DE102016105914B4

DE102016105914B4 - Schalldämpfer für verbesserte Crashsicherheit

Info

Publication number: DE102016105914B4
Application number: DE102016105914.5A
Authority: DE
Inventors: Paul DARRELL
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2024-05-02
Anticipated expiration: 2036-04-01
Also published as: US20160290208A1; GB2536956B; US9551265B2; CN106050381A; GB2536956A; MX2016004136A; RU2016112302A; GB201505730D0; DE102016105914A1

Abstract

Schalldämpfer (101) für ein Fahrzeug, wobei der Schalldämpfer (101) zumindest ein erstes Knautschmerkmal (105) und zumindest ein zweites Knautschmerkmal (107) aufweist, wobei das erste und das zweite Knautschmerkmal (105, 107) dazu ausgelegt sind, die Energie einer Aufprallbelastung auf den Schalldämpfer (101) zu absorbieren, wobei das erste Knautschmerkmal (105) dazu ausgelegt ist, sich bei einem ersten Aufprallbelastungsniveau zu verformen und wobei das zweite Knautschmerkmal (107) dazu ausgelegt ist, sich bei einem zweiten Aufprallbelastungsniveau zu verformen, und wobei das erste Knautschmerkmal (105) und das zweite Knautschmerkmal (105) in derselben Prallwand (115) oder derselben Endplatte (113) des Schalldämpfers (101) vorgesehen sind.

Description

Diese Offenbarung bezieht sich auf einen Schalldämpfer, der dazu ausgelegt ist, sich während eines Crashs in einer kontrollierten Art und Weise zu verformen. Außerdem betrifft die Offenbarung ein Fahrzeug mit mindestens einem solchen Schalldämpfer.
Einführung
Ein Fahrzeug, beispielsweise ein Auto oder ein Van, kann durch eine Brennkraftmaschine angetrieben werden. Ein Schalldämpfer, wie etwa ein Geräuschdämpfer oder eine Backbox, wird in der Regel in einem Auspuffsystem der Kraftmaschine installiert und ist dazu ausgestaltet, den durch das Auspuffsystem emittierten Geräuschpegel zu verringern.
Der Schalldämpfer hat eine Anzahl von Kammern, die allgemein aus einer Kombination von Trennwänden und Rohren gebildet sind. Um effektiv funktionieren zu können, müssen die Kammern des Schalldämpfers dazu ausgelegt sein, die akustische Energie der Abgase ohne Beeinträchtigen der Kraftmaschinenleistung abzuleiten. Der Schalldämpfer muss außerdem robust genug sein, um den durch die Kraftmaschine erzeugten Vibrationen und den Drücken der Abgase widerstehen zu können.
Die Position des Schalldämpfers am Fahrzeug variiert erheblich in Abhängigkeit vom Fahrzeugmodell, aber die meisten Schalldämpfer befinden sich unterhalb und in Richtung Heck des Fahrzeugs. Daher hängt die Gesamtform des Schalldämpfers von den Platznutzungsbeschränkungen des Fahrzeugunterbodens ab. Beispielsweise kann die Form des Schalldämpfers durch die Auslegung des Fahrgestells des Fahrzeugs und die Komponenten des Triebstrangs bestimmt werden. Des Weiteren muss der Schalldämpfer so gebaut sein, um der durch Kontakt mit der Umgebung unter dem Fahrzeug, beispielsweise durch Kontakt mit Wasser und Salz, verursachten Korrosion zu widerstehen.
Infolge der Konstruktionsanforderungen des Schalldämpfers kann der Schalldämpfer eine relativ starre Komponente sein.
Aus der WO 2006/ 018 581 A1 , der US 4 936 412 A sowie der DE10 2013 214 612 A1 ist jeweils ein Schalldämpfer mit einem Knautschmerkmal bekannt.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Schalldämpfer bereitzustellen, der sich im Falle eines Crashs und unter Berücksichtigung der kontinuierlich steigenden Anforderungen an die Crashsicherheit besser verhält.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Angabe zur Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Schalldämpfer für ein Fahrzeug vorgesehen. Der Schalldämpfer hat zumindest ein erstes Knautschmerkmal. Der Schalldämpfer hat zumindest ein zweites Knautschmerkmal. Das erste Knautschmerkmal und das zweite Knautschmerkmal sind dazu ausgelegt, die Energie einer Aufprallbelastung auf den Schalldämpfer, beispielsweise während eines Crashs, zu absorbieren. Das erste Knautschmerkmal ist dazu ausgelegt, sich bei einem ersten Aufprallbelastungsniveau zu verformen. Das zweite Knautschmerkmal ist dazu ausgelegt, sich bei einem zweiten Aufprallbelastungsniveau zu verformen. Das erste Knautschmerkmal und das zweite Knautschmerkmal sind in derselben Prallwand oder derselben Endplatte des Schalldämpfers vorgesehen.
Das erste Knautschmerkmal und das zweite Knautschmerkmal können zumindest einen Teil einer Knautschzone des Fahrzeugs bilden, beispielsweise einen Teil des Fahrzeugs, insbesondere die äußerste Front, Heck und/oder Seite des Fahrzeugs, dazu konzipiert, während eines Crashs in einer kontrollierten Art und Weise zu knautschen und die meiste Energie eines Aufpralls zu absorbieren. Der Schalldämpfer kann eines oder mehrere weitere Knautschmerkmale umfassen.
Das erste Knautschmerkmal und das zweite Knautschmerkmal können dazu ausgelegt sein, sich bei Wirkung der Aufprallbelastung auf den Schalldämpfer nacheinander zu verformen oder zu verformen zu beginnen. Das erste Knautschmerkmal kann einen ersten Crashauslöser definieren, beispielsweise kann das erste Knautschmerkmal dazu ausgelegt sein, sich infolge einer ersten Art von Belastung in einer ersten Art und Weise zu verformen. Das zweite Knautschmerkmal kann einen zweiten Crashauslöser definieren, beispielsweise kann das zweite Knautschmerkmal dazu ausgelegt sein, sich infolge einer zweiten Art von Belastung in einer zweiten Art und Weise zu verformen.
Das erste und das zweite Knautschmerkmal können jeweils unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen. Die Steifigkeit des ersten Knautschmerkmals kann anders, beispielsweise niedriger, als die Steifigkeit des zweiten Knautschmerkmals sein. Das erste Knautschmerkmal kann dazu ausgelegt sein, sich in einem ersten Ausmaß zu verformen. Das zweite Knautschmerkmal kann dazu ausgelegt sein, sich in einem zweiten Ausmaß zu verformen. Das erste Verformungsausmaß kann schneller oder langsamer als das zweite Verformungsausmaß sein.
Das erste und das zweite Knautschmerkmal können dazu ausgelegt sein, sich in unterschiedlichem Ausmaß zu verformen. Das erste Knautschmerkmal kann dazu ausgelegt sein, sich in einem ersten Ausmaß der Verformung zu knautschen. Das zweite Knautschmerkmal kann dazu ausgelegt sein, sich in einem zweiten Ausmaß der Verformung zu knautschen.
Das erste und zweite Knautschmerkmal können dazu ausgelegt sein, sich in unterschiedlichen Richtungen zu verformen, wenn sich beispielsweise der Schalldämpfer in einer installierten Auslegung befindet. Das erste Knautschmerkmal kann dazu ausgelegt sein, sich in einer ersten Richtung zu verformen. Das zweite Knautschmerkmal kann dazu ausgelegt sein, sich in einer zweiten Richtung zu verformen.
Das erste Knautschmerkmal und das zweite Knautschmerkmal können dazu ausgelegt sein, sich so zu verformen, dass der Schalldämpfer sich in einer im Wesentlichen parallelen Richtung zu einer transversalen Ebene, beispielsweise einer horizontalen Ebene, des Fahrzeugs knautscht, wenn sich der Schalldämpfer in einer installierten Auslegung befindet. Beispielsweise kann der Schalldämpfer dazu ausgelegt sein, in einer Richtung zu knautschen, die im Wesentlichen parallel zu oder in derselben Ebene wie eine Aufprallbelastung auf das Fahrzeug ist. Das erste Knautschmerkmal und das zweite Knautschmerkmal können sich jeweils im Wesentlichen in senkrechter Richtung zur transversalen Ebene des Fahrzeugs erstrecken, wenn sich der Schalldämpfer in einer installierten Auslegung befindet. Das erste und zweite Knautschmerkmal können jeweils dazu ausgelegt sein, sich quer zu, zwischen oder durch mehrere Ebenen des Schalldämpfers zu erstrecken.
Der Schalldämpfer kann ein einzelnes erstes Knautschmerkmal und ein einzelnes zweites Knautschmerkmal umfassen. Das erste und zweite Knautschmerkmal können in derselben Ebene ausgerichtet sein.
Das erste Knautschmerkmal und das zweite Knautschmerkmal können jeweils einen oder mehrere Bereiche mit verringerter Steifigkeit des Schalldämpfers definieren, beispielsweise einen Bereich mit verringerter Steifigkeit in einer Wandung des Schalldämpfers. Das erste Knautschmerkmal und das zweite Knautschmerkmal können jeweils eine oder mehrere Nuten, Kerben, Vertiefungen und/oder Öffnungen umfassen, die in der Wandung vorgesehen sein können. Das erste Knautschmerkmal und das zweite Knautschmerkmal können jeweils eine andere Auslegung aufweisen, beispielsweise kann das erste Knautschmerkmal eine Nut umfassen, die eine erste Tiefe aufweist, und das zweite Knautschmerkmal kann eine andere Nut umfassen, die eine zweite Tiefe aufweist. Die Nut des ersten und/oder zweiten Knautschmerkmals kann eine Tiefe haben, die entlang der Länge der Nut veränderlich ist.
Das erste und zweite Knautschmerkmal können in einer oder mehreren Trennwänden, beispielsweise Wandungen oder Prallwände, des Schalldämpfers bereitgestellt werden. Das erste Knautschmerkmal kann in einer ersten Wandung des Schalldämpfers vorgesehen sein. Das erste Knautschmerkmal kann in einer zweiten Wandung des Schalldämpfers vorgesehen sein. Das zweite Knautschmerkmal kann in der ersten Wandung des Schalldämpfers vorgesehen sein. Das zweite Knautschmerkmal kann in der zweiten Wandung des Schalldämpfers vorgesehen sein. Der Schalldämpfer kann mehrere erste Wandungen und/oder mehrere zweite Wandungen umfassen. In einem solchen Beispiel kann eine der ersten Wandungen mit dem ersten Knautschmerkmal bereitgestellt sein, und eine andere der ersten Wandungen kann mit dem zweiten Knautschmerkmal bereitgestellt sein. Das erste und zweite Knautschmerkmal können in jeder geeigneten Kombination zwischen der ersten und/oder zweiten Wandung des Schalldämpfers vorgesehen sein, sodass der Schalldämpfer zumindest den ersten und zweiten Crashauslöser hat.
Die erste Wandung kann senkrecht zur transversalen Ebene des Fahrzeugs ausgerichtet sein, wenn sich der Schalldämpfer in einer installierten Auslegung befindet. Die zweite Wandung kann senkrecht zur transversalen Ebene des Fahrzeugs ausgerichtet sein, wenn sich der Schalldämpfer in einer installierten Auslegung befindet. Die erste Wandung kann gegen die transversale Ebene des Fahrzeugs geneigt sein, wenn sich der Schalldämpfer in einer installierten Auslegung befindet. Die zweite Wandung kann gegen die transversale Ebene des Fahrzeugs geneigt sein, wenn sich der Schalldämpfer in einer installierten Auslegung befindet.
Die erste Wandung kann einen sich zumindest teilweise um den Umfang der ersten Wandung erstreckenden Flansch umfassen. Die zweite Wandung kann einen sich zumindest teilweise um den Umfang der zweiten Wandung erstreckenden Flansch umfassen. Der Flansch kann einen Rand, einen Kranz und/oder eine Rippe umfassen, die dazu ausgelegt sind, die Wandung zu verstärken und/oder ein Mittel zur Befestigung an einer anderen Komponente des Schalldämpfers bereitzustellen, beispielsweise kann der Flansch dazu ausgelegt sein, der Wandung zu gestatten, mit einem äußeren Gehäuse/Mantel des Schalldämpfers verbunden zu sein.
Zumindest kann ein erstes Knautschmerkmal an jedem geeigneten Teil des Schalldämpfers, beispielsweise dem äußeren Mantel des Schalldämpfers und/oder einer Aufhängung des Schalldämpfers, vorgesehen sein. Zumindest kann ein zweites Knautschmerkmal an jedem geeigneten Teil des Schalldämpfers, beispielsweise dem äußeren Mantel des Schalldämpfers und/oder der Befestigung des Schalldämpfers, vorgesehen sein.
Das erste Knautschmerkmal kann zumindest eine in dem Flansch der ersten Wandung vorgesehene Kerbe umfassen. Das zweite Knautschmerkmal kann zumindest eine in dem Flansch der ersten Wandung vorgesehene Kerbe umfassen. Das erste Knautschmerkmal kann zumindest eine in dem Flansch der zweiten Wandung vorgesehene Kerbe umfassen. Das zweite Knautschmerkmal kann zumindest eine in dem Flansch der zweiten Wandung vorgesehene Kerbe umfassen. Zumindest ein Teil der Kerbe kann in einer Ebene im Wesentlichen parallel zu der transversalen Ebene des Fahrzeugs ausgerichtet sein, wenn sich der Schalldämpfer in einer installierten Auslegung befindet, beispielsweise so, dass die Kerbe dazu ausgelegt ist, sich während Aufprallbelastung des Schalldämpfers, beispielsweise einer Aufprallbelastung in einer Richtung mit zumindest einer Komponente parallel zur transversalen Ebene des Fahrzeugs, von selbst zu schließen. Ein Teil der Kerbe kann mit einem Teil der Nut übereinstimmen.
Die erste Wandung kann eine Prallwand oder eine Endplatte des Schalldämpfers sein. Die zweite Wandung kann eine Prallwand oder eine Endplatte des Schalldämpfers sein.
Ein Fahrzeug kann bereitgestellt werden, das einen oder mehrere der oben erwähnten Schalldämpfer umfasst.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Offenbarung und um deutlicher zu zeigen, wie diese umgesetzt werden kann, wird an dieser Stelle auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Schalldämpfers für ein Fahrzeug ist (äußeres Gehäuse des Schalldämpfers nicht gezeigt);
2a eine teilweise perspektivische Vorderansicht einer Prallwand des Schalldämpfers ist;
2b eine teilweise perspektivische Hinteransicht der Prallwand ist und Ansicht B und Schnitt A-A zeigt;
3 Ansicht B ist;
4 Schnitt A-A ist;
5a eine teilweise perspektivische Vorderansicht einer Endplatte des Schalldämpfers ist;
5b eine teilweise perspektivische Hinteransicht der Endplatte ist und Ansicht C und Schnitt DD zeigt;
6 Ansicht C ist; und
7 Schnitt DD ist.

Ausführliche Beschreibung
1 zeigt einen Schalldämpfer 101 gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist der äußere Mantel des Schalldämpfers 101 nicht gezeigt, sodass die internen Komponenten des Schalldämpfers 101 deutlich zu sehen sind. Der im Beispiel aus 1 gezeigte Schalldämpfer 101 ist dazu ausgelegt, an der Unterseite eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Autos oder Vans, installiert zu werden, sodass die Längsachse A-A des Schalldämpfers 101 im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse des Fahrzeugs in einer installierten Auslegung ausgerichtet ist, d. h., dass die Längsachse A-A des Schalldämpfers 101 lateral über dem Fahrzeug ausgerichtet ist. Der Schalldämpfer 101 kann unter dem Fahrzeug installiert werden, beispielsweise an Aufhängern 103 aufgehängt, und kann in Richtung Fahrzeugheck positioniert werden, beispielsweise in einem Bereich des Fahrzeugs nahe einem hinteren Stoßfänger/Kotflügel des Fahrzeugs.
In einem anderen Beispiel kann der Schalldämpfer 101 dazu ausgelegt sein, an einem anderen Typ von Fahrzeug, beispielsweise einem Lastwagen, einem Schiff, einem Flugzeug oder jedem geeigneten Typ von Fahrzeug, installiert zu werden. In einem Beispiel kann der Schalldämpfer 101 dazu ausgelegt sein, an der Seite des Fahrzeugs installiert zu werden, sodass die Längsachse A-A des Schalldämpfers 101 im Wesentlichen vertikal ist, wenn sich der Schalldämpfer 101 in einer installierten Auslegung befindet, beispielsweise wenn der Schalldämpfer 101 an der Kabine eines Lastwagens installiert ist. Die Längsachse A-A kann allerdings abhängig von der Auslegung des Fahrzeugs in jedem geeigneten Winkel ausgerichtet werden.
Das Fahrzeug hat eine transversale, z. B. horizontale, Ebene 106, die sich durch das Fahrzeug erstreckt. Beispielsweise ist die transversale Ebene 106 eines Autos während des Betriebs des Fahrzeugs parallel zur Straßenoberfläche. Die Längsachse des Schalldämpfers 101 kann in jedem geeigneten Winkel relativ zur transversalen Ebene 106 des Fahrzeugs ausgerichtet sein. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Längsachse A-A des Schalldämpfers 101 parallel zur transversalen Ebene 106 ausgerichtet. In einem anderen Beispiel kann die Längsachse A-A geneigt oder senkrecht zur transversalen Ebene 106 des Fahrzeugs sein, sodass sich der Schalldämpfer 101 in einer installierten Auslegung in zumindest einer Richtung weg von der transversalen Ebene 106 erstreckt.
Der Schalldämpfer 101 gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst zumindest ein erstes Knautschmerkmal 105 und zumindest ein zweites Knautschmerkmal 107. Der Schalldämpfer 101 kann daher jede geeignete Anzahl von ersten und/oder zweiten Knautschmerkmalen 105, 107 umfassen. Der Schalldämpfer 101 kann jede geeignete Anzahl von weiteren Knautschmerkmalen umfassen, beispielsweise dritte und/oder vierte Knautschmerkmale und so weiter.
Die Knautschmerkmale, zum Beispiel das erste und zweite Knautschmerkmal 105, 107 sind jeweils dazu ausgelegt, die Energie einer Aufprallbelastung auf den Schalldämpfer 101, beispielsweise während eines Crashs, zu absorbieren. Das erste und zweite Knautschmerkmal 105, 107 bilden eine Knautschzone des Schalldämpfers. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung wird als Knautschzone jeder Teil eines Fahrzeugs, zum Beispiel ein Teil eines Fahrzeugs in Richtung der Front, des Hecks und/oder der Seiten eines Fahrzeugs, angesehen, der dazu konzipiert ist, bei einem Crash problemlos zu knautschen und die Hauptkraft eines Aufpralls auf das Fahrzeug zu absorbieren.
Der in dem Beispiel in 1 gezeigte Schalldämpfer 101 umfasst einen ersten Satz von ersten Knautschmerkmalen 105, jedes zumindest teilweise in oder zumindest teilweise parallel zu einer ersten Ebene 109 des Schalldämpfers 101 ausgerichtet, und einen zweiten Satz von Knautschmerkmalen 107, jedes zumindest teilweise in oder zumindest teilweise parallel zu einer zweiten Ebene 111 des Schalldämpfers 101 ausgerichtet. Beispielsweise sind das erste Knautschmerkmal 105a und das zweite Knautschmerkmal 107a in der ersten bzw. zweiten Ebene 109, 111 vorgesehen, während das erste Knautschmerkmal 105b und das zweite Knautschmerkmal 107b versetzt gegenüber und parallel zur ersten bzw. zweiten Ebene 109, 111 sind.
In dem in 1 gezeigten Beispiel sind die erste und zweite Ebene 109, 111 des Schalldämpfers 101 orthogonal zur transversalen Ebene 106 des Fahrzeugs, wenn sich der Schalldämpfer 101 in einer installierten Auslegung befindet. Auf diese Weise sind das erste und zweite Knautschmerkmal 105, 107 des Schalldämpfers 101 so ausgerichtet, dass sie senkrecht zu einer wirkenden Kraft, beispielsweise einer Aufprallbelastung, in der transversalen Ebene 106 des Fahrzeugs sind, wenn sich der Schalldämpfer 101 in einer installierten Auslegung befindet. Wenn beispielsweise der Schalldämpfer 101 parallel zum Heck eines Fahrzeugs installiert ist, sind das erste und zweite Knautschmerkmal 105, 107 des Schalldämpfers 101 so ausgerichtet, dass sie parallel zum Heck des Fahrzeugs sind, und sind daher dazu ausgelegt, den Aufprall bei einem Crash auf das Heck des Fahrzeugs zu absorbieren.
Das erste Knautschmerkmal 105 ist dazu ausgelegt, sich bei einem ersten Aufprallbelastungsniveau auf den Schalldämpfer zu verformen, d. h. sich zu verformen zu beginnen, und das zweite Knautschmerkmal 107 ist dazu ausgelegt, sich bei einem zweiten Aufprallbelastungsniveau auf den Schalldämpfer 101 zu verformen. Auf diese Weise bietet die vorliegende Offenbarung einen Schalldämpfer 101 mit mehreren Crashauslösern, die jeweils dazu ausgelegt sind, sich bei einem anderen Aufprallbelastungsniveau, d. h. zu unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Crashs, wenn die Energie des Crashs absorbiert und durch die verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs abgeleitet wird, zu verformen.
In dem in 1 gezeigten Beispiel bildet der erste Satz von ersten Knautschmerkmalen 105 zumindest einen Teil eines ersten Crashauslösers, und der zweite Satz von zweiten Knautschmerkmalen 107 bildet zumindest einen Teil eines zweiten Crashauslösers. Der Schalldämpfer kann allerdings jede geeignete Anzahl an Crashauslösern haben. Der Schalldämpfer 101 ist daher dazu ausgelegt, progressiv zu kollabieren, d. h. das Kollabieren des ersten Satzes von ersten Knautschmerkmalen 105 erfolgt in der oder parallel zur ersten Ebene 109 beim ersten Aufprallbelastungsniveau, und das Kollabieren der zweiten Knautschmerkmale 107 erfolgt anschließend an das Kollabieren der ersten Knautschmerkmale 105 in der oder parallel zur zweiten Ebene 111 beim zweiten Aufprallbelastungsniveau. Infolge der Auslegung des ersten und zweiten Satzes von Knautschmerkmalen 105, 107 kollabiert der Schalldämpfer 101, d. h. knautscht, bei einer Aufprallbelastung des Schalldämpfers 101 in einer vorhersagbaren Art und Weise. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da die Struktur eines herkömmlichen Schalldämpfers aufgrund seines Aufbaus grundsätzlich steif ist; das röhrenförmige Gehäuse bietet Längssteifigkeit, und die mehreren Wandungen bieten jeweils Quersteifigkeit. Infolgedessen knautscht der herkömmliche Schalldämpfer nicht problemlos und wird häufig während eines Crashs in andere Komponenten des Fahrzeugs gezwängt.
Die grundsätzliche Steifigkeit des herkömmlichen Schalldämpfers kann dazu führen, dass die Kraft der Aufprallbelastung auf andere Komponenten des Abgassystems übertragen wird. Beispielsweise kann eine Aufprallbelastung auf das Heck des Fahrzeugs durch den herkömmlichen Schalldämpfer und entlang der axialen Länge des Abgassystems zur Kraftmaschine des Fahrzeugs übertragen werden. Der Schalldämpfer 101 gemäß der vorliegenden Offenbarung ist vorteilhaft gegenüber dem herkömmlichen Schalldämpfer, da die Energie der Aufprallbelastung während des Knautschens des Schalldämpfers 101 absorbiert werden kann, was die Übertragung der Aufprallbelastung auf andere Komponenten des Fahrzeugs verhindert.
Der Schalldämpfer 101, gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung, umfasst eine erste Wandung 117, beispielsweise eine Prallwand 115 des Schalldämpfers 101, und eine zweite Wandung 119, beispielsweise eine Endplatte 113 des Schalldämpfers 101. In dem in 1 gezeigten Beispiel umfasst der Schalldämpfer 101 zwei Endplatten 113, die entlang der Achse A-A des Schalldämpfers 101 getrennt sind, und mehrere zwischen den Endplatten 113 angeordnete Prallwände 115. Die erste und zweite Wandung 117, 119 sind senkrecht zur Achse A-A ausgerichtet, sodass die Wandungen 117, 119 parallel zu einer Längsachse des Fahrzeugs und senkrecht zu der transversalen Ebene 106 des Fahrzeugs sind, wenn sich der Schalldämpfer 101 in einer installierten Auslegung befindet. Allerdings können die erste und zweite Wandung 117, 119 bei jedem geeigneten Winkel relativ zur Achse A-A des Schalldämpfers 101 und/oder zur transversalen Ebene 106 des Fahrzeugs ausgerichtet sein, wenn sich der Schalldämpfer 101 in einer installierten Auslegung befindet.
In dem in 1 gezeigten Beispiel ist jedes der ersten und zweiten Knautschmerkmale 105, 107 dazu ausgelegt, einen Bereich mit verringerter Steifigkeit in der Wandung 117, 119 bereitzustellen, beispielsweise eine Verringerung der Steifigkeit in einer oder mehreren Ebenen des Schalldämpfers 101, sodass der Schalldämpfer 101 während eines Crashs rund um den Bereich mit verringerter Steifigkeit kollabieren kann. Das erste und zweite Knautschmerkmal 105 kann jeweils einen Bereich mit verringerter Wandungsdicke in der ersten und zweiten Wandung 117, 119 definieren, beispielsweise kann die Dicke der Wandung 117, 119 um etwa 10-15 % verringert sein, um einen Bereich mit verringerter Steifigkeit in der Wandung 117, 119 bereitzustellen.
In dem Beispiel aus 1 umfasst das erste als auch das zweite Knautschmerkmal 105, 107 jeweils eine Nut 120, die in die Wandungen 117, 119 des Schalldämpfers 101 eingerückt ist. In einem anderen Beispiel können allerdings das erste und zweite Knautschmerkmal 105, 107 jedes geeignete Merkmal umfassen, das die Steifigkeit eines Bereichs des Schalldämpfers 101 verringert, zum Beispiel eine oder mehrere Kerben, Vertiefungen und/oder Öffnungen, die dazu ausgelegt sind, die lokale Steifigkeit einer Komponente des Schalldämpfers 101 zu verringern. In einem weiteren Beispiel können das erste und zweite Knautschmerkmal ein kollabierbares Element umfassen, das separat zum Schalldämpfer 101 angefertigt ist und während des Zusammenbaus zumindest teilweise innerhalb des Schalldämpfers 101 installiert wird.
In dem in 1 gezeigten Beispiel erstreckt sich die Nut 120 sowohl des ersten als auch des zweiten Knautschmerkmals 105, 107 über die Fläche der Wandungen 117, 119, sodass die Enden der Nut 120 in Richtung des Randes der Wandungen 117, 119 angeordnet sind, obwohl in einem anderen Beispiel die Nuten 120 an jeder geeigneten Position an den Wandungen 117, 119 bereitgestellt sein kann. Wie in 1 gezeigt, erstrecken sich die Nuten 120 in einer Richtung, die im Wesentlichen parallel zur transversalen Ebene 106 des Fahrzeugs ist, wenn sich der Schalldämpfer 101 in einer installierten Auslegung befindet, sodass die Nuten 120 entsprechende Faltlinien definieren, um die sich die Wandungen 117, 119 unter der Belastung während eines Crashs verformen, beispielsweise einer Aufprallbelastung vom Heck des Fahrzeugs in einer Richtung mit zumindest einer Komponente in der transversalen Ebene 106 des Fahrzeugs.
In einem anderen Beispiel (nicht gezeigt) kann jedes der Knautschmerkmale 105, 107 mehrere Nuten 120 umfassen, die so angeordnet sind, um einen zusammengefalteten Teil in der Wandung 117, 119 des Schalldämpfers 101 zu bilden. Die Anordnung der Nuten 120 im zusammengefalteten Teil der Wandung 117, 119 kann so ausgewählt werden, dass der zusammengefaltete Teil eine gewünschte Steifigkeit aufweist. Beispielsweise kann die Anzahl der Nuten 120, d. h. Faltungen, in dem zusammengefalteten Teil und/oder die Form der Faltungen ausgewählt werden, um die gewünschte Steifigkeit zu erhalten.
Die erste Wandung 117, beispielsweise die Prallwand 115, umfasst einen Flansch 123, der sich zumindest teilweise um den Umfang der ersten Wandung 117 erstreckt. Der Flansch 123 kann ein Kranz, ein Rand und/oder eine Rippe sein, der an ersten Wandung 117 bereitgestellt ist zum Zwecke des Verstärkens und/oder Befestigens der ersten Wandung 117 an einer anderen Komponente des Schalldämpfers 101, beispielsweise am Mantel des Schalldämpfers 101. In dem in 1 gezeigten Beispiel umfasst die zweite Wandung 119 einen Flansch 123, der sich um den Umfang der zweiten Wandung 119 erstreckt. Ein signifikanter Unterschied zwischen der Funktion der Prallwand 115 und der Endplatte 113 ist, dass die Endplatte 113 des Schalldämpfers 101 gegen den Mantel des Schalldämpfers 101 abdichtbar sein muss, zum Zwecke des Einschließens der Abgase im Inneren des Schalldämpfers 101. Infolge des Unterschieds in der Funktionalität der Prallwände 115 und der Endplatten 113 muss sich der Flansch 123 der Endplatte 113 durchgehend um den Umfang der Endplatte 113 erstrecken, sodass der Flansch 123 der Endplatte 113 mit dem Mantel des Schalldämpfers 101 verbunden, beispielsweise angeschweißt, werden kann und auf diese Weise eine gasdichte Abdichtung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Schalldämpfers 101 bereitstellt. Demgegenüber muss sich der Flansch 123 der Prallwand 115 nicht durchgehend um den Umfang der Prallwand 115 erstrecken, da der Flansch 123 der Prallwand 115 nicht verwendet wird, um Unterteilungen des Schalldämpfers 101 abzudichten.
In dem in den 1, 2a und 2b gezeigten Beispiel umfassen das erste und zweite Knautschmerkmal 105, 107 der Prallwand 115jeweils Kerben 122 im Flansch 123 der Prallwand 115. Die Nut 120 sowohl des ersten als auch des zweiten Knautschmerkmals 105, 107 erstreckt sich über die Fläche der Prallwand 115, sodass die Enden der Nut 120 in Richtung der Kerben 122 im Flansch 123 ausgerichtet sind. Die Kerben 122 schneiden die Nuten 120 so, dass die Kerben 122 und die Nuten 120 ein durchgehendes Knautschmerkmal 105, 107 bilden. In einem anderen Beispiel können allerdings die Kerbe 122 und die Nut 120 voneinander getrennt oder gegeneinander versetzt sein.
In dem in den 1 bis 4 gezeigten Beispiel sind die Kerben 122 so ausgerichtet, dass sich die Kerben um die Längsachsen B-B der Nuten 120 öffnen, beispielsweise weiten. Die Kerben 122 sind dazu ausgelegt, einen Bereich mit verringerter Steifigkeit im Flansch 123 bereitzustellen, sodass der Flansch in einer Richtung parallel zur transversalen Ebene 106 des Fahrzeugs gefaltet werden kann, beispielsweise problemlos und ohne Knickbildung gefaltet werden kann, d. h., dass die Kerben 122 sich während einer Aufprallbelastung des Schalldämpfers 101 selbst schließen können.
2A ist eine teilweise perspektivische Vorderansicht der Prallwand 115 des Schalldämpfers 101. 2B ist eine teilweise perspektivische Hinteransicht der Prallwand 115 und zeigt Ansicht B und Schnitt A-A. 3 ist Ansicht B und 4 ist Schnitt A-A. 2A und 2B stellen dar, dass sich die Nut 120 des ersten und zweiten Knautschmerkmals 105, 107 über der Fläche der Prallwand 115 erstreckt, sodass die Enden der Nut 120 in die Basis der entsprechenden Kerben 122 laufen. Auf diese Weise ist die Prallwand 115 dazu ausgelegt, in zwei separaten Bereichen zu knautschen, die jeweils durch die Anordnung des ersten und zweiten Knautschmerkmals 105, 107 definiert sind. Beispielsweise bieten die Nut 120 und die Kerben 122 einen Bereich mit verringerter Steifigkeit, um den herum sich die Prallwand 115 bei Belasten des Schalldämpfers 101 verformen kann. In dem in den 1 bis 4 gezeigten Beispiel erstrecken sich die Kerben 122 vollständig durch den Flansch 123 und durch den Radius zwischen dem Flansch 123 und der Fläche der Prallwand 115. Allerdings können sich die Kerben 122 in einem anderen Beispiel nur teilweise in den Flansch 123 der Prallwand 115 erstrecken.
3 stellt dar, wie das erste und zweite Knautschmerkmal 105, 107 dazu ausgelegt sein kann, sich bei unterschiedlichen Aufprallbelastungsniveaus verformen. Beispielsweise kann das erste Knautschmerkmal 105 eine Nut 120a umfassen, die tiefer als die Nut 120b des zweiten Knautschmerkmals 107 ist. Im Ergebnis dessen bietet die Nut 120a des ersten Knautschmerkmals 105 weniger Widerstand gegen die Verformung der Prallwand 115 als die Nut 120b des zweiten Knautschmerkmals 107 bei Belasten der Prallwand 115.
Die Breite der Kerbe 122 kann durch einen Kerbenwinkel bestimmt sein, der die Breite der Öffnung der Kerbe 122 in der Kante des Flansches 123 verglichen mit der Breite der Nut 120 in der Fläche der Prallwand 115 bestimmt. Der Kerbenwinkel θa des ersten Knautschmerkmals 105 kann sich vom Kerbenwinkel θb des zweiten Knautschmerkmals 107 unterscheiden. In dem in 3 gezeigten Beispiel ist der Kerbenwinkel θa des ersten Knautschmerkmals 105 kleiner als der Winkel 9b der Kerben 122 des zweiten Knautschmerkmals 107. Auf diese Weise ist das zweite Knautschmerkmal 107 dazu ausgelegt, sich in einem größeren Ausmaß zu verformen als das erste Knautschmerkmal 105, da das zweite Knautschmerkmal 107 in einen größeren Winkel gefaltet werden kann, bevor sich die Seiten der Kerbe 122 gegenseitig berühren.
5A ist eine teilweise perspektivische Vorderansicht der Endplatte 113 des Schalldämpfers 101. 5B ist eine teilweise perspektivische Hinteransicht der Endplatte 113 des Schalldämpfers 101. 5B zeigt Ansicht C und Schnitt DD, wie in 6 bzw. 7 gezeigt.
Wie in der obigen Beschreibung erwähnt, dient der Flansch 123 der Endplatte 113 dazu, ein durchgehendes Merkmal um den Umfang der Endplatte 113 bereitzustellen, mit dem die Haut des Schalldämpfers 101 verbunden, beispielsweise angeschweißt, werden kann, wodurch eine Dichtung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Schalldämpfers 101 gebildet wird. In dieser Hinsicht umfasst in dem in 1 und 5A bis 7 gezeigten Beispiel der Flansch 123 der Endplatte 113 keine Kerbe 122. In einem alternativen Beispiel allerdings kann der Flansch 123 der Endplatte 113 zumindest eine Kerbe 122 umfassen. Beispielsweise kann der Flansch 123 der Endplatte 111 mit einer Kerbe 122 vorgesehen sein, die sich nicht durch die volle Tiefe des Flansches 123 erstreckt. Auf diese Weise kann der Flansch weiterhin eine durchgehende Oberfläche um den Umfang der Endplatte 113 bereitstellen, mit der die Haut des Schalldämpfers 101 verbunden werden kann, um eine Abdichtung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Schalldämpfers 101 zu bilden.
In dem in 1 gezeigten Beispiel ist das erste Knautschmerkmal 105 in der Prallwand 115 infolge der funktionalen Anforderungen des Flansches 123 der Endplatte 113 anders ausgelegt als das erste Knautschmerkmal 105 in der Endplatte 113. Allerdings versteht es sich, dass trotz des Unterschieds in der Auslegung das erste Knautschmerkmal 105 in der Prallwand 115 und das erste Knautschmerkmal 105 in der Endplatte 113 dennoch im Wesentlichen ähnliche Steifigkeitseigenschaften haben können. Beispielsweise kann die Nut 120 des ersten Knautschmerkmals 105 in der Endplatte 113 tiefer sein als die Nut 120 des ersten Knautschmerkmals 105 in der Prallwand 115, um dem Fehlen von Kerben 122 im Flansch 123 der Endplatte 113 Rechnung zu tragen.
In ähnlicher Weise wie die Prallwände 115 umfassen die Endplatten 113 erste und zweite Knautschmerkmale 105, 107, die dazu ausgelegt sind, sich bei unterschiedlichen Aufprallbelastungsniveaus zu verformen. In dem in 6 gezeigten Beispiel umfasst das erste Knautschmerkmal 105 eine Nut 120a, die tiefer als die Nut 120b des zweiten Knautschmerkmals 107 ist. Das erste Knautschmerkmal 105 ist daher dazu ausgelegt, sich bei einem niedrigeren Aufprallbelastungsniveau zu verformen als das zweite Knautschmerkmal 107. Allerdings kann das zweite Knautschmerkmal 107 in einem alternativen Beispiel dazu ausgelegt sein, sich bei einem niedrigeren Aufprallbelastungsniveau zu verformen als das erste Knautschmerkmal 105.
In einem Beispiel können das erste Knautschmerkmal 105 und das zweite Knautschmerkmal 107 dazu ausgelegt sein, sich bei Wirkung der Aufprallbelastung auf den Schalldämpfer 101 nacheinander zu verformen. Beispielsweise kann das erste Knautschmerkmal 105 dazu ausgelegt sein, sich bis zum vollen Ausmaß seiner gestatteten Verformung zu verformen, bevor das zweite Knautschmerkmal 107 beginnt, sich zu verformen. In einem anderen Beispiel kann das zweite Knautschmerkmal 107 dazu ausgelegt sein, dass die Verformung des zweiten Knautschmerkmals 107 eingeleitet wird, bevor das erste Knautschmerkmal 105 das volle Ausmaß seiner Verformung erreicht. Das Ausmaß der Verformung des ersten und zweiten Knautschmerkmals 105, 107 kann durch die Tiefe der Nut 120, die Breite der Nut 120, die Dicke des Prallwandmaterials, das die Nut 120 in der Fläche der Prallwand 115 bildet, die Länge der Nut 120 und/oder den Kerbenwinkel θa, θb bestimmt sein. Auf diese Weise können die Eigenschaften sowohl des ersten Knautschmerkmals 105 als auch des zweiten Knautschmerkmals 107 so ausgewählt werden, dass sich sowohl das erste als auch das zweite Knautschmerkmal 105, 107 in der gewünschten Art und Weise verformen, die für die Anwendung und Ausrichtung des Schalldämpfers 101 geeignet ist. Beispielsweise können die Eigenschaften sowohl des ersten Knautschmerkmals 105 als auch des zweiten Knautschmerkmals 107 so ausgewählt werden, dass sie bei einem gewünschten Aufprallbelastungsniveau beginnen sich zu verformen, sich in einem gewünschten Ausmaß verformen, sich mit der gewünschten Rate verformen und/oder sich in der gewünschten Richtung verformen.
Als Beispiel für einen herkömmlichen Schalldämpfer werden die Prallwände 115 und Endplatten 113 als die Steifigkeit erhöhende Elemente angesehen, da sie keine Knautschmerkmale 105, 107 umfassen. Im Ergebnis wirkt ein herkömmlicher Schalldämpfer während eines Crashs sowohl in Längs- als auch in Querrichtung als ein starrer Körper. Beispielsweise dienen die Prallwände 115 innerhalb des herkömmlichen Schalldämpfers dazu, die röhrenförmige Struktur des Schalldämpfers so zu verstärken, dass der Schalldämpfer bei Aufprallbelastung nicht knautscht. Während eines Crashs kann sich ein herkömmlicher Schalldämpfer deshalb an seinen Befestigungspunkten drehen, was dazu führen kann, dass der Schalldämpfer andere Komponenten des Fahrzeugs beschädigt, wie etwa das Fahrgestell, den Unterrahmen und/oder Triebstrangkomponenten. Der Schalldämpfer 101 gemäß der vorliegenden Offenbarung ist vorteilhaft, da sowohl das erste als auch das zweite Knautschmerkmal 105, 107 durch einfache Press- und/oder Zerspanungsprozesse gefertigt sein können. Auf diese Weise bietet die vorliegende Offenbarung eine Möglichkeit zum Einstellen des Crashverhaltens des Schalldämpfers 101 durch Modifizierung bestehender Konzeptionen von Prallwänden und Endplatten 115, 117.
Für einen Fachmann versteht es sich, dass die Offenbarung, obwohl sie beispielhaft mit Bezug auf ein oder mehrere Beispiele beschrieben wurde, nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt ist und dass alternative Beispiele gebildet werden könnten, ohne vom durch die beigefügten Ansprüche definierten Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen.

Claims

Schalldämpfer (101) für ein Fahrzeug, wobei der Schalldämpfer (101) zumindest ein erstes Knautschmerkmal (105) und zumindest ein zweites Knautschmerkmal (107) aufweist, wobei das erste und das zweite Knautschmerkmal (105, 107) dazu ausgelegt sind, die Energie einer Aufprallbelastung auf den Schalldämpfer (101) zu absorbieren, wobei das erste Knautschmerkmal (105) dazu ausgelegt ist, sich bei einem ersten Aufprallbelastungsniveau zu verformen und wobei das zweite Knautschmerkmal (107) dazu ausgelegt ist, sich bei einem zweiten Aufprallbelastungsniveau zu verformen, und wobei das erste Knautschmerkmal (105) und das zweite Knautschmerkmal (105) in derselben Prallwand (115) oder derselben Endplatte (113) des Schalldämpfers (101) vorgesehen sind.
Schalldämpfer (101) nach Anspruch 1, wobei das erste Knautschmerkmal (105) und das zweite Knautschmerkmal (107) dazu ausgelegt sind, sich bei Wirkung der Aufprallbelastung auf den Schalldämpfer (101) nacheinander zu verformen.
Schalldämpfer (101) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Knautschmerkmal (105) und das zweite Knautschmerkmal (107) jeweils einen Bereich mit verringerter Steifigkeit definieren, der sich in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur transversalen Ebene (106) des Fahrzeugs erstreckt, wenn sich der Schalldämpfer (101) in einer installierten Auslegung befindet.
Schalldämpfer (101) nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Knautschmerkmal (105) und das zweite Knautschmerkmal (107) dazu ausgelegt sind, sich so zu verformen, dass der Schalldämpfer (101) in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu einer transversalen Ebene (106) des Fahrzeugs knautscht, wenn sich der Schalldämpfer (101) in einer installierten Auslegung befindet.
Schalldämpfer (101) nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Knautschmerkmal (105) dazu ausgelegt ist, sich mit einer ersten Rate zu verformen, und wobei das zweite Knautschmerkmal (107) dazu ausgelegt ist, sich mit einer zweiten Rate zu verformen.
Schalldämpfer (101) nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Knautschmerkmal (105) dazu ausgelegt ist, in einem ersten Ausmaß von Verformung zu knautschen, und wobei das zweite Knautschmerkmal (107) dazu ausgelegt ist, mit einem zweiten Ausmaß an Verformung zu knautschen.
Schalldämpfer (101) nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Knautschmerkmal (105) dazu ausgelegt ist, sich in einer ersten Richtung zu verformen, und wobei das zweite Knautschmerkmal (107) dazu ausgelegt ist, sich in einer zweiten Richtung zu verformen, wenn sich der Schalldämpfer (101) in einer installierten Auslegung befindet.
Schalldämpfer (101) nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Knautschmerkmal (105) und/oder das zweite Knautschmerkmal (107) eine in eine Oberfläche des Schalldämpfers (101) eingerückte Nut (120) umfasst.
Schalldämpfer (101) nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Knautschmerkmal (105) und das zweite Knautschmerkmal (107) in einer ersten Wandung (117) des Schalldämpfers (101) vorgesehen sind.
Schalldämpfer (101) nach Anspruch 9, wobei die erste Wandung (117) senkrecht zu einer transversalen Ebene (106) des Fahrzeugs ausgerichtet ist, wenn sich der Schalldämpfer (101) in einer installierten Auslegung befindet.
Schalldämpfer (101) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die erste Wandung (117) einen sich zumindest teilweise um den Umfang der ersten Wandung (117) erstreckenden Flansch (123) umfasst.
Schalldämpfer (101) nach Anspruch 11, wobei das erste Knautschmerkmal (105) und/oder das zweite Knautschmerkmal (107) zumindest eine im Flansch (123) der ersten Wandung (117) vorgesehene Kerbe (122) umfasst.
Schalldämpfer (101) nach Anspruch 12, wobei zumindest ein Teil der Kerbe (122) in einer Ebene im Wesentlichen parallel zu einer transversalen Ebene (106) des Fahrzeugs ausgerichtet ist, wenn sich der Schalldämpfer (101) in einer installierten Auslegung befindet.
Schalldämpfer (101) nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Knautschmerkmal (105) und das zweite Knautschmerkmal (107) in einer zweiten Wandung (119) des Schalldämpfers (101) vorgesehen sind.
Schalldämpfer (101) nach Anspruch 14, wobei die zweite Wandung (119) senkrecht zu einer transversalen Ebene (106) des Fahrzeugs ausgerichtet ist, wenn sich der Schalldämpfer (101) in einer installierten Auslegung befindet.
Schalldämpfer (101) nach jedem der Ansprüche 9 bis 15, wobei die erste Wandung (117) eine Prallwand (115) des Schalldämpfers (101) ist.
Schalldämpfer (101) nach jedem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die zweite Wandung (119) eine Endplatte (113) des Schalldämpfers (101) ist.
Schalldämpfer (101) nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Knautschmerkmal (105) und das zweite Knautschmerkmal (107) eine Knautschzone des Fahrzeugs bilden.
Fahrzeug, das einen oder mehrere Schalldämpfer (101) nach Ansprüchen 1 bis 18 umfasst.