
durch die Gaszuleitung 9 strömen und auf den Ventilkörper 14 treffen.
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Die Ventilanordnung 10 umfaßt außerdem Antriebsmittel 18,
die in den hier gezeigten Ausführungsbeispielen
eine Schraubendruckfeder 19 aufweisen können. Diese Schraubendruckfeder 19 stützt sich
einenends an einem Boden 21 ab, der an einem vom Austrittsende 9 abgewandten
Ende 20 des Führungskäfigs 11 ausgebildet
ist. Anderenends stützt
sich diese Schraubendruckfeder 19 an einer diesem Boden 21 gegenüberliegenden
Rückseite 22 des
Ventilkörpers 14 ab.
Die Schraubendruckfeder 19 spannt den Ventilkörper 14 in
seine in den 1 und 3 gezeigte erste Endstellung
vor. Während
diese Endstellung dem Austrittsende 9 der Gaszuleitung 4 angenähert ist,
befindet sich der Ventilkörper 14 in seiner
in 2 gezeigten zweiten
Endstellung in einer vom Austrittsende 9 maximal entfernten
Position.
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Der Ventilkörper 14 besitzt einen
zentralen kegel- oder kegelstumpfförmigen Dom 23, der
in der ersten Endstellung des Ventilkörpers 14 gemäß den 1 und 3 in das Austrittsende 9 der
Gaszuleitung 4 axial hineinragt. Desweiteren besitzt der
Ventilkörper 19 eine
den Dom 23 ringförmig
umschließende, zum
Austrittsende 9 hin offene U-förmige Rinne 24, deren
radial innenliegende Innenwand durch die Außenwand des Doms 23 gebildet
ist und deren radial außenliegende
Außenwand
parallel zur Achsrichtung 12 verläuft und im Inneren des Führungsgehäuses 11 axial
gleitend verstellbar gelagert ist. Dabei stützt sich die Außenwand
der Rinne 24 bzw. die Außenwand des Ventilkörpers 14 mit
mehr oder weniger Spiel am Führungsgehäuse 11 radial
ab. Auf diese Weise ist der Ventilkörper quasi "schwimmend" im Führungskäfig 11 gelagert. In
der ersten Endstellung übergreift
die Rinne 24 in radialer Richtung das Austrittsende 9,
das heißt
das Austrittsende 9 ragt in die Rinne 24 hinein.
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Die spezielle Formgebung des Ventilkörpers 14 bewirkt
eine Strömungsumlenkunq
der Gasströmung 17,
die aus dem Gaszulauf 4 auf den Ventilkörper 14 auftrifft,
um etwa 180°.
Durch diese Umkehrung der Strömungsrichtung
erfolgt eine Impulsübertragung
auf den Ventilkörper 14,
wodurch dieser mit einer Öffnungskraft
beaufschlagt ist, die den Ventilkörper 14 von der Austrittsöffnung 9 zu
entfernen sucht. Dieser Öffnungskraft
wirkt die Rückstellkraft oder
Schließkraft
der Schraubendruckfeder 19 entgegen.
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In der ersten Endstellung des Ventilkörpers 14 liegt
ein minimaler Eintrittsquerschnitt für die über die Gaszuleitung 4 zugeführten Abgase 17 vor.
Im Unterschied dazu liegt bei der zweiten Endstellung des Ventilkörpers 14 ein
maximaler Eintrittsquerschnitt für
die über
die Gaszuleitung 4 zugeführten Abgase 17 vor.
Entsprechend den 1 und 3 ist die erste Endstellung
des Ventilkörpers 14 so
gewählt, daß der dann
vorliegende minimale Eintrittsquerschnitt nicht Null ist, sondern
einen Strömungsweg realisiert,
durch den die über
die Gaszuleitung 4 zugeführten Abgase 17 in
das Innere
3 des Gehäuses 2 einströmen können. Dieser
Aufbau kann für
kleinere Abgasgegendrücke
hinsichtlich der Vermeidung einer Geräuschentwicklung vorteilhaft
sein.
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Die Ventilanordnung 10 des
erfindungsgemäßen Abgasschalldämpfers 1 arbeitet
wie folgt:
Bei kleinen Abgasgegendrücken, also bei kleinen Abgasgeschwindigkeiten
stromauf der Ventilanordnung 10 ist die von der Abgasströmung 17 auf
den Ventilkörper 14 übertragene Öffnungskraft
kleiner als die von der Schraubendruckfeder 19 erzeugte
Schließkraft,
so daß sich
der Ventilkörper 19 in
seiner ersten Endstellung befindet und der minimale Eintrittsquerschnitt
herrscht. Mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit
bzw. mit zunehmendem Abgasgegendruck steigt die Öffnungskraft am Ventilkörper 14,
so daß ab
einem vorbestimmbaren Abgasgegendruck der Ventilkörper 14 entgegen
der Federkraft der Schraubendruckfeder 19 in Richtung auf
seine zweite Endstellung mehr oder weniger verstellt wird.
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Damit es bei dieser Verstellbewegung
nicht zu einem Kippen und Verkanten des Ventilkörpers 14 im Führungsgehäuse 11 kommt,
ist ein erster Angriffsbereich 25, an dem sich die Schraubendruckfeder 19 am
Ventilkörper 19 abstützt, bezüglich der
Anströmrichtung 17 der
Abgase stromauf eines zweiten Angriffsbereichs 26 angeordnet,
an dem die von der Anströmung
erzeugte Öffnungskraft
im wesentlichem am Ventilkörper 19 angreift.
Im vorliegenden Fall ist dieser zweite Angriffsbereich 26 im
wesentlichen im Umkehrbereich der Rin ne 24 ausgebildet,
während der
erste Angriffsbereich im Zentrum des Doms 23 ausgebildet
ist. Durch diese Maßnahmen
erfolgt bei einer am Ventilkörper 14 durch
die Anströmung
erzeugten Impulskraft eine axiale Ausrichtung des Ventilkörpers 14,
die ein Kippen und somit Verkanten oder Verklemmen des Ventilkörpers im
Führungsgehäuse 11 verhindert.
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Es ist zu beachten, daß der Eintrittsquerschnitt
für das über die
Gaszuleitung 4 zugeführte Abgas
mit zunehmender Entfernung des Ventilkörpers 14 vom Austrittsende 9 der
Gaszuleitung 4 überproportional
stark zunimmt, wodurch ein übermäßiger Gegendruckanstieg
stromauf der Ventilanordnung 10 vermieden werden kann.
Bei großen
Abgasvolumenströmen
nimmt der Ventilkörper 14 seine zweite
Endstellung gemäß 2 ein. Hierbei ist bemerkenswert,
daß durch
eine entsprechende Dimensionierung der Ventilanordnung 10,
insbesondere des axialen Verstellwegs des Ventilkörpers 14,
in der zweiten Endstellung ein Zustand erreicht wird, der auch bei
einem ungedrosselten Schalldämpfer
auftritt, in dem im Inneren eine Strömungsumkehr erzwungen wird.
Insoweit reduziert sich die Drosselwirkung des Ventilkörpers 19;
es stellt sich (bei großen Volumenströmen) quasi
derselbe Strömungswiderstand
wie bei fehlender Ventilanordnung 10 ein.
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Während
bei den Ausführungsformen
der 1 und 3 die Gasableitung 5 ein
Ausströmen
der Abgase aus dem Inneren 3 des Gehäuses 2 etwa quer zur
Einströmrichtung 17 ermöglicht,
sind die bei der Ausführungsform
gemäß 2 vorgesehenen zwei Gasableitungen 5 so
orientiert, daß sie
ein Ausströmen der
Abgase aus dem Inneren 3 etwa in der Einströmrichtung
ermöglichen.
Es ist klar, daß grundsätzlich jede
beliebige Orientierung für
die ausströmenden
Abgase bzw. für
die Gasableitungen 5 realisierbar ist, insbesondere auch
eine solche, bei der die Abgase entgegen der Einströmrichtung
aus dem Gehäuse 2 ausströmen.
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Bei der Ausführungsform gemäß 2 können die Antriebsmittel 18 Führungsmittel
(27, 28) aufweisen, die eine radiale Abstützung der
Schraubendruckfeder 19 ermöglichen und dadurch ein seitliches
Ausbeulen der Schraubendruckfeder 19 verhindern. Diese
Führungsmittel
können
beispielsweise durch eine im Inneren der Schraubendruckfeder 19 angeordnete
zentrale Führungsstange 27 und/oder durch
eine die Schraubendruckfeder 19 radial außen umhüllende,
insbesondere teleskopische Führungshülse 28 gebildet
sein. Für
die Führungsstange 27 enthält der Dom 23 des
Ventilkörpers 14 eine
entsprechende Durchtrittsöffnung 29.
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Entsprechend 3 können
die Antriebsmittel 18 zusätzlich oder alternativ zur
Schraubendruckfeder 19 ein Stellglied 30 aufweisen,
das beispielsweise durch eine Druckdose, insbesondere Überdruckdose
oder Unterdruckdose, oder durch einen elektrischen Antrieb gebildet
sein kann. Dieses Stellglied 30 greift über eine Kolbenstange 31 am
Ventilkörper 14 an,
wodurch der Ventilkörper 14 durch
eine entsprechende Betätigung
des Stellglieds 30 axial verstellbar ist. Während bei
den Ausführungsformen der 1 und 2 die Ventilanordnung 10 rein
passiv arbeitet, kann die Ventilanordnung 10 bei der Ausführungsform
gemäß 3 aktiv betrieben werden. Dementsprechend
können
relativ beliebige Parameter für
die Steuerung der Ventilanordnung 10 verwendet werden.
Zweckmäßig sind
dabei Parameter, die Betriebszustände des Abgasschalldämpfers 1 und/oder
einer Brennkraftmaschine, in deren Abgasstrang der Abgasschalldämfer 1 angeordnet
ist, charakterisieren. Beispielsweise kann das Stellglied 30 eine
aktive Verstellung des Ventilkörpers 14 in
Abhängigkeit
wenigstens eines der folgenden Parameter bewirken Abgasgegendruck,
Abgastemperatur, Motordrehzahl, Motorlast, Lautstärke, Klang
des Mündungsgeräusches.
Die Berücksichtigung
dieser Parameter kann insbesondere kennfeldmäßig realisiert werden. Bei
dieser Bauweise ergeben sich somit vielfältige Abstimmungsmöglichkeiten
zur Optimierung der Wirkung des Schalldämpfers 1.
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4 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der Ventilanordnung 10, bei der Führungsgehäuse 11, Ventilkörper 19 und
die nur symbolisch dargestellte Schraubendruckfeder 19 der
Antriebsmittel 18 eine komplett montierbare Einheit bilden. Diese
Einheit kann im Rahmen einer Vormontage zusammengebaut werden, wobei
erforderliche Toleranzen relativ einfach eingehalten werden können. Der Einbau
in den Schalldämpfer 1 vereinfacht
sich dadurch.
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Bei der Ausführungsform gemäß 4 ist das Führungsgehäuse 11 als Käfig ausgebildet,
der mehrere, hier drei axial zueinander verlaufende Bänder oder
Stäbe 32 aufweist.
Diese Stäbe 32 sind
koaxial zur Achsrichtung 12 angeordnet und in Umfangsrichtung
vorzugsweise symmetrisch voneinander beabstandet angeordnet. Diese
Stäbe 32 liegen radial
außen
am Ventilkörper 14 an
und bilden die axiale Gleitführung
für den
Ventilkörper 14.
Die Bänder 32 sind über den
als Scheibe ausgebildeten Boden 21 miteinander verbunden,
an dem sich die Schraubendruckfeder 19 axial abstützt. Das
Führungsgehäuse 11 kann
an der vom Boden 21 abgewandten Seite einen Hülsenkörper 33 aufweisen,
an dem die Stäbe 32 befestigt
sind. Durch diese Bauweise kann die so gebildete Einheit besonders
einfach an der Gaszuleitung 4 befestigt werden.
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An einem radial vom Hülsenkörper 33 abstehenden
Ringkragen 34 können
in axialer Richtung mehrere Distanzelemente 35 in Axialrichtung
abstehen, an denen ein vorausgehender Rand 36 des Ventilkörpers 14 in
dessen erster Endstellung zur Anlage kommen können. Durch diese Distanzelemente 35 wird
der minimale Eintrittsquerschnitt definiert.
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Bei einer besonderen Ausführungsform
können
der Ventilkörper 14 und
die Schraubendruckfeder 19 so aufeinander abgestimmt werden,
daß ihre Eigenfrequenzen
oder Resonanzfrequenzen bei vorbestimmten spezifischen Frequenzen
das aus Feder 19 und Ventilkörper 14 gebildete
Schwingungssystem zu gegenphasigen Schwingungen anregen. Dadurch
wirken Ventilkörper 14 und
Schraubendruckfeder 19 als akustischer Tilger, der eine
starke Bedämpfung
der spezifischen Frequenzen ermöglicht.
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Der Abgasschalldämpfer 1 kann in einem Abgasstrang
einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ange ordnet
sein und dabei als Nachschalldämpfer
oder als Vorschalldämpfer dienen.
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Die Schraubendruckfeder 19 kann
hinsichtlich Vorspannung und Kennlinie so gewählt werden, daß sich ein
vorbestimmter Abgasgegendruck realisieren läßt. Bei der Auslegung der Schraubendruckfeder 19 können außerdem akustische
Belange von besonderer Bedeutung sein. Die Vorspannung der Schraubendruckfeder 19 könnte beispielsweise
bei der Vormontage durch ein zweiteiliges Führungsgehäuse 11 und durch kraftschlüssiges Anpassen
der Gehäuselänge sehr
genau eingestellt werden. Schraubendruckfedern 19 mit unterschiedlichen Drahtstärken und
Steigungen können
für den
gewünschten
Kraftverlauf passend zur Krafterzeugung des Ventilkörpers 14 ausgewählt werden.
Als Federwerkstoff kommen bevorzugt warmfeste Legierungen aus austenitischen
Edelstählen
oder Nickelbasislegierungen zum Einsatz. Sie sind bis zu einer Dauergebrauchstemperatur
von 600°C
erhältlich,
was den Einsatz im Nachschalldämpfer
bei allen üblichen
Motoren ermöglicht.
Bei entsprechender Strömungsführung, ohne
direktes Anblasen der Schraubendruckfeder 19 mit dem heißen Abgas,
ist auch ein Einsatz im Bereich eines Vorschalldämpfers in der Nähe des Motors
denkbar. Gegebenenfalls muß dann
ein keramischer Werkstoff für
die Schraubendruckfeder verwendet werden, wie z.B. Siliziumcarbid,
Siliziumnitrid, Borcarbid oder Aluminiumoxid.
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Durch geeignete Wahl des Abstandes,
der Führungslänge und
der Werkstoffpaarung zwischen Führungsgehäuse 11 und
Ventil körper 14 kann
ein Verklemmen und eine Geräuschentwicklung
zwischen diesen Bauteilen vermieden werden. Gleichzeitig kann ausreichend
Reibung gewährleistet
werden, um ein unerwünschtes
Schwingen bzw. Aufschaukeln der Bewegung aufgrund der pulsierenden Abgasströmung zu
vermeiden. Zweckmäßigerweise wird
hier bei der Abstimmung der Ventilkörpermasse, der Federkraft,
der Federkennlinie und der Anregungsfrequenz ein Zusammentreffen
von Resonanzen vermieden.
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- 1
- Abgasschalldämpfer
- 2
- Gehäuse
- 3
- Innenraum
von 2
- 4
- Gaszuleitung
- 5
- Gasableitung
- 6
- Trennwand
- 7
- Kammer
- 8
- Öffnung/Perforation
- 9
- Austrittsende
von 4
- 10
- Ventilanordnung
- 11
- Führungsgehäuse
- 12
- Längsachse
- 13
- erstes
Ende von 11
- 14
- Ventilkörper
- 15
- Verstellbewegung
von 14
- 16
- Endabschnitt
von 4
- 17
- Anströmrichtung
in 4
- 18
- Antriebsmittel
- 19
- Schraubendruckfeder
- 20
- zweites
Ende von 11
- 21
- Boden
von 11
- 22
- Rückseite
von 14
- 23
- Dom
- 24
- Rinne
- 25
- erster
Angriffsbereich
- 26
- zweiter
Angriffsbereich
- 27
- FührungsstangeR
- 28
- Führungshülse
- 29
- Durchtrittsöffnung
- 30
- Stellglied
- 31
- Kolbenstange
- 32
- Band/Stab
- 33
- Hülsenkörper
- 34
- Ringkragen
- 35
- Distanzelement
- 36
- vorausgehender
Rand von 14