DE102010015322B4

DE102010015322B4 - Schalldämpfer und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102010015322B4
Application number: DE201010015322
Authority: DE
Inventors: Arnulf Spieth; Thomas Tauscheck
Original assignee: J Eberspaecher GmbH and Co KG
Current assignee: Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2010-04-17
Filing date: 2010-04-17
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2030-04-18
Also published as: DE102010015322A1

Abstract

Schalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, – mit einem Gehäuse (2), das einen in Umfangsrichtung umlaufenden Mantel (6) und zwei voneinander entfernte, stirnseitig angeordnete, mit dem Mantel (6) verbundene Endböden (7) aufweist, – mit mindestens einem Einlassrohr (3), das in das Gehäuse (2) hineinführt, – mit mindestens einem Auslassrohr (4), das aus dem Gehäuse (2) herausführt, – mit mindestens einem Schalldämpfereinsatz (5), der im Gehäuse (2) angeordnet ist und zumindest einen Stützboden (9) aufweist, – wobei zumindest eines dieser Rohre (3, 4) den Mantel (6) in einer Mantelöffnung (11) und den Stützboden (9) in einer Stützbodenöffnung (12) durchdringt und quer zu seiner Rohrlängsrichtung (13) am Stützboden (9) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das den Mantel (6) durchdringende Rohr (3, 4) eine umlaufende Außennut (15) aufweist, in die ein die Stützbodenöffnung (12) einfassender Innenrand (16) des Stützbodens (9) eingreift, – dass das Rohr (3, 4) in einem die Außennut (15) aufweisenden Endbereich (14) bezüglich der Rohrlängsrichtung (13) axial geschlitzt ist, um in Umfangsrichtung des Rohrs (3, 4) mehrere, durch Schlitze (28) voneinander getrennte, bezüglich der Rohrlängsrichtung (13) radial federnde Rohrsegmente (29) auszubilden, und/oder dass der Stützboden (9) in einem den Innenrand (16) aufweisenden Innenbereich (24) bezüglich der Rohrlängsrichtung (13) radial geschlitzt ist, um in Umfangsrichtung des Rohrs (3, 4) mehrere, durch Schlitze (26) voneinander getrennte, bezüglich der Rohrlängsrichtung (13) axial federnde Bodensegmente (25) auszubilden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Schalldämpfers.
Aus der WO 2006/131165 A1 ist ein derartiger Schalldämpfer bekannt. Er umfasst ein Gehäuse, das einen in Umfangsrichtung umlaufenden Mantel und zwei voneinander entfernte, stirnseitig angeordnete, mit dem Mantel verbundene Endböden aufweist. Ferner weist der bekannte Schalldämpfer zumindest ein Einlassrohr, das in das Gehäuse hineinführt, sowie zumindest ein Auslassrohr auf, das aus dem Gehäuse herausführt. Ein Schalldämpfereinsatz ist im Gehäuse angeordnet und weist einen Stützboden auf. Eines der Rohre durchdringt den Mantel und ist quer zu seiner Rohrlängsrichtung im Gehäuse am Stützboden des Schalldämpfereinsatzes abgestützt. Beim bekannten Schalldämpfer ist das den Mantel durchdringende Rohr außerdem am Stützboden befestigt, und zwar durch mechanisches Umformen in Form einer Verpressung mit einer zumindest partiellen Querschnittserweiterung am jeweiligen Rohr. Die Umformung führt zu einer formschlüssigen Fixierung des Rohrs am Stützboden. Die Erzeugung einer derartigen Umformung bei in den Mantel und in den Stützboden eingestecktem Rohr ist mit einem vergleichsweise hohen apparativem Aufwand verbunden, der außerdem vergleichsweise zeitintensiv ist.
Aus der US 4 547 942 A , der US 6 467 570 B1 und der US 5 579 577 A sind Schalldämpfer bekannt, bei denen ein Rohr eine umlaufende Außennut aufweist, in die ein Innenrand eingreift, der bei einem Stützboden eine vom Rohr durchsetzte Öffnung einfasst.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Schalldämpfer der eingangs genannten Art bzw. für ein zugehöriges Herstellungsverfahren eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine vereinfachte bzw. vergleichsweise preiswerte Herstellbarkeit auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das den Mantel durchdringende Rohr mit wenigstens einer umlaufenden Außennut auszustatten, in welche der Stützboden quer zur Rohrlängsrichtung eingreift. Durch den Eingriff zwischen Stützboden und Rohr kann zum einen die Abstützung quer zur Rohrlängsrichtung realisiert werden. Zum anderen wird darüber hinaus auch eine formschlüssige Abstützung parallel zur Rohrlängsrichtung realisiert. Hierdurch ergibt sich eine besonders intensive Abstützung zwischen Rohr und Stützboden. Von besonderem Vorteil ist jedoch der Umstand, dass sich eine derartige Außennut ohne Weiteres vor dem Einbringen des Rohrs in den Mantel am Rohr anbringen lässt, was die Montage und somit die Herstellung des Schalldämpfers erheblich vereinfacht.
Eine derartige Außennut charakterisiert sich durch eine von außen am Rohr angebrachte, nach innen weisende Vertiefung. Sie ist zweckmäßig mittels Umformung hergestellt, so dass das jeweilige Rohr an seiner Innenseite im Bereich der Außennut eine Verengung des durchströmbaren Querschnitts besitzt. Alternativ dazu kann sich eine derartige Außennut auch dadurch charakterisieren, dass sie durch einen axialen Abstand zwischen zwei außen am Rohr angebrachten, nach außen weisenden, umlaufenden Erhebungen gebildet ist, die z. B. als Wülste ausgestaltet sein können und insbesondere mittels Umformtechnik hergestellt sein können. In diesem Fall besitzt das Rohr im Bereich der Außennut keine Querschnittsverengung, sondern im Bereich der beiden Erhebungen zwei Innennuten mit Querschnittsvergrößerungen.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform können die Außennut und ein die Stützbodenöffnung einfassender Innenrand des Stützbodens, der in die Außennut eingreift, als selbsttätig verrastende Steckverbindung ausgestaltet sein. Eine derartige Steckverbindung ermöglicht eine Verrastung zwischen Rohr und Stützboden während des Steckvorgangs. Insbesondere kann der Innenrand des Stützbodens beim Einstecken des Rohrs in die Stützbodenöffnung selbsttätig in die Außennut des Rohrs eindringen, also damit verrasten. Hierdurch ergibt sich eine extreme Vereinfachung für die Montage des Schalldämpfers, da das Rohr lediglich gesteckt werden muss, bis es fühlbar und/oder hörbar mit dem Stützboden verrastet.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Innenrand bezüglich der Rohrlängsrichtung radial vorgespannt an einem Nutgrund der Außennut anliegen. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte radiale Abstützung zwischen Rohr und Stützboden.
Entsprechend einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann das Rohr am Mantel so befestigt sein, dass der Innenrand bezüglich der Rohrlängsrichtung axial vorgespannt an einer Nutwand der Außennut anliegt. Eine derartige axiale Verspannung zwischen Rohr und Stützboden reduziert die Gefahr von Relativbewegungen zwischen Rohr und Stützboden, die im Betrieb des Schalldämpfers zu einer unerwünschten Geräuschbildung sowie zu Verschleiß führen können. Insbesondere können durch eine derartige Verspannung thermische Dehnungseffekte berücksichtigt werden, die im Betrieb des Schalldämpfers auftreten können.
Um den Steckvorgang zu vereinfachen, kann das Rohr an seinem den Stützboden durchdringenden Ende eine Einführschräge aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann der Stützboden an seinem Innenrand eine Einführschräge aufweisen.
Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Lösung ist das Rohr in einem die Außennut aufweisenden Endbereich bezüglich der Rohrlängsrichtung axial geschlitzt. Hierdurch werden in Umfangsrichtung des Rohrs mehrere, durch Schlitze voneinander getrennte, bezüglich der Rohrlängsrichtung radial federnde Rohrsegmente gebildet. Mit Hilfe dieser Schlitze bzw. mit Hilfe dieser Rohrsegmente wird die Verrastung des Rohrs beim Einstecken in den Stützboden erheblich vereinfacht. Insbesondere können dadurch plastische Verformungen am Rohr bzw. am Stützboden vermieden werden.
Zusätzlich oder alternativ zu einem geschlitzten Endbereich des Rohrs ist bei einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, den Stützboden in einem den Innenrand aufweisenden Innenbereich bezüglich der Rohrlängsrichtung radial geschlitzt auszuführen. Hierdurch können Umfangsrichtung des Rohrs mehrere, durch Schlitze voneinander getrennte, bezüglich der Rohrlängsrichtung axial federnde Bodensegmente ausgebildet werden. Auch derartige, axial federnde Bodensegmente vereinfachen die Verrastung während des Steckvorgangs und reduzieren die Gefahr einer plastischen Verformung von Rohr und Stützboden. Durch die axiale Federbewegung der Bodensegmente beim Steckvorgang kommt es automatisch auch zu einer Radialbewegung, was aufgrund der elastischen Verformung zu einem selbsttätigen Einrasten der Bodensegmente in die Axialnut führt, sobald die zugehörigen Innenrandsegmente die Außennut erreichen und darin eindringen können.
Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen kann der jeweilige Schlitz optional an seinem geschlossenen Ende eine Querschnittserweiterung aufweisen, die beispielsweise gerundet und/oder als Bohrung ausgestaltet sein kann. Ferner kann der jeweilige Schlitz optional geradlinig oder gekrümmt ausgestaltet sein. Der jeweilige Schlitz kann optional durch spanlose Trennung erzeugt sein. Bevorzugt werden maximal zwanzig Schlitze am Rohr bzw. am Stützboden vorgesehen.
Die durch die Schlitze im Stützboden gebildeten Bodensegmente können bezüglich der Rohrlängsrichtung axial durchgestellt sein, und zwar derart, dass sie bezüglich der Rohrlängsrichtung auch radial federn. Dies vereinfacht die Verrastung beim Steckvorgang.
Zweckmäßig ist beim hier vorgestellten Schalldämpfer der Mantel durch Wickeln eines Blechteils gebildet. Ferner kann der Schalldämpfereinsatz bezüglich der Gehäuselängsrichtung axial in das Gehäuse eingesetzt sein. In diesem Fall ist der Schalldämpfer als Wickelschalldämpfer ausgestaltet. Ferner kann der Schalldämpfer als querliegender Nachschalldämpfer ausgestaltet sein, der im montierten Zustand quer zur Fahrtrichtung am Unterboden des jeweiligen Fahrzeugs montiert ist.
Weiter sind Ausführungsformen denkbar, bei denen zumindest eines der Rohre einen der Endböden durchdringt. Ebenso ist es möglich, dass sowohl Einlassrohr als auch Auslassrohr durch den Mantel hindurchgeführt sind.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform charakterisiert sich dadurch, dass das den Mantel durchsetzende Rohr mittels einer Steckverbindung mit dem Schalldämpfereinsatz verknüpft oder verrastet ist. Insbesondere ist das den Mantel durchsetzende Rohr ausschließlich durch diese Einknüpfung bzw. Verrastung am Schalldämpfereinsatz befestigt bzw. abgestützt. Optional kann der Schalldämpfereinsatz einen Stützboden aufweisen, den das jeweilige Rohr zum Herstellen der Verknüpfung bzw. der Verrastung durchdringt. Zur Realisierung der Verknüpfung bzw. Verrastung kann am jeweiligen Rohr dann die vorstehend näher erläuterte Außennut angeordnet sein, in welche eine entsprechende, komplementäre Gegenkontur des Schalldämpfereinsatzes, z. B. der vorstehend genannte Innenrand der Stützbodenöffnung, eingreift.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch
1 einen stark vereinfachten Längsschnitt durch einen Schalldämpfer,
2 einen Querschnitt des Schalldämpfers entsprechend Schnittlinien II in 1,
3 eine Schnittansicht im Bereich einer Abstützung zwischen einem Rohr und einem Stützboden,
4 eine stark vereinfachte, verkleinerte Ansicht des Stützbodens bei einer speziellen Ausführungsform,
5 eine Schnittansicht wie in 3, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
6 eine Schnittansicht wie in 3, jedoch bei einer weiteren Ausführungsform.
Entsprechend den 1 und 2 umfasst ein Schalldämpfer 1, der in einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Anwendung kommen kann, ein Gehäuse 2, zumindest ein Einlassrohr 3, zumindest ein Auslassrohr 4 und zumindest einen Schalldämpfereinsatz 5. Das Gehäuse 2 weist einen in Umfangsrichtung umlaufenden Mantel 6 und zwei Endböden 7 auf, die an voneinander entfernten, stirnseitigen Enden des Gehäuses 2 angeordnet und mit dem Mantel 6 verbunden sind. Beispielsweise sind hierzu umlaufende Falzverbindungen 8 oder Bördelverbindungen 8 vorgesehen. Der Schalldämpfereinsatz 5 ist im Gehäuse 2 angeordnet und weist zumindest einen Stützboden 9 auf.
Die zuvor genannte Umfangsrichtung des Gehäuses 2 bezieht sich auf eine Gehäuselängsrichtung 10, die in 1 mit einer Gehäuselängsmittelachse zusammenfällt, die ebenfalls mit 10 bezeichnet wird.
Zumindest eines der Rohre 3, 4 durchdringt den Mantel 6. Im hier gezeigten Beispiel durchdringt das Einlassrohr 3 den Mantel 6. In der nachfolgenden Beschreibung ist das Einlassrohr 3 stets das den Mantel 6 durchdringende Rohr 3. Es ist klar, dass bei einer anderen Ausführungsform auch das Auslassrohr 4 den Mantel 6 durchdringen kann. Des Weiteren kann bei einer weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, dass zwei Rohre den Mantel 6 durchdringen können. Dabei kann es sich um zwei Einlassrohre oder um zwei Auslassrohre oder um wenigstens ein Einlassrohr und um wenigstens ein Auslassrohr handeln. Insbesondere ist daher auch eine Ausführungsform möglich, bei der alle Rohre, die das Gehäuse 2 durchdringen, den Mantel 6 durchdringen. Im gezeigten Beispiel ist jedoch das Auslassrohr 4 so angeordnet, dass es den einen Endboden 7 durchdringt.
Das Einlassrohr 3 durchdringt also den Mantel 6 in einer Mantelöffnung 11. Ferner durchdringt das Einlassrohr 3 auch den Stützboden 9 in einer Stützbodenöffnung 12. Das Einlassrohr 3 besitzt eine Rohrlängsrichtung 13, die in den 1–3 und 5 mit einer Rohrlängsmittelachse zusammenfällt, die im Folgenden ebenfalls mit 13 bezeichnet wird. Diese Rohrlängsrichtung 13 liegt im hier gezeigten Beispiel in einer Ebene, die senkrecht zur Gehäuselängsrichtung 10 verläuft. Insbesondere kann die Rohrlängsmittelachse 13 senkrecht auf der Gehäuselängsmittelachse 10 stehen bzw. zur Gehäuselängsmittelachse 10 radial ausgerichtet sein.
Das Einlassrohr 3 ist am Stützboden 9 quer zur Rohrlängsrichtung 13 abgestützt. Diese Abstützung erfolgt dabei im Inneren des Gehäuses 2.
Zur Realisierung dieser Querabstützung des Einlassrohrs 3 am Stützboden 9 ist am Einlassrohr 3 in einen dem Stützboden 9 zugewandten Endabschnitt 14 eine am Einlassrohr 3 umlaufende Außennut 15 ausgebildet. Der Stützboden 9 besitzt einen Innenrand 16, der die Stützbodenöffnung 12 einfasst. Dieser Innenrand 16 greift in die Außennut 15 ein. Dabei kommt der Innenrand 16 an einen Nutgrund 17 der Außennut 15 bezüglich der Rohrlängsrichtung 13 radial zur Anlage. Hierdurch wird die Querabstützung zwischen Einlassrohr 3 und Stützboden 9 erzeugt. Dementsprechend greift der Innenrand 16 bezüglich der Rohrlängsrichtung 13 radial in die Außennut 15 ein.
Bei den hier gezeigten Ausführungsformen sind Außennut 15 und Innenrand 16 als Steckverbindung 18 ausgestaltet, die selbsttätig verrastet. Beim Einstecken des Einlassrohrs 3 in die Stützbodenöffnung 12 dringt der Innenrand 16 selbsttätig in die Außennut 15 ein, wodurch der Stützboden 9 mit dem Einlassrohr 3 verrastet, so dass ein weitergehendes Einstecken oder ein Herausziehen des Einlassrohrs 3 erschwert oder verhindert ist.
Zweckmäßig können die Außennut 15 und der Innenrand 16 hinsichtlich ihrer Abmessungen so aufeinander abgestimmt sein, dass der Innenrand 16 im verrasteten Zustand unter einer in den 1 und 2 durch Pfeile angedeuteten Vorspannung 19 am Nutgrund 17 zur Anlage kommt. Diese Vorspannung 19 ist dabei bezüglich der Rohrlängsrichtung 13 radial orientiert und wird im Folgenden daher als radiale Vorspannung 19 bezeichnet. Durch diese radiale Vorspannung 19 wird die Positionierung bzw. die Abstützung des Einlassrohrs 3 am Stützboden 9 verbessert.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform, die insoweit eine Modifikation von der in 1 gezeigten Ausführungsform wiedergibt, sind Außennut 15 und Innenrand 16 so aufeinander abgestimmt, dass der Innenrand 16 an einer Nutwand 20 der Außennut 15 bezüglich der Rohrlängsrichtung 13 axial zur Anlage kommt. Des Weiteren kann das Einlassrohr 3 am Mantel 6 bei einer vorteilhaften Ausführungsform so befestigt sein, dass der Innenrand 16 an besagter Nutwand 20 unter einer in 2 durch einen Doppelpfeil angedeuteten Vorspannung 21 zur Anlage kommt. Abhängig davon, ob der Innenrand 16 an der einen oder an der gegenüberliegenden anderen Nutwand 20 der Außennut 15 zur Anlage kommt, handelt es sich bei der bezogen auf die Rohrlängsachse 13 axialen Vorspannung 21 um eine Zugkraft oder um eine Druckkraft.
Das Einlassrohr 3 besitzt bei den hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsformen an seinem den Stützboden 9 durchdringenden Ende 14 eine Einführschräge 22, die das Durchstecken des Einlassrohrs 3 durch die Stützbodenöffnung 12 erleichtert. Zusätzlich oder alternativ kann der Stützboden 9 am Innenrand 16 eine Einführschräge 23 aufweisen, die ebenfalls dazu beiträgt, das Durchstecken des Einlassrohrs 3 durch die Stützbodenöffnung 12 zu erleichtern.
Entsprechend der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsform kann der Stützboden 9 in einem den Innenrand 16 aufweisenden Innenbereich 24 bezüglich der Rohrlängsrichtung 13 radial geschlitzt sein. Entsprechend 4 werden dabei in der Umfangsrichtung des Einlassrohrs 3 mehrere Bodensegmente 25 ausgebildet, die jeweils durch einen Schlitz 26 voneinander getrennt sind. Der jeweilige radiale Schlitz 26 endet dabei offen am Innenrand 16 bzw. an der Stützbodenöffnung 12.
Die Bodensegmente 25 weisen jeweils ein Umfangssegment des Innenrands 16, also ein Innenrandsegment 27 auf und sind bezüglich der Rohrlängsrichtung 13 axial federelastisch. Es werden somit axial federnde Bodensegmente 25 gebildet. Optional können diese Bodensegmente 25 bezüglich der Rohrlängsrichtung 13 axial durchgestellt sein, also aus der Ebene des Stützbodens 9 herausgebogen sein. Hierdurch erstrecken sich die Bodensegmente 25 in einem Winkel zwischen 0° und 90°, vorzugsweise zwischen 30° und 60° oder bei etwa 45° gegenüber der Rohrlängsrichtung 13. Folglich können die Bodensegmente 25 bezüglich der Rohrlängsrichtung 13 auch radial federn.
Die axial und optional zusätzlich auch radial federnden Bodensegmente 25 können beim Durchstecken des Einlassrohrs 3 durch die Stützbodenöffnung 12 axial und radial ausweichen, wobei sie sich federelastisch verstellen. Sobald das Einlassrohr 3 dann ausreichend weit eingesteckt ist, rasten die nach außen verdrängten und damit nach innen vorgespannten Bodensegmente 25 selbsttätig in die Außennut 15 ein und sichern dadurch das Einlassrohr 3 am Stützboden 9.
5 zeigt eine andere Ausführungsform, deren Merkmale alternativ oder zusätzlich zu der in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsform realisiert werden können. Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform ist das Einlassrohr 3 in dem die Außennut 15 aufweisenden Endbereich 14 bezüglich der Rohrlängsrichtung 13 axial geschlitzt. Dabei trennen in der Umfangsrichtung des Einlassrohrs 3 mehrere Axialschlitze 28 mehrere Rohrsegmente 29 voneinander, die bezüglich der Rohrlängsrichtung 13 radial federnd ausgestaltet sind. Beispielsweise sind vier Axialschlitze 28 vorgesehen, die in der Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind und dementsprechend vier gleiche Rohrsegmente 29 bilden, die radial federnd sind. Die Axialschlitze 28 des Einlassrohrs 3 enden am stirnseitigen Ende 30 des Einlassrohrs 3, das beim Steckvorgang vorausgeht.
Beim Einstecken des Einlassrohrs 3 in den Stützboden 9 können die einzelnen Rohrsegmente 29 elastisch nach innen verdrängt werden, wobei sie federnd nach außen vorgespannt werden. Sobald das Einlassrohr 3 dann hinreichend durch die Stützbodenöffnung 12 durchgesteckt ist bzw. eingesteckt ist, erreicht der Innenrand 16 die Außennut 15, so dass die nach außen vorgespannten Rohrsegmente 29 wieder nach außen zurückfedern und die selbsttätige Verrastung der hier vorgestellten Steckverbindung 18 bzw. Rastverbindung 18 bewirken.
Es ist klar, dass bei einer speziellen Ausführungsform sowohl ein geschlitztes Einlassrohr 3 als auch ein geschlitzter Stützboden 9 vorhanden sein können, wodurch der Steckvorgang erleichtert werden kann.
Entsprechend den 4 und 5 kann der jeweilige Schlitz 26, 28 an seinem geschlossenen Ende eine Querschnittserweiterung 31 aufweisen. Zweckmäßig ist die Querschnittserweiterung gerundet und insbesondere als Bohrung ausgestaltet. Die Querschnittserweiterung 31 verhindert eine Rissbildung aufgrund von erhöhten Spannungen während des Federvorgangs bzw. während des Steckvorgangs. Bei den hier gezeigten Ausführungsformen sind die Schlitze 26, 28 geradlinig ausgeführt. Grundsätzlich können jedoch auch gekrümmte Schlitze 26, 28 vorgesehen sein.
Die Schlitze 26, 28 können durch spanlose Trennung, beispielsweise durch Stanzvorgänge oder Schneidvorgänge erzeugt werden. Alternativ ist es ebenso möglich, die Schlitze 26, 28 mit Materialverlust herzustellen, beispielsweise durch Sägen, Bohren oder Fräsen.
Bei den hier gezeigten Ausführungsformen sind rein exemplarisch vier Radialschlitze 26 bzw. vier Axialschlitze 28 vorgesehen. Es ist klar, dass auch mehr oder weniger Schlitze 26, 28 vorhanden sein können. Bevorzugt sind im Innenbereich 24 des Stützbodens 9 bzw. im Endbereich 14 des Einlassrohrs 3 maximal zwanzig Schlitze 26, 28 vorgesehen.
Entsprechend den 1 und 2 ist der Schalldämpfer 1 bevorzugt als Wickelschalldämpfer 1 ausgestaltet. Hierzu ist der Mantel 6 durch Wickeln eines Blechteils um die Gehäuselängsmittelachse 10 gebildet. Erkennbar ist dies in 2 durch eine Falzverbindung 32 oder Bördelverbindung 32, welche die in Umfangsrichtung stoßenden Enden des Blechteils miteinander verbindet. Zweckmäßig erfolgt die Wicklung des Mantels 6 so, dass die Falzverbindung 32 bzw. die Bördelverbindung 32 der Mantelöffnung 11 gegenüberliegt. Bei der Ausgestaltung als Wickelschalldämpfer 1 ist der Schalldämpfereinsatz 5 bezüglich der Gehäuselängsrichtung 10 axial in das Gehäuse 2 eingesetzt. Dabei kann der Schalldämpfereinsatz 5 einen Außenquerschnitt besitzen, der geringfügig größer ist als ein Innenquerschnitt des Mantels 6, wodurch es zu einer radialen Verspannung des eingesetzten Schalldämpfereinsatzes 5 im Gehäuse 2 kommt. Diese Verspannung reduziert die Gefahr einer Geräuschbildung, ohne dass der Schalldämpfereinlass 5 mit dem Mantel 6 fest verbunden werden muss. Zweckmäßig handelt es sich beim Schalldämpfer 1 um einen im montierten Zustand querliegenden Nachschalldämpfer, dessen Gehäuselängsrichtung 10 im Wesentlichen quer zu einer Fahrzeuglängsrichtung orientiert ist.
Der Schalldämpfereinsatz 5 besitzt bei der hier gezeigten, speziellen Ausführungsform mehrere Zwischenböden, nämlich beispielsweise einen ersten Zwischenboden 33, einen zweiten Zwischenboden 34 und einen dritten Zwischenboden 35. Im Unterschied zum Stützboden 9 erstrecken sich die Zwischenböden 33, 34, 35 parallel zu den Endböden 7 und somit quer zur Gehäuselängsrichtung 10. Der Stützboden 9 ist am ersten Zwischenboden 33 und am zweiten Zwischenboden 34 abgestützt und daran insbesondere befestigt, beispielsweise mittels einer Schweißverbindung oder Lötverbindung. Die Zwischenböden 33, 34, 35 können mit den Endböden 7 im Gehäuse 2 mehrere Kammern, nämlich beispielsweise eine erste Kammer 36, eine zweite Kammer 37, eine dritte Kammer 38 und eine vierte Kammer 39 voneinander trennen. Die Zwischenböden 33, 34, 35 bilden gleichzeitig eine intensive Aussteifung des Mantels 6.
Das Auslassrohr 4 gehört hier zum Bauumfang des Einsatzes 5. Zumindest einer der Endböden 7 kann zum Bauumfang des Einsatzes 5 gehören, hier z. B. der vom Auslassrohr 4 durchsetzte Endboden 7.
Die erste Kammer 36 ist zwischen dem ersten Zwischenboden 33 und dem einen Endboden 7 ausgebildet. Sie kann als Resonanzvolumen dienen. Hierzu kommuniziert sie zweckmäßig durch eine Perforation der ersten Zwischenwand 33 mit der zweiten Kammer 37, die zwischen der ersten Zwischenwand 33 und der zweiten Zwischenwand 34 ausgebildet ist. Die zweite Kammer 37 dient als Umlenkkammer, in die das Abgas über das Einlassrohr 3 eintritt und aus der das Abgas über das Auslassrohr 4 wieder austritt. Die dritte Kammer 38 ist zwischen dem zweiten Zwischenboden 34 und dem dritten Zwischenboden 35 ausgebildet und kann als Expansionskammer dienen. Hierzu kann das Auslassrohr 4 im Bereich der dritten Kammer 38 mit einer Perforation 40 ausgestattet sein. Die vierte Kammer 39 ist zwischen dem dritten Zwischenboden 35 und dem anderen Endboden 7 ausgebildet. Die vierte Kammer 39 kann als Resonanzkammer oder als Zusatzvolumen für das Expansionsvolumen der dritten Kammer 38 dienen. Um das axiale Einschieben des Schalldämpfereinsatzes 5 in das Gehäuse 2 zu vereinfachen, kann der Schalldämpfereinsatz 5 mehrere axiale Stützelemente 41 aufweisen, die beispielsweise als Rohrkörper ausgestaltet sein können.
Die Außennut 15 charakterisiert sich bei den hier gezeigten Ausführungsformen der 1 bis 5 dadurch, dass ihr Außenquerschnitt kleiner ist als der Außenquerschnitt des Einlassrohrs 3 beiderseits der Außennut 15 und außerhalb der Außennut 15. Ferner besitzt das Einlassrohr 3 hier abgesehen von der Außennut 15 und abgesehen von der gegebenenfalls vorhandenen Einführschräge 22 einen konstanten Außenquerschnitt. Des Weiteren ist bei den hier gezeigten Ausführungsform die Außennut 15 durch Umformung am Einlassrohr 3 ausgebildet. Dementsprechend zeigt das Einlassrohr 3 im Bereich der Außennut 15 einen reduzierten Innenquerschnitt. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die Umformung des Einlassrohrs 3 zur Realisierung der Außennut 15 derart durchgeführt ist, dass der Außenquerschnitt der Außennut 15 am Nutgrund 17 kleiner ist als der Innenquerschnitt des Einlassrohrs 3 außerhalb der Außennut 15.
Alternativ dazu kann sich die Außennut 15 gemäß der in 6 gezeigten Ausführungsform auch dadurch charakterisieren, dass sie durch einen axialen Abstand 47 zwischen zwei außen am Einlassrohr 3 angebrachten, nach außen weisenden, umlaufenden Erhebungen 48 gebildet ist. Diese Erhebungen 48 können z. B. als Wülste ausgestaltet sein und können insbesondere mittels Umformtechnik hergestellt sein. In diesem Fall besitzt das Einlassrohr 3 im Bereich der Außennut 15 keine Querschnittsverengung, sondern im Bereich der beiden Erhebungen 48 zwei Innennuten 49 mit Querschnittsvergrößerungen gegenüber dem durchströmbaren Querschnitt des Einlassrohrs 3. Die in 6 gezeigte Ausführungsform kann beliebig mit den unterschiedlichen optionalen Merkmalen der Ausführungsformen der 1 bis 5 kombiniert werden, z. B. mit den Schlitzen 28.
Die Herstellung des hier vorgestellten Schalldämpfers 1 erfolgt zweckmäßig wie folgt:
Zunächst wird der Schalldämpfereinsatz 5 bezüglich der Gehäuselängsrichtung 10 axial in den vorgefertigten, insbesondere gewickelten, Mantel 6 eingebracht. Anschließend wird das Einlassrohr 3 durch die Mantelöffnung 11 in die Stützbodenöffnung 12 eingesteckt, und zwar soweit bis der Innenrand 16 in die Außennut 15 eingreift. Anschließend kann das Einlassrohr 3 am Mantel 6 fixiert werden, beispielsweise mittels einer Schweißverbindung 42, die durch wenigstens einen Schweißpunkt oder durch eine umlaufende Schweißnaht gebildet sein kann. Zweckmäßig besitzt der Mantel 6 zur Realisierung der Mantelöffnung 11 einen nach außen ausgestellten Kragen 43. Die Schweißverbindung 42 verbindet zweckmäßig das Einlassrohr 3 mit dem ausgestellten Kragen 43.
Bei einer besonderen Ausführungsform, die in 2 angedeutet ist, kann vor der Fixierung des Einlassrohrs 3 am Mantel 6 die axiale Vorspannung 21 in der Ausziehrichtung oder in der Einsteckrichtung aufgebracht werden, so dass sich das Einlassrohr 3 in der einen oder in der anderen Richtung am Stützboden 9 vorgespannt abgestützt. Während diese Vorspannung 21 beibehalten wird, erfolgt dann die Fixierung des Einlassrohrs 3 am Mantel 6 über die Schweißverbindung 42. Hierdurch kann die Vorspannung 21 konserviert werden.
Gemäß 1 kann auch für das Auslassrohr 4, das hier den einen Endboden 7 durchdringt, eine Endbodenöffnung 44 im jeweiligen Endboden 7 ausgebildet sein. Zweckmäßig ist hierzu ebenfalls ein ausgestellter Kragen 45 realisiert, der die Anbringung einer Schweißverbindung 46, insbesondere einer umlaufenden Schweißnaht vereinfacht.
Bei der vorliegenden Erfindung wird somit auch eine Steckverbindung 18 vorgeschlagen, mit deren Hilfe das den Mantel 6 durchsetzende Rohr, hier das Einlassrohr 3 mit dem Schalldämpfereinsatz 5 verknüpft oder verrastet ist. Insbesondere ist das Einlassrohr 3 dabei ausschließlich durch diese Einknüpfung bzw. Verrastung bzw. Steckverbindung 18 am Schalldämpfereinsatz 5 befestigt bzw. abgestützt. Zweckmäßig kann der Schalldämpfereinsatz 5 dabei den Stützboden 9 aufweisen, den das jeweilige Einlassrohr 3 zum Herstellen der Verknüpfung bzw. der Verrastung bzw. der Steckverbindung 18 durchdringt. Zur Realisierung der Verknüpfung bzw. Verrastung bzw. der Steckverbindung 18 kann am jeweiligen Rohr, hier am Einlassrohr 3 dann die vorstehend näher erläuterte Außennut 15 optional angeordnet sein, in welche eine entsprechende, komplementäre Gegenkontur des Schalldämpfereinsatzes 5, z. B. der vorstehend genannte Innenrand 16 der Stützbodenöffnung 12, eingreift.

Claims

Schalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, – mit einem Gehäuse (2), das einen in Umfangsrichtung umlaufenden Mantel (6) und zwei voneinander entfernte, stirnseitig angeordnete, mit dem Mantel (6) verbundene Endböden (7) aufweist, – mit mindestens einem Einlassrohr (3), das in das Gehäuse (2) hineinführt, – mit mindestens einem Auslassrohr (4), das aus dem Gehäuse (2) herausführt, – mit mindestens einem Schalldämpfereinsatz (5), der im Gehäuse (2) angeordnet ist und zumindest einen Stützboden (9) aufweist, – wobei zumindest eines dieser Rohre (3, 4) den Mantel (6) in einer Mantelöffnung (11) und den Stützboden (9) in einer Stützbodenöffnung (12) durchdringt und quer zu seiner Rohrlängsrichtung (13) am Stützboden (9) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das den Mantel (6) durchdringende Rohr (3, 4) eine umlaufende Außennut (15) aufweist, in die ein die Stützbodenöffnung (12) einfassender Innenrand (16) des Stützbodens (9) eingreift, – dass das Rohr (3, 4) in einem die Außennut (15) aufweisenden Endbereich (14) bezüglich der Rohrlängsrichtung (13) axial geschlitzt ist, um in Umfangsrichtung des Rohrs (3, 4) mehrere, durch Schlitze (28) voneinander getrennte, bezüglich der Rohrlängsrichtung (13) radial federnde Rohrsegmente (29) auszubilden, und/oder dass der Stützboden (9) in einem den Innenrand (16) aufweisenden Innenbereich (24) bezüglich der Rohrlängsrichtung (13) radial geschlitzt ist, um in Umfangsrichtung des Rohrs (3, 4) mehrere, durch Schlitze (26) voneinander getrennte, bezüglich der Rohrlängsrichtung (13) axial federnde Bodensegmente (25) auszubilden.
Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Außennut (15) und Innenrand (16) als selbsttätig verrastende Steckverbindung (18) ausgestaltet sind.
Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenrand (16) bezüglich der Rohrlängsrichtung (13) radial vorgespannt an einem Nutgrund (17) der Außennut (15) anliegt.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (3, 4) am Mantel (6) so befestigt ist, dass der Innenrand (16) bezüglich der Rohrlängsrichtung (13) axial vorgespannt an einer Nutwand (20) der Außennut (15) anliegt.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, – dass das Rohr (3, 4) an seinem den Stützboden (9) durchdringenden Ende (14) eine Einführschräge (22) aufweist, und/oder – dass der Stützboden (9) an seinem Innenrand (16) eine Einführschräge (23) aufweist.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Stützboden (9) in einem den Innenrand (16) aufweisenden Innenbereich (24) bezüglich der Rohrlängsrichtung (13) radial geschlitzt ist, um in Umfangsrichtung des Rohrs (3, 4) mehrere, durch Schlitze (26) voneinander getrennte, bezüglich der Rohrlängsrichtung (13) axial federnde Bodensegmente (25) auszubilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodensegmente (25) bezüglich der Rohrlängsrichtung (13) durchgestellt sind, derart, dass sie bezüglich der Rohrlängsrichtung (13) auch radial federn.
Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, – dass der jeweilige Schlitz (26, 28) an seinem geschlossenen Ende eine Querschnittserweiterung (31) aufweist, und/oder – dass der jeweilige Schlitz (26, 28) geradlinig oder gekrümmt ausgestaltet ist, und/oder – dass der jeweilige Schlitz (26, 28) durch spanlose Trennung erzeugt ist, und/oder – dass maximal zwanzig Schlitze (26, 28) vorgesehen sind.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, – dass der Mantel (6) durch Wickeln eines Blechteils gebildet ist, und/oder – dass der Schalldämpfereinsatz (5) bezüglich der Gehäuselängsrichtung (10) axial in das Gehäuse (2) eingesetzt ist, und/oder – dass zumindest eines der Rohre (3, 4) einen der Endböden (7) durchdringt, und/oder – dass der Schalldämpfer (1) als Wickelschalldämpfer ausgestaltet ist, und/oder – dass der Schalldämpfer (1) als querliegender Nachschalldämpfer ausgestaltet ist.
Schalldämpfer zumindest nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Außennut (15) und Innenrand (16) derart als selbsttätig verrastende Steckverbindung (18) ausgestaltet sind, dass der Innenrand (16) beim Einstecken des Rohrs (3) in die Stützbodenöffnung (12) selbsttätig in die Außennut (15) eindringt.
Schalldämpfer zumindest nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittserweiterung (31) gerundet oder als Bohrung und gerundet ausgestattet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Schalldämpfers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, – bei dem der Schalldämpfereinsatz (5) bezüglich der Gehäuselängsrichtung (10) axial in den Mantel (6) eingebracht wird, – bei dem das jeweilige Rohr (3, 4) durch die Mantelöffnung (11) in die Stützbodenöffnung (12) eingesetzt wird, bis der Innenrand (16) in die Außennut (15) eingreift.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, – dass das jeweilige Rohr (3, 4) in seiner Rohrlängsrichtung (13) axial gegenüber dem Stützboden (9) vorgespannt wird, – dass das jeweilige Rohr (3, 4) am Mantel (6) befestigt wird, während es gegenüber dem Stützboden (9) vorgespannt ist.