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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers für einen Abgasstrang eines Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner einen Schalldämpfer, der mit einem solchen Verfahren hergestellt wurde.
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Im Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs erfolgt die Behandlung der Verbrennungsgase, die aus dem Verbrennungsmotor abgeleitet werden, um Emissionen zu verringern. Die Schadstoffe werden hierbei mittels Partikelfiltern und Katalysatoren auf chemischem, katalytischem und/oder mechanischem Weg dem Abgas entzogen bzw. in andere Stoffe umgewandelt.
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Ferner ist es bekannt, Schalldämpfer in einem Abgasstrang einzusetzen, um die Schallemissionen zu reduzieren. Schalldämpfer sind in verschieden Ausführungsformen mit unterschiedlichen Wirkprinzipien bekannt, beispielsweise in Form von Reflexions-, Absorptions- oder Resonanzschalldämpfer.
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Im Automobilbereich ist man stets bestrebt, möglichst kosteneffiziente Herstellungsverfahren zu nutzen, um einen Wettbewerbsvorteil zu erzielen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schalldämpfer für einen Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, der besonders kosteneffizient herstellbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren bereitzustellen, mittels dem ein an einen Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs angepasster Schalldämpfer kostengünstig herstellbar ist.
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Zur Lösung der Aufgabe ist ein Verfahren zur Herstellung eines segmentierten Schalldämpfers für einen Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs, mit den folgenden Schritten vorgesehen:
- a) Bilden eines ersten Endsegments und eines zweiten Endsegments des Schalldämpfers, indem jeweils mittels einer Stirnwand eine erste, axiale Öffnung eines Umfangsmantels des jeweiligen Endsegments zumindest abschnittsweise verschlossen wird, und mittels einer vorzugsweise perforierten Zwischenwand eine der ersten Öffnung entgegengesetzt angeordnete zweite, axiale Öffnung des Umfangsmantels zumindest abschnittsweise verschlossen wird, wobei jeweils eine Schalldämpferkammer gebildet wird, die von der Stirnwand, der Zwischenwand und dem Umfangsmantel begrenzt wird, und
- b) Verbinden des ersten Endsegments und des zweiten Endsegments mittels eines Verbindungssegments, das einen Verbindungsmantel aufweist, der sich von der Zwischenwand des ersten Endsegments zur Zwischenwand des zweiten Endsegments erstreckt, wobei das Innere des Verbindungssegments von dem Verbindungsmantel und den an den Verbindungsmantel angrenzenden Zwischenwänden begrenzt wird.
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Die Stirnwände der Endsegmente weisen jeweils eine im Betrieb des Kraftfahrzeugs von Abgas durchströmbare Öffnung auf. Diese Öffnungen der Stirnwände sind innerhalb des segmentierten Schalldämpfers strömungsmäßig miteinander verbunden, sodass durch die Öffnung eines Endsegments Abgas in den Schalldämpfer herein und durch die Öffnung des anderen Endsegments aus dem Schaldämpfer heraus strömen kann. Im Sinne der Erfindung ist ein Mantel eine in Umfangsrichtung geschlossene rohrförmige Umfangswand des entsprechenden Segments.
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Indem der Schalldämpfer segmentiert gestaltet ist, insbesondere als eine Art Baukastensystem, kann mittels der zuvor beschriebenen Verfahrensschritte in einfacher Weise ein Schalldämpfer hergestellt werden, der flexibel an bestimmte Anforderungen angepasst ist, insbesondere im Zusammenhang mit der Schalldämpfung und dem im Kraftfahrzeug für den Schalldämpfer zur Verfügung stehenden Bauraum. Da die grundlegenden Verfahrensschritte unabhängig von den verbauten Segmenten sind, können die Herstellkosten besonders niedrig gehalten werden.
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Das Verbindungssegment kann hierbei in Teilsegmente unterteilt sein, die durch einen Verbindungsteilmantel und Zwischenwände definiert sind, an denen der jeweilige Verbindungsteilmantel befestigt ist. Durch diese Gestaltung können die Eigenschaften des Verbindungsegments auf unterschiedliche Anforderungen abgestimmt sein, ohne dass hierdurch das grundlegende Verfahren zu Herstellung angepasst werden muss.
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Gemäß einer Ausführungsform haben hierbei benachbarte Zwischenwände unterschiedliche Außenkonturen und der sich zwischen diesen Zwischenwänden erstreckende Verbindungsteilmantel ist nicht zylindrisch. Hierdurch kann die Form des Schalldämpfers in einfacher Weise an den zur Verfügung stehenden Bauraum angepasst sowie der Bauraum effizient genutzt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Verbindungssegment zumindest eine Schalldämpferkammer auf, sodass das Volumen des Verbindungssegments zumindest teilweise für die Schalldämpfung nutzbar ist. Ferner wird in zumindest ein Segment der Gruppe aus Endsegmenten und Verbindungssegment ein zumindest abschnittsweise innenliegendes, vorzugsweise perforiertes, Abgasrohr eingesetzt, das sich in Strömungsrichtung durch zumindest eine Stirnwand oder Zwischenwand erstreckt und zumindest die Schalldämpferkammern von zwei Segmenten strömungsmäßig miteinander verbindet. Im Sinne der Erfindung ist ein Abgasrohr ein im Betrieb des Kraftfahrzeugs von Abgas durchströmbares Rohr bzw. ein Rohr, das dazu vorgesehen ist, im Betrieb des Kraftfahrzeugs Abgas durch sein Inneres zu leiten. Das Abgasrohr bzw. die Abgasrohre gewährleisten, dass das Abgas auf einem definierten Weg durch den Schalldämpfer geleitet wird, zumindest in den Abschnitten, in denen ein Abgasrohr vorgesehen ist.
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Vorzugsweise ist hierbei zumindest ein Teil der Abgasrohre zumindest abschnittsweise perforiert, um über die Perforation eine definierte Kopplung des Abgases mit der Schalldämpferkammer und damit eine gute Schalldämpfung zu gewährleisten.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass alle Abgasrohre vor dem Verbinden des ersten Endsegments und des zweiten Endsegments mittels des Verbindungssegments, das heißt vor Schritt b), in ihre zugeordneten Stirnwände und/oder Zwischenwände eingesetzt werden. Somit können die Abgasrohre mit geringen Aufwand zuverlässig montiert werden.
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In einer Ausführungsform wird ein stromaufwärtiges Abgasrohr in das erste Endsegment eingesetzt, so dass das stromaufwärtige Abgasrohr durch eine Einlassöffnung in einer stromaufwärtigen Stirnwand sowie durch eine Auslassöffnung in der angrenzenden Zwischenwand verläuft. Das stromaufwärtige Abgasrohr ist hierbei an der Stirnwand und der Zwischenwand befestigt. Zusätzlich oder alternativ wird ein stromabwärtiges Abgasrohr in das zweite Endsegment eingesetzt, so dass das stromabwärtige Abgasrohr durch eine Auslassöffnung in einer stromabwärtigen Stirnwand und eine Einlassöffnung in der angrenzenden Zwischenwand verläuft. Das stromabwärtige Abgasrohr ist hierbei an der Stirnwand und der Zwischenwand befestigt. Durch diese Gestaltung kann das entsprechende Abgasrohr sicher im Inneren des Schalldämpfers befestigt werden.
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Vorzugsweise werden das stromaufwärtige und das stromabwärtige Abgasrohr im Verbindungssegment ineinandergesteckt, wodurch eine einfache und sichere Verbindung der Abgasrohre miteinander sichergestellt werden kann. Hierbei werden die Abgasrohre strömungsmäßig miteinander verbunden, das bedeutet, dass das durch ein Abgasrohr strömendes Abgas über die Verbindungstelle der beiden Abgasrohre in das andere Abgasrohr geleitet wird.
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Die Abgasrohre können dabei dicht miteinander verbunden sein, insbesondere mittels eines Dichtelements, sodass an der Verbindungstelle im Wesentlichen kein Abgas aus dem Inneren der Abgasrohr ausströmen kann.
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In einer weiteren Ausführungsform wird ein Schallabsorptionsmaterial in zumindest ein Segment der Gruppe aus Endsegmenten und Verbindungssegment eingesetzt. Insbesondere wird dabei das Schallabsorptionsmaterial in die Schalldämpferkammer des entsprechenden Segments eingesetzt, bevor beide Öffnungen des Umfangsmantels oder Verbindungsteilmantels des Segments verschlossen werden. Auf diese Weise kann mit geringem Aufwand ein Schalldämpfer hergestellt werden, der wenigstens eine Schalldämpferkammer umfasst, die mit Schallabsorptionsmaterial zumindest teilweise gefüllt ist.
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Die Umfangsmäntel und zumindest ein Verbindungsteilmantel des Verbindungsmantels können jeweils mit den an sie angrenzenden Stirn- oder Zwischenwänden mittels Falzen, Schweißen oder Löten, insbesondere vollständig in Umfangsrichtung, dicht und fest verbunden werden. Hierdurch können die zuvor genannten Bauteile des Schalldämpfers in kurzer Zeit und mit geringen Kosten zuverlässig montiert werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass ein Übergang des Umfangsmantels eines Endsegments zur Zwischenwand konisch abgeschrägt verläuft und der Verbindungmantel eine entsprechende konische Aufweitung besitzt, um einen entsprechenden Kontakt zwischen dem Umfangsmantel und dem Verbindungsmantel zu bilden, der eine zuverlässige und sicher Verbindung der beiden Mäntel miteinander gewährleistet.
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Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Schalldämpfer vorgesehen, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Schalldämpfer zumindest zwei benachbarte Zwischenwände mit unterschiedlichen Außenkonturen auf, die durch einen Verbindungsmantel miteinander verbunden sind. Der Verbindungsmantel ist dabei längs der Außenkonturen umfangsmäßig geschlossen an den Zwischenwänden befestigt. Über die Außenkonturen der Zwischenwände kann die Geometrie, d.h. Größe und Form, des Schalldämpfers an bestimmte Anforderungen angepasst sein, wie der für den Schalldämpfer zur Verfügung stehende Bauraum im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform hat der Schalldämpfer ein stromaufwärtiges Abgasrohr, das sich durch die Stirnwand des ersten Endsegments erstreckt und mit der Schalldämpferkammer des ersten Endsegments strömungsmäßig verbunden ist, und ein stromabwärtiges Abgasrohr, das sich durch die Stirnwand des zweiten Endsegments erstreckt und mit der Schalldämpferkammer des zweiten Endsegments strömungsmäßig verbunden ist. Das Abgasrohr gewährleistet, dass im Betrieb des Kraftfahrzeugs Abgas in definierter Weise durch den Schalldämpfer und insbesondere den Schalldämpferkammern geleitet wird, um zuverlässig eine besonders gute Schalldämpfung sicherzustellen.
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Vorzugsweise ist das stromaufwärtige Abgasrohr im Bereich des ersten Endsegments und/oder das stromabwärtige Abgasrohr im Bereich des zweiten Endsegments perforiert, um das jeweilige Abgasrohr strömungsmäßig mit der zugeordneten Schalldämpferkammer zu verbinden. Die Perforation gewährleistet eine gute Kopplung des im Betrieb des Kraftfahrzeugs durch das entsprechende Abgasrohr strömenden Abgases mit der jeweils an die Perforation angrenzenden Schalldämpferkammer, wodurch eine besonders gute Schalldämpfung erzielt werden kann.
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Dabei kann zumindest ein Rohr ohne Perforation vorgesehen sein, das sich durch ein Verbindungsegment erstreckt. Hierbei ist ferner eine Schalldämpferkammer des Verbindungsegments über zumindest eine perforierte Zwischenwand mit einer angrenzenden Schalldämpferkammer verbunden. Auf diese Weise kann Abgas mittels des nicht perforierten Rohrs durch eine Schalldämpferkammer hindurch geleitet werden, wobei das Abgas nicht direkt über eine Perforation im Rohr mit der an das Rohr angrenzenden Schalldämpferkammer gekoppelt ist, sondern indirekt über eine weitere Schalldämpferkammer, die über die perforierte Zwischenwand an die an das Rohr angrenzende Schalldämpferkammer gekoppelt ist. Hierdurch können unterschiedliche Schalldämpferkammern auf unterschiedliche Weise miteinander gekoppelt werden, wodurch beim Design des Schalldämpfers mehr Freiheitgrade zur Verfügung stehen, um die Eigenschaften des Schalldämpfer an die spezifischen Anforderungen im Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs anzupassen.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 in einer Schnittansicht einen erfindungsgemäßen Schalldämpfer gemäß einer ersten Ausführungsform,
- - 2 eine Detailansicht einer zweilagigen Verbindungsstelle des Schalldämpfers aus 1,
- - 3 eine Detailansicht einer dreilagigen Verbindungsstelle des Schalldämpfers aus 1,
- - 4 bis 7 in einer perspektivischen Ansicht verschiedene Schritte zur Herstellung des Schalldämpfers aus 1 gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren, und
- - 8 in einer perspektivischen Ansicht einen erfindungsgemäßen Schalldämpfer gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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In 1 ist ein Schalldämpfer 10 gezeigt, der für einen Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen ist.
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Der Schalldämpfer 10 umfasst ein erstes Endsegement 12 mit einer Einlassöffnung 14 und ein zweites Endsegment 16 mit einer Auslassöffnung 18, die bezüglich des Außengehäuses durch ein Verbindungssegment 20 miteinander strömungsmäßig verbunden sind, so dass im Betrieb des Kraftfahrzeugs Abgas G vom Verbrennungsmotor in Strömungsrichtung S über die Einlassöffnung 14 durch das erste Endsegment 12 und das Verbindungssegement 20 in das zweite Endsegment 16 und von dort über die Auslassöffnung 18 aus dem Schalldämpfer 10 heraus strömt.
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Das erste Endsegment 12 ist dosenförmig und umfasst einen ersten Umfangsmantel 22, eine stromaufwärtige Stirnwand 24 sowie eine perforierte stromabwärtige Zwischenwand 26. Der erste Umfangsmantel 22 ist hierbei in Umfangsrichtung U (siehe 4) geschlossenen und wird durch ein Rohr gebildet und hat eine erste Öffnung 28, die von der stromaufwärtigen Stirnwand 24 abschnittsweise verschlossen wird, und eine entgegengesetzt angeordnete zweite Öffnung 30, die durch die stromabwärtige Zwischenwand 26 abschnittsweise verschlossen wird.
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Das Volumen im Inneren des ersten Endsegments 12, das durch den ersten Umfangsmantel 22, die stromaufwärtige Stirnwand 24 und die stromabwärtige Zwischenwand 26 begrenzt ist, bildet eine Schalldämpferkammer 32 des ersten Endsegments 12.
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Die Einlassöffnung 14 ist hierbei in der stromaufwärtigen Stirnwand 24 vorgesehen und die stromabwärtige Zwischenwand 26 weist eine innere Auslassöffnung 34 auf, die konzentrisch zur Einlassöffnung 14 angeordnet ist.
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Das zweite Endsegment 16 ist analog zum ersten Endsegment 12 gestaltet und umfasst einen zweiten Umfangsmantel 36, eine perforierte stromaufwärtige Zwischenwand 38 sowie eine stromabwärtige Stirnwand 40, die eine Schalldämpferkammer 32 des zweiten Endsegments 16 begrenzen.
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Im Unterschied zum ersten Endsegment 12, das stromaufwärts des zweiten Endsegments 16 angeordnet ist, sind beim zweiten Endsegment 16 die Zwischenwand 38 stromaufwärts und die Stirnwand 40 stromabwärts vorgesehen.
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Ferner weist die stromabwärtige Stirnwand 40 die Auslassöffnung 18 auf und die stromaufwärtige Zwischenwand 38 hat eine innere Einlassöffnung 42, die konzentrisch zur Auslassöffnung 18 angeordnet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform können das erste Endsegment 12 und das zweite Endsegment 16 als Gleichteile gestaltet sein, wodurch sich Vorteile bei der Fertigung und in der Logistik ergeben, die die Herstellkosten des Schalldämpfers 10 weiter senken können.
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Die Stirnwände 24, 40 sind trichterförmig gestaltet, wobei sich der Trichter von der jeweiligen Schalldämpferkammer 32 in bzw. entgegen der Strömungsrichtung S weg erstreckt.
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Grundsätzlich können die Stirnwände 24, 40 beliebige gestaltet sein. Insbesondere können die Einlassöffnung 14 und/oder die Auslassöffnung 18 an beliebiger Stelle an der entsprechenden Stirnwand 24, 40 vorgesehen sein.
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Das Verbindungssegment 20 umfasst einen in Umfangsrichtung U geschlossenen Verbindungsmantel 44, der sich von der stromabwärtigen Zwischenwand 26 bis zur stromaufwärtige Zwischenwand 38 erstreckt, und eine Schalldämpferkammer 32, die durch den Verbindungsmantel 44 sowie die stromabwärtige Zwischenwand 26 und die stromaufwärtige Zwischenwand 38 begrenzt wird. Insbesondere ist der Verbindungsmantel 44 ein Rohr.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Verbindungssegment 20 keine Schalldämpferkammer 32 aufweisen.
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Der Schalldämpfer 10 weist ferner ein erstes innenliegendes, stromaufwärtiges Abgasrohr 46 und ein zweites innenliegendes, stromabwärtiges Abgasrohr 48 auf, die strömungsmäßig miteinander verbunden sind.
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Das erste innenliegendes Abgasrohr 46 erstreckt sich von der Einlassöffnung 14 in der stromaufwärtigen Stirnwand 24 durch die Schalldämpferkammer 32 des ersten Endsegments 12 und durch die innere Auslassöffnung 34 in der stromabwärtigen Zwischenwand 26 in die Schalldämpferkammer 32 des Verbindungssegments 20.
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Das zweite innenliegende Abgasrohr 48 erstreckt sich von der Auslassöffnung 14 in der stromabwärtigen Stirnwand 40 durch die Schalldämpferkammer 32 des zweiten Endsegments 16 und durch die innere Einlassöffnung 42 in der stromaufwärtigen Zwischenwand 38 in die Schalldämpferkammer 32 des Verbindungssegments 20.
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Das erste und das zweite Abgasrohr 46, 48 sind in der Schalldämpferkammer 32 des Verbindungssegments 20 mittels einer Steckverbindung 50 formschlüssig miteinander verbunden. Die Steckverbindung 50 wird durch das stromabwärtige Ende 52 des ersten Abgasrohrs 46 und das stromaufwärtigen Ende 54 des zweiten Abgasrohrs 48 gebildet, die komplementär zueinander gestaltet sind.
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Das erste und das zweite Abgasrohr 46, 48 haben ferner jeweils eine Perforation 56, die in einem Abschnitt des Abgasrohrs 46, 48 angeordnet ist, der an die Schalldämpferkammer 32 des ersten bzw. zweiten Endsegments 12, 16 angrenzt.
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Auf diese Weise wird im Betrieb des Kraftfahrzeugs das Abgas G mittels der innenliegenden ersten und zweiten Abgasrohre 46, 48 von der Einlassöffnung 14 in der stromaufwärtigen Stirnwand 24 durch den Schalldämpfer 10 bis zur Auslassöffnung 14 in der stromabwärtigen Stirnwand 40 geleitet. Dabei ist das Abgas G über die Perforation 56 im ersten Abgasrohr 46 direkt mit der Schalldämpferkammer 32 des ersten Endsegments 12 und über die Perforation 56 im zweiten Abgasrohr 48 direkt mit der Schalldämpferkammer 32 des zweiten Endsegments 16 strömungsmäßig gekoppelt. Ferner ist das Abgas G über die Schalldämpferkammern 32 des ersten und zweiten Endsegments 12, 16 indirekt mit der Schalldämpferkammer 32 des Verbindungssegments 20 strömungsmäßig gekoppelt.
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Zur Klarstellung wird darauf hingewiesen, dass sich die Schalldämpferkammern 32 jeweils in radialer Richtung zwischen den entsprechenden Abgasrohren 46, 48 und den Mänteln (erster Umfangsmantel 22, zweiter Umfangsmantel 36 und Verbindungsmantel 44) erstrecken und sich insbesondere nicht in die Abgasrohre 46, 48 hinein erstrecken.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Abgas G direkt mit der Schalldämpferkammer 32 des Verbindungssegments 20 strömungsmäßig gekoppelt sein, beispielsweise über eine entsprechende Perforation 56
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Die Schalldämpferkammern 32 sind in dieser Ausführungsform leere Resonatorkammern. Das bedeutet, der Schalldämpfer 10 ist ein Resonanzschalldäm pfer.
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Alternativ kann der Schalldämpfer 10 ein Reflexionsschalldämpfer oder ein Absorptionsschalldämpfer sein. Ferner kann der Schalldämpfer 10 ein Schalldämpfer sein, bei dem die Wirkprinzipien der vorgenannten Schalldämpfertypen kombiniert sind.
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In einer alternativen Ausführungsform kann eine beliebige Anzahl der Schalldämpferkammern 32 mit einem Dämmmaterial, insbesondere einem Schallabsorptionsmaterial, gefüllt sein.
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Die Stirnwände 24, 40 und die Zwischenwände 26, 38 erstrecken sich jeweils zwischen den entsprechenden Abgasrohren 46, 48 und den Mänteln 22, 36, 44 und sind jeweils radial innen an dem ersten bzw. zweiten Abgasrohr 46, 48 und radial außen an dem entsprechenden Mantel 22, 36, 44 befestigt.
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Hierbei sind die Stirnwände 24, 40 jeweils radial außen mit dem äußeren axialen Ende 58, 59 des entsprechenden Umfangsmantels 22, 36 an einer in Umfangsrichtung U vollständig umlaufenden zweilagigen Verbindungsstelle 60 dicht und fest zweilagig verschweißt (siehe 2).
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Die Zwischenwände 26, 38 sind jeweils radial außen mit dem inneren axialen Enden 62, 63 des entsprechenden Umfangsmantels 22, 36 sowie dem an dieses Ende 62, 63 angrenzende axiale Enden 64, 65 des Verbindungmantels 44 an einer in Umfangsrichtung U vollständig umlaufenden dreilagigen Verbindungsstelle 66 dicht und fest dreilagig verschweißt (siehe 3).
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Um ein große Kontaktfläche und damit eine gute Anlage zwischen dem Verbindungsmantel 44 und dem entsprechenden Umfangsmantel 22, 36 zu gewährleisten, ist jeweils der Übergang 68 zwischen dem Umfangsmantel 22, 36 zur angrenzenden Zwischenwand 26, 36 konisch abgeschrägt und die axialen Enden 64, 65 des Verbindungmantels 44 komplementär aufgeweitet, sodass die axialen Enden 64, 65 des Verbindungmantels 44 jeweils formschlüssig an den angrenzenden inneren axialen Enden 62, 63 der Umfangsmäntel 22, 36 anliegen.
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Radial innen sind die Stirnwände 24, 40 und die Zwischenwände 26, 38 mit dem ersten bzw. zweiten Abgasrohr 46, 48 verschweißt und damit vollständig in Umfangsrichtung U dicht und fest mit dem jeweiligen Abgasrohr 46, 48 verbunden.
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In einer alternativen Ausführungsform können die Stirnwände 24, 40 und/oder die Zwischenwände 26, 38 im Wesentlichen in beliebiger Weise an den entsprechenden Abgasrohren 46, 48 und/oder den entsprechenden Mänteln 22, 36, 44 befestigt sein, insbesondere mittels Falzen, Schweißen oder Löten.
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Ferner können die Zwischenwände 26, 38 in Umfangsrichtung U nur abschnittsweise den entsprechenden Abgasrohren 46, 48 und/oder den entsprechenden Mänteln 22, 36, 44 befestigt sein. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn sich die Perforation der Zwischenwände 26, 38 bis zum radial inneren und/oder radial äußeren Rand der Zwischenwand 26, 38 und damit bis zum entsprechenden Abgasrohr 46, 48 und/oder dem entsprechenden Mantel 22, 36, 44 erstreckt.
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Der Schalldämpfer 10 ist mit Ausnahme der perforierten Abschnitte rotationssymmetrisch.
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Im Betrieb des Kraftfahrzeugs strömt das Abgas G durch den Schalldämpfer 10 von der Einlassöffnung 14 über das erste und zweite Abgasrohr 46, 48 durch die Segmente 12, 16, 20 zur Auslassöffnung 18. Dabei wird das Abgas G über die Kopplung mit den Schalldämpferkammern 32 gedämpft.
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Anhand der 4 bis 7 wird nun ein Verfahren zur Herstellung des Schalldämpfers 10 erläutert.
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In einem ersten Schritt (siehe 4) wird das erste Endsegment 12 zusammengesetzt, indem die erste Öffnung 28 des ersten Umfangsmantels 22 mit der stromaufwärtigen Stirnwand 24 und die zweite Öffnung 30 des ersten Umfangsmantels 22 mit der stromabwärtigen Zwischenwand 26 verschlossen wird.
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Das zweite Endsegment 16 wird in analoger Weise zusammengesetzt.
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Anschließend wird das erste Abgasrohr 46 (siehe 5) in axialer Richtung X durch die innere Auslassöffnung 34 in das erste Endsegment 12 eingeschoben, bis das stromaufwärtige Ende 70 des ersten Abgasrohrs 46 an die Einlassöffnung 14 in der stromaufwärtigen Stirnwand 24 angrenzt und sich das erste Abgasrohr 46 vollständig durch die Schalldämpferkammer 32 des ersten Endsegments 12 erstreckt, wobei das stromabwärtige Ende 52 durch die innere Auslassöffnung 34 aus der stromabwärtigen Zwischenwand 26 herausragt.
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Ferner wird das zweite Abgasrohr 48 (siehe 6) in axialer Richtung X durch die Auslassöffnung 18 in das zweite Endsegment 16 eingeschoben, bis das stromabwärtige Ende 72 des zweiten Abgasrohrs 48 an die Auslassöffnung 18 angrenzt und sich das zweite Abgasrohr 48 vollständig durch die Schalldämpferkammer 32 des zweiten Endsegments 16 erstreckt, wobei das stromaufwärtige Ende 54 durch die innere Einlassöffnung 42 aus der stromaufwärtigen Zwischenwand 38 herausragt.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das erste Abgasrohr 46 analog zum zweiten Abgasrohr 48 in axialer Richtung X über die stromaufwärtige Stirnwand 24 und/oder das zweite Abgasrohr 48 analog zum ersten Abgasrohr 46 in axialer Richtung X über die stromaufwärtige Zwischenwand 38 eingeschoben werden.
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In einem folgenden Schritt werden die Stirnwände 24, 40 jeweils radial außen am entsprechenden Umfangsmantel 22, 36 und radial innen am entsprechenden Abgasrohr 46, 48 befestigt.
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Ferner werden die Zwischenwände 26, 38 radial innen am entsprechenden Abgasrohr 46, 48 befestigt.
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Im nächsten Schritt (siehe 7) werden das erste Endsegment 12 und das zweite Endsegment 16 mit dem Verbindungssegment 20 verbunden, sodass das innere axiale Ende 62 des ersten Umfangsmantels 22 an das axiale Ende 64 des Verbindungsmantels 44 und das innere axiale Ende 63 des zweiten Umfangsmantels 36 an das entgegengesetzte axiale Ende 65 des Verbindungsmantels 44 angrenzen.
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Ferner werden hierbei die in die Schalldämpferkammer 32 des Verbindungssegments 20 hineinragenden Enden 52, 54 der Abgasrohre 46, 48 ineinandergesteckt und somit das erste Abgasrohr 46 mit dem zweiten Abgasrohr 48 strömungsmäßig verbunden.
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In einem folgenden Schritt werden die Zwischenwände 26, 38 sind jeweils radial außen mit dem inneren axialen Enden 62, 63 des entsprechenden Umfangsmantels 22, 36 sowie dem an dieses Ende 62, 63 angrenzende axiale Enden 64, 65 des Verbindungmantels 44 befestigt.
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Dieses dreilagige Verbinden der Zwischenwände 26, 38 des entsprechenden Umfangsmantels 22, 36 sowie des Verbindungmantels 44 hat den Vorteil, dass diese Bauteile in einem Schritt aneinander befestigt werden können. Im Vergleich zu einer Ausführungsform, bei der die Zwischenwände 26, 38 mit dem Umfangsmantel 22, 36 und der Verbindungsmantel 44 mit den Umfangsmänteln 22, 36 jeweils zweilagig verbunden sind, ist die dreilagige Ausführungsform besonders zeit- sowie materialeffizient.
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Das Befestigen der Stirnwände 24, 40 sowie der Zwischenwände 26, 38 erfolgt durch Verschweißen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Befestigen der Stirnwände 24, 40 und/oder der Zwischenwänden 26, 38 mittels Falzen, Schweißen und/oder Löten erfolgen.
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Ferner kann das Befestigen der Stirnwände 24, 40 radial außen am entsprechenden Umfangsmantel 22, 36 erst nach dem Verbinden des ersten und zweiten Endsegments 12, 16 mittels des Verbindungssegments 20 erfolgen, insbesondere gleichzeitig mit und/oder direkt vor und/oder direkt nach dem Befestigen der Zwischenwände 26, 38 radial außen am Verbindungsmantel 44.
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In einer Ausführungsform in der in zumindest einem der Schalldämpferkammern 32 ein Schallabsorptionsmaterial vorgesehen ist, wird jeweils das Schallabsorptionsmaterial in die entsprechende Schalldämpferkammer 32 eingebracht, bevor die entsprechende Schalldämpferkammer 32 beidseitig mittels Stirnwänden 24, 40 und/oder Zwischenwänden 26, 38 verschlossen wird, sodass zumindest eine Öffnung 28, 30 im die Schalldämpferkammer 32 umgebenden Mantel 22, 36, 44 zum Einsetzen des Schallabsorptionsmaterials offen ist.
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Anhand der 8 wird nun ein Schalldämpfer 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Für die Bauteile, die von der obigen Ausführungsform bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
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Im Unterschied zur ersten Ausführungsform weist der Schalldämpfer 10 gemäß der zweiten Ausführungsform ein Verbindungssegment 20 mit mehreren Teilsegmenten 74 auf.
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Wie in 8 dargestellt, ist der Verbindungsmantel 44 in mehrere miteinander verbundene Verbindungsteilmäntel 76 unterteilt, die jeweils einem Teilsegment 74 zugeordnet sind und damit den Abschnitt des Verbindungsmantels 44 für das entsprechende Teilsegment 74 bilden.
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Die Teilsegmente 74 sind jeweils durch eine Zwischenwand 78 voneinander getrennt. Analog zu den Zwischenwänden 26, 38, die an den Umfangsmänteln 22, 36 befestigt sind, sind die Zwischenwände 78 jeweils an einem, an sie angrenzenden Verbindungsteilmantel 76 befestigt.
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Jedes Teilsegment 74 weist eine Schalldämpferkammer 32 auf. In einer alternativen Ausführungsform kann eine beliebige Anzahl der Teilsegmente 74 eine Schalldämpferkammer 32 umfassen.
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Das erste und das zweite Abgasrohr 46, 48 sind in dieser Ausführungsform nicht direkt miteinander verbunden.
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Ferner umfasst der Schalldämpfer 10 ein drittes innenliegendes perforiertes Abgasrohr 80, das in Strömungsrichtung S zwischen dem ersten und dem zweiten Abgasrohr 46, 48 angeordnet ist und das sich in Strömungsrichtung S durch mehrere benachbarte Zwischenwände 78 sowie Teilsegmente 74 erstreckt.
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Grundsätzlich kann der Schalldämpfer 10 eine beliebige Anzahl an Abgasrohren 46, 48, 80 aufweisen. Diese können zumindest teilweise miteinander direkt verbunden und/oder zumindest abschnittsweise perforiert und/oder abschnittsweise unterbrochen sein.
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Im ersten Endsegment 12 des Schalldämpfers 10 ist ein Katalysator 82 angeordnet, der stromaufwärts mit der Einlassöffnung 14 und stromabwärts mit dem ersten Abgasrohr 46 strömungsmäßig gekoppelt ist, sodass das Abgas G zuerst durch den Katalysator 82 strömt bevor es im Anschluss durch die Schalldämpferkammern 32 gedämpft wird.
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Anstelle des Katalysators 82 kann ein beliebiges emissionsrelevantes Bauteil vorgesehen seine, beispielsweise ein Dieselpartikelfilter (DPF) oder ein Ottopartikelfilter (GPF).
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Der Katalysator 82 ist von der Schalldämpferkammer 32 des ersten Endsegments 12 umgeben.
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Ferner kann sich der Katalysator 82 durch eine beliebige Anzahl an Schalldämpferkammern 32 erstrecken.
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Der Schalldämpfer 10 umfasst Stirnwände 24, 40 sowie Zwischenwände 26, 38, 78 mit unterschiedlichen Außenkonturen, wodurch der Schalldämpfer 10 in Strömungsrichtung S benachbarte Segmente 12, 16, 74 mit unterschiedlich geformten Querschnitten senkrecht zur Strömungsrichtung S aufweist.
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Die Verbindungsteilmäntel 76 von Teilsegmenten 74, die von zwei unterschiedlich geformten Zwischenwänden 78 begrenzt werden, sind trichterförmig gestaltet, um die Zwischenwände 78 mit unterschiedlichen Außenkonturen entsprechend zu verbinden.
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Die Stirnwände 24, 40 sowie die Zwischenwände 26, 38, 78 können im wesentlichen beliebige Außenkonturen aufweisen, bevorzugt sind jedoch unrunde, ovale oder kreisförmige Außenkonturen.
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Ferner können die Abstände in Strömungsrichtung S zwischen benachbarten Stirnwänden 24, 40 und/oder Zwischenwänden 26, 38, 78 unterschiedlich groß sein.
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Des Weiteren können die Mittelachsen verschiedener Segmente 12, 16, 20, 74 unterschiedlich angeordnet, insbesondere zueinander versetzt, sein.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Schalldämpfer 10 eine beliebige Anzahl an Teilsegmenten 74 aufweisen.
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Die Größe und Form des Schalldämpfers 10 ist vorzugsweise an den im Kraftfahrzeug vorhandenen Bauraum und die Volumina der Schalldämpferkammern 32 an die zu erzielende Schalldämpfung des Abgases G angepasst.
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Die Herstellung des Schalldämpfers 10 gemäß der zweiten Ausführungsform erfolgt im Wesentlichen analog zur ersten Ausführungsform.
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Das Verbindungssegment 20 wird hierbei vorzugsweise zuerst vollständig zusammengesetzt und anschließend mit den beiden Endsegmenten 12, 16 verbunden.
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Der Vorteil der zuvor beschriebenen Schalldämpfer 10 ist, dass durch die segmentierte Bauweise des Schalldämpfers 10 der zur Verfügung stehende Bauraum im Kraftfahrzeug effizient genutzt werden kann, wodurch der Schalldämpfer 10 besonders leistungsstark und/oder kompakt gestaltet sein kann.
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Ferner kann durch das Baukastensystem, das durch die einzelnen Segmente 12, 16, 20, 74 gebildet wird, auf einfache Weise ein Schalldämpfer 10 hergestellt werden, der auf die Anforderungen des entsprechenden Kraftfahrzeugs speziell abgestimmt ist.
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Des Weiteren ist das Verfahren zur Herstellung besonders kosteneffizient, da die grundlegenden Verfahrensschritte unabhängig vom individuellen Aufbau der verbauten Segmente 12, 16, 20 und damit universal zur Herstellung im Wesentlich beliebig gestalteter segmentierter Schaldämpfer 10 nutzbar sind.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsform beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.
