DE102016122287A1

DE102016122287A1 - Aerodynamisch wirkender Endschalldämpfer für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016122287A1
Application number: DE102016122287.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Laube; Frank Repphun
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2036-11-22
Also published as: GB201718990D0; GB2558754B; DE102016122287B4; US20180142589A1; GB2558754A; US10823021B2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen in den heckseitigen Unterboden integrierter Endschalldämpfer (1) in einer Abgasanlage (3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 4.1, 4.2) eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs, dessen fahrbahnzugewandte Unterseite aerodynamisch ausgeformt und mit Luftleitelementen (7, 8, 9) bestückbar ist, wobei die Luftleitelemente (7, 8, 9) in der Unterseite mindestens eines im Wesentlichen in Fahrtrichtung (X) verlaufenden, im Wesentlichen U- bzw. V-förmig ausgeformten Kanals (6) zur Luftstromführung mündend angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen in den heckseitigen Unterboden integrierten Endschalldämpfer in einer Abgasanlage eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs, dessen fahrbahnzugewandte Unterseite aerodynamisch ausgeformt und mit diffusorartig wirkenden Luftleitelementen bestückt ist.
Die üblicherweise in mehrere Kammern unterteilt ausgebildeten, aufgrund der zu erfüllenden Aufgaben teilweise relativ voluminösen Schalldämpfer einer Abgasanlage in mit Brennkraftmaschinen angetriebenen Kraftfahrzeugen werden im Fahrzeugunterboden verlaufend so integriert angeordnet, dass die Luftströmung in diesem Bereich nicht oder nur in geringem Ausmaß beeinträchtigt wird. Aus dem modernen Kraftfahrzeugbau ist es ebenfalls bekannt, den Fahrzeugunterboden mit dem Ziel, möglichst geringen Auftrieb zu erzeugen, aerodynamisch zu gestalten bzw. aerodynamisch wirksame Luftleitelemente im Unterbodenbereich anzuordnen. Im Gegensatz zu den üblicherweise auf der Fahrzeugoberseite angeordneten Spoilern kann mit Luftleitelementen im Bereich des Fahrzeugunterbodens bei entsprechender Gestaltung bzw. Anordnung ein nahezu luftwiderstandsneutraler Abtrieb erreicht werden.
Aus dem Stand der Technik sind Lösungen bekannt, bei denen auch Bauteile von Schalldämpfern zur Strömungsführung im Unterbodenbereich eines Kraftfahrzeugs Verwendung finden.
In der DE 10 2008 039 495 A1 ist ein Unterboden eines Kraftfahrzeugs gezeigt und beschrieben mit als Vertiefungen oder Erhebungen ausgeformten Elementen, die über ihre Längserstreckung in Fahrtrichtung die Luftströmung im Unterbodenbereich kanalisieren sollen. In dieser Druckschrift wird vorgeschlagen, solche längsverlaufenden Strömungselemente auch im Bereich eines Endschalldämpfers anzuordnen.
Die DE 34 09 667 A1 offenbart die Heckpartie eines Kraftfahrzeugs mit einem weitgehend ebenen, ggf. etwa von der Fahrzeugmitte aus diffusorartig nach hinten ansteigenden Unterboden und mit einer einen Schalldämpfer aufweisenden Abgasanlage, die strömungsgünstig innerhalb eines Längstunnel im diffusorartig ausgestalteten Unterboden strömungsgünstig verlaufend angeordnet ist.
Die EP 0 257 341 B1 zeigt und beschreibt u.a. einen im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs angeordneten Schalldämpfer, vorzugsweise einen Nachschalldämpfer, der insgesamt aerodynamisch als Luftleitfügel ausgeformt und im Abstand vom Unterboden des Kraftfahrzeugs im Heckbereich angeordnet ist.
In der JP 2002 347 664 A ist ein Endschalldämpfer gezeigt und beschrieben, der in einer konkaven Einbuchtung eines Kraftfahrzeug-Unterbodens positioniert ist und mit den ihn umgebenden Bereichen einen im Wesentlichen ebenen Unterboden ausbilden soll.
Die DE 10 2012 006 818 B4 offenbart einen Schalldämpfer einer Abgasanlage mit einer aerodynamisch wirksamen Unterseite, dessen in Fahrtrichtung vorderer Teil eben in einen hinteren Teil übergehen soll, der nach oben gewölbt angeordnet ist. Insgesamt soll der Schalldämpfer durch besondere Ausgestaltung aerodynamische Wirkung entfalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei möglichst platzsparender Anordnung eines Endschalldämpfers im Unterboden eines Kraftfahrzeugs eine deutlich verbesserte aerodynamische Wirkung durch die Ausgestaltung des Endschalldämpfers erreichen zu können.
Diese Aufgabe wird bei einem eingangs beschriebenen Endschalldämpfer bei einem Kraftfahrzeug, an dessen Unterboden zusätzlich Luftleitelemente angeordnet sind, dadurch gelöst, dass die Luftleitelemente in der Unterseite mindestens eines im Wesentlichen in Fahrtrichtung verlaufenden, im Wesentlichen U- bzw. V-förmig ausgeformten Kanals im Endschalldämpfer einer Abgasanlage mündend angeordnet sind.
Eine besonders zweckmäßige, wirkungsvolle und einfache Lösung nach der Erfindung ergibt sich dadurch, dass die im Abstand zum Fahrzeugunterboden bzw. zum im Abgasschalldämpfer ausgeformten Kanal angeordneten Luftleitelemente in etwa T-förmig ausgestaltet sind, wobei der T-Quersteg in Fahrtrichtung vor dem Endschalldämpfer ausgerichtet und im Wesentlichen über die gesamte Unterbodenbreite des Fahrzeugs sich erstreckend angeordnet ist, und wobei der T-Längssteg in den im Endschalldämpfer ausgeformten Kanal und ggf. über dessen Längserstreckung hinaus erstreckbar angeordnet ist.
Eine konstruktiv einfache Umsetzung der erfinderischen Lösung wird darin gesehen, dass der Kanal im Endschalldämpfer mittig angeordnet ist und seitlich von zwei Gehäuseteilen des Endschalldämpfers mit aerodynamisch ausgeformten, im Wesentlichen der Fahrbahn-Oberseite zugewandten Bodenbereichen begrenzt wird.
Selbstverständlich sind Lösungen denkbar, bei denen nicht nur ein mittig angeordneter Kanal im Endschalldämpfer vorgesehen ist, sondern zwei oder auch mehr im Wesentlichen parallel verlaufende Kanäle mit in sie integrierten Luftleitelementen angeordnet sind.
Denkbar ist es ferner ohne weiteres, dass die Luftleitelemente in ihrem Abstand bzw. in ihrer Position in Bezug auf den Kraftfahrzeugunterboden veränderbar angeordnet sind. Insbesondere ist es denkbar, dass der im Bereich des Kanals bzw. der Kanäle im Endschalldämpfer verlaufende T-Längssteg individuell verstellbar angeordnet ist. Die Verstellbarkeit kann automatisch in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit oder auch wahlweise durch den Fahrer erfolgen.
Für den Fachmann versteht es sich von selbst, dass die Anordnung des bzw. der Luftleitelemente im Bereich des Endschalldämpfers so gewählt werden muss, dass trotz der möglichen Bewegungen des Endschalldämpfers infolge Aggregatebewegung bzw. Wärmedehnung die Anordnung kollisionsfrei erfolgt und trotzdem wirksam bleibt. Ferner versteht es sich von selbst, dass die Materialien für die Leitelemente und ggf. die Materialien und die Anordnung der Verstellmechanismen so zu wählen sind, dass trotz hoher Umgebungstemperaturen in Endschalldämpfernähe eine Funktionsbeeinträchtigung nicht erfolgen kann. Dies kann auf übliche Weise mittels konventioneller Wärmeabschirmung und durch entsprechende konvektive Kühlung vom Unterboden her ohne größere Probleme gelöst werden.
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der erfinderischen Lösung für die Anordnung und Ausgestaltung eines Endschalldämpfers in einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der schematischen Darstellungen dazu in der Zeichnung. Die beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, wie nachfolgend in den Figuren der Zeichnung gezeigt, und die anhand der Zeichnung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder auch in Alleinstellung anwendbar, ohne dass damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
Es zeigt in schematischer Darstellung:

1 einen Endschalldämpfer nach der Erfindung in der Ansicht vom Heck eines Fahrzeugs;
2 den Endschalldämpfer nach 1 in Heckansicht mit integriertem Luftleitelement (Luftleitelement im Schnitt im mittleren Bereich des Kanals im Endschalldämpfer);
3 eine Unteransicht eines Endschalldämpfers nach der Erfindung (1 bzw. 2) mit Luftleitelement und
4 einen Schnitt (Schnittlinie A-A nach 3) durch Endschalldämpfer und Luftleitelement nach der Erfindung.

In 1 ist mit 1 ein in heute üblicher Weise in seinem Inneren in mehrere durch Rohre verbundene Kammer unterteilter Endschalldämpfer bezeichnet. Die schematische Darstellung zeigt einen Blick von hinten in Fahrtrichtung auf die Anordnung des Endschalldämpfers 1 hinter bzw. etwa im Bereich der Radaufhängungen 2 eines Kraftfahrzeugs. Mit 3.1 bis 3.4 sind die Rohre einer Abgasanlage bezeichnet, in die der Endschalldämpfer 1 integriert ist. Mit 4.1 bzw. 4.2 sind die Abgasaustrittsöffnungen aus dem Endschalldämpfer 1 bezeichnet.
Der Endschalldämpfer 1 ist mit seinem oben liegenden Bereich und insbesondere mit seinen nach vorne gerichteten Seitenwandungen weitestgehend in den Unterboden des Kraftfahrzeugs integriert angeordnet. Die der Fahrbahn gegenüber angeordneten Flächen 5.1 und 5.2 des Endschalldämpfer-Gehäuses sind so ausgeformt, dass sie direkt der Strömungsführung im Unterbereich des Fahrzeuges dienen können, d.h. sie sind weitgehend glatt, ggf. mit längs in Fahrtrichtung angeordneten Rillen und ggf. nach hinten ansteigend verlaufend angeordnet.
Im mittigen Bereich des Endschalldämpfers 1 ist ein im Wesentlichen U-förmiger Kanal 6 ausgeformt (Ausführungsbeispiel nach 1 und 2). Dieser Kanal 6 kann auch enger oder weiter gestaltet sein und z.B. nicht U-förmig verlaufen, sondern trapezförmig mit seitlichen Schrägflächen oder sogar eher mit spitz zulaufenden Seitenflächen in etwa V-förmig ausgestaltet sein. In den Kanal 6, der vorzugsweise im Wesentlichen mit weitgehend ebenen und glatten Flächen als Flächen des Endschalldämpfergehäuses 1 angeordnet ist, ist im Abstand dazu ein Luftleitelement 7 integriert.
Im Ausführungsbeispiel (siehe 3) ist dieses Luftleitelement 7 im Wesentliche T-förmig ausgestaltet. Dabei ist der T-Quersteg 8 in Fahrtrichtung ausgerichtet vor dem Endschalldämpfer 1 angeordnet und in seinem vorderen, in Fahrtrichtung weisenden Bereich im Wesentlichen über die gesamte Unterbodenbreite des Fahrzeugs und im Abstand zu diesem sich erstreckend ausgeführt, so dass sich zwischen dem Luftleitelement 7 bzw. dem T-Quersteg 8 und dem Unterboden des Fahrzeugs ein Strömungskanal bildet. Im Bereich des Endschalldämpfers 1 geht das Luftleitelement 7 bzw. dessen T-förmiger Quersteg 8 verengend in einen T-Längssteg 9 über, der im Bereich des Kanals 6 im Abstand zum Gehäuse des Endschalldämpfers 1 als Strömungsführung angeordnet ist und ggf. mit dem Endbereich des T-Längsstegs 9 über den Kanal 6 des Endschalldämpfers 1 hinausragt.
Der Pfeil X (siehe 3 rechts oben) gibt zur Verdeutlichung die Fahrtrichtung an.
4 zeigt einen Schnitt nach der Schnittlinie A-A (3) durch den Endschalldämpfer 1 mittig im Kanal 6 mit dem Luftleitelement 7 und dessen T-Quersteg 8 bzw. T-Längssteg 9.
Gegebenenfalls ist das Luftleitelement 7 in seinem Abstand bzw. in seiner Positionierung in Bezug auf den Fahrzeugunterboden und den Kanal 6 im Abgasschalldämpfer 1 veränderbar und ggfs. individuell verstellbar (von Hand oder automatisch) angeordnet. Es ist auch denkbar, dass das Luftleitelement 7 aus mehreren Elementen aufgebaut ist, z.B. aus einem separaten T-Quersteg 8 und einem daran beweglich angeordneten T-Längssteg 9, der in Bezug auf Abstand und Winkellage zur ihm zugeordneten Fläche des Kanals 6 automatisch oder von Hand verstellbar sein kann.
Bezugszeichenliste

1: Endschalldämpfer
2: Radaufhängung
3.1-3.4: Rohre der Abgasanlage
4.1, 4.2: Abgasaustrittsöffnung
5.1, 5.2: Flächen an 1
6: Kanal
7: Luftleitelement
8: T-Quersteg an 7
9: T-Längssteg an 7

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008039495 A1 [0004]
DE 3409667 A1 [0005]
EP 0257341 B1 [0006]
JP 2002347664 A [0007]
DE 102012006818 B4 [0008]

Claims

In den heckseitigen Unterboden integrierter Endschalldämpfer (1) in einer Abgasanlage (3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 4.1, 4.2) eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs, dessen fahrbahnzugewandte Unterseite aerodynamisch ausgeformt und mit Luftleitelementen (7, 8, 9) bestückbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitelemente (7, 8, 9) in der Unterseite mindestens eines im Wesentlichen in Fahrtrichtung (X) verlaufenden, im Wesentlichen U- bzw. V-förmig ausgeformten Kanals (6) zur Luftstromführung mündend angeordnet sind.
Endschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Abstand zum Fahrzeugunterboden bzw. zum Kanal (6) angeordneten Luftleitelemente (7, 8, 9) in etwa T-förmig ausgestaltet sind, wobei der T-Quersteg (8) in Fahrtrichtung ausgerichtet vor dem Endschalldämpfer (1) und im Wesentlichen über die gesamte Unterbodenbreite des Fahrzeugs sich erstreckend angeordnet ist, und wobei der T-Längssteg (9) in den im Endschalldämpfer (1) ausgebildeten Kanal (6) und ggf. sich über dessen Längserstreckung hinaus erstreckend angeordnet ist.
Endschalldämpfer nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (6) mittig im Endschalldämpfer (1) angeordnet ist.
Endschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kanal (6) bzw. Flächen (5.1, 5.2) zum Heckbereich des Fahrzeuges hin ansteigend angeordnet sind.
Endschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abstand und Lage des Luftleitelements (7, 8, 9) zur Strömungsbeeinflussung in Bezug auf den Kanal (6) und/oder den Fahrzeugunterboden veränderbar angeordnet ist.
Endschalldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderbarkeit von Lage und Position des Luftleitelements (7, 8, 9) automatisch oder von Hand durchführbar ist.