DE112017000469T5

DE112017000469T5 - Schalldämpfer

Info

Publication number: DE112017000469T5
Application number: DE112017000469.1T
Authority: DE
Inventors: Tsuneyuki Higashino; Katsuhiko Kainuma; Takehiro Miura; Shinnosuke Toichi; Hayato Tawada
Original assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Current assignee: Futaba Industrial Co Ltd
Priority date: 2016-01-21
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2018-09-27
Also published as: US20180266301A1; WO2017126508A1; JP2020073800A; CN108138615B; JP2020073801A; CA3011575C; WO2017126083A1; JP6857264B2; CA3011575A1; CN108138615A; US10961895B2; JPWO2017126508A1; JP6676662B2

Abstract

Ein Schalldämpfer umfasst ein Innenrohr und ein Außenrohr, das zusammen mit dem Innenrohr ein doppelwandiges Rohr bildet. Zwischen dem Innen- und dem Außenrohr ist ein Hohlraum vorgesehen. Ein erstes Ende des doppelwandigen Rohrs ist zwischen dem Innen- und dem Außenrohr verschlossen, und ein zweites Ende des doppelwandigen Rohrs weist zwischen dem Innen- und dem Außenrohr eine Öffnung auf. Via die Öffnung steht der Hohlraum mit einem Abgaskanal in Verbindung. Der Hohlraum ist dadurch gebildet, dass das Innenrohr derart geformt ist, dass ein Abschnitt einer Außenumfangsoberfläche des Innenrohrs auf einer Innenumfangsseite relativ zu einer Referenz positioniert ist, wobei die Referenz eine Position einer Außenumfangsoberfläche des Außenrohrs ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese internationale Anmeldung beansprucht die Priorität der Internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/ JP2016/051710 , eingereicht am 21. Januar 2016, deren gesamte Offenbarung durch die Bezugnahme hier mit aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Schalldämpfer.
STAND DER TECHNIK
Eine bekannte Abgasanlage für Automobile ist mit einem Nebenschalldämpfer zwischen einem Katalysator ausgestattet, der stromaufwärts von einem Abgaskanal angeordnet ist, und einem Hauptschalldämpfer, der stromabwärts von dem Abgaskanal angeordnet ist, ausgestattet (siehe beispielsweise Patentdokument 1). Der im Patentdokument 1 beschriebene Nebenschalldämpfer weist ein doppelwandiges Rohr mit einem Außenrohr und einem Innenrohr auf, und das Innenrohr weist eine Vielzahl von kleinen Löchern auf.
DEN STAND DER TECHNIK DARSTELLENDE DOKUMENTE PATENTDOKUMENTE
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichung Nummer 2000-154715
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
DER ERFINDUNG ZUGRUNDELIEGENDE TECHNISCHE AUFGABE
Wenn das Innenrohr, das wie vorstehend beschrieben mit der Vielzahl von kleinen Löchern versehen ist, gebogen wird, tritt leicht eine Verformung der kleinen Löcher auf. Es besteht das Problem einer schlechten Verarbeitbarkeit, sodass ein Biegen nur innerhalb eines Bereiches erfolgen kann, in dem es nicht zu einer übermäßigen Verformung kommt. Deshalb ist es, in Abhängigkeit von einem Biegegrad eines gebogenen Abschnitts eines Abgasrohrs, mitunter schwierig, den Nebenschalldämpfer in dem gebogenen Abschnitt bereitzustellen.
Da das Außenrohr so geformt ist, dass es sich großflächig vorwölbt, ist außerdem nicht überall Platz zum Anordnen des Nebenschalldämpfers. In manchen Fällen kann der Nebenschalldämpfer nicht an einer gewünschten Stelle angeordnet werden.
In Anbetracht der Verhältnisse, wie vorstehend beschrieben, ist es erstrebenswert, einen Schalldämpfer bereitzustellen, der derart ausgestaltet ist, dass er eine gute Biegebearbeitbarkeit aufweist und sich ohne Weiteres platzsparender ausführen lässt.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABE
Der Schalldämpfer, der nachstehend beschrieben wird, umfasst ein Innenrohr und ein Außenrohr. Sowohl das Innenrohr als auch das Außenrohr weist eine Röhrenform auf. Das Innenrohr ist an einer Innenumfangsseite des Außenrohrs angeordnet. Das Außenrohr bildet zusammen mit dem Innenrohr ein doppelwandiges Rohr. Eines von einem ersten Ende, wobei es sich um ein Ende des doppelwandigen Rohrs handelt, und einem zweiten Ende, wobei es sich um das andere Ende des doppelwandigen Rohrs handelt, schließt stetig an einen ersten Kanal auf einer stromaufwärtigen Seite in Abgasströmungsrichtung an und das andere schließt stetig an einen zweiten Kanal auf einer stromaufwärtigen Seite in Abgasströmungsrichtung an. Dadurch ist es möglich, einen Abgaskanal zu bilden, der den ersten Kanal und den zweiten Kanal via das Innenrohr koppelt. Zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ist ein Hohlraum vorgesehen. Mindestens eines von dem ersten Ende und dem zweiten Ende weist eine Öffnung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr auf, sodass der Hohlraum via die Öffnung mit dem Abgaskanal in Verbindung steht. Das Innenrohr weist einen Abschnitt auf, der derart geformt ist, dass ein Teil der Außenumfangsoberfläche des Innenrohrs auf der Innenumfangsseite relativ zu einer Referenz positioniert ist, wobei die Referenz eine Position einer Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs ist. Der Hohlraum ist zwischen dem Abschnitt und der Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs ausgebildet.
Dem Schalldämpfer zufolge, der wie vorstehend beschrieben ausgestaltet ist, ist zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr, die das doppelwandige Rohr bilden, ein Hohlraum vorgesehen, mindestens eines von dem ersten Ende und dem zweiten Ende ist zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr offen und der Hohlraum steht via die Öffnung mit dem Abgaskanal in Verbindung. Wenn es einen solchen Hohlraum gibt, ist es möglich, einen Helmholtz-Resonator zu bilden, beispielsweise durch Nutzung des Hohlraums, und eine Dämpfungswirkung zu erzielen. Alternativ kann der Hohlraum beispielsweise derart beschaffen sein, dass er als Seitenzweig wirksam wird, sodass eine Dämpfungswirkung erzielt wird.
Bei dem Schalldämpfer mit der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung ist es nicht erforderlich, das Innenrohr mit kleinen Löchern zu versehen, im Unterschied zu einem Schalldämpfer, der eine Vielzahl von kleinen Löchern in einem Innenrohr aufweist. Deshalb kann das Innenrohr des Schalldämpfers der vorliegenden Offenbarung gebogen werden, ohne dass die Notwendigkeit besteht, Verformungen kleiner Löcher zu berücksichtigen. Der Schalldämpfer der vorliegenden Offenbarung kann eine bessere Biegebearbeitbarkeit sicherstellen als ein Schalldämpfer, bei dem auf ein Innenrohr mit kleinen Löchern zurückgegriffen wird. Der Schalldämpfer der vorliegenden Offenbarung kann sogar in einem gebogenen Abschnitt des Abgasrohrs angeordnet werden, sodass eine Stelle ausgewählt werden kann, an der die Dämpfungswirkung stärker ist. Daher kann der Schalldämpfer der vorliegenden Offenbarung in zweckmäßigerer Weise eine Dämpfungswirkung entfalten als ein Schalldämpfer, der sich schwer in einem gebogenen Abschnitt eines Abgasrohrs anordnen lässt.
Zudem weist das Innenrohr einen Abschnitt auf, der derart geformt ist, dass ein Teil der Außenumfangsoberfläche des Innenrohrs auf der Innenumfangsseite relativ zu einer Referenz positioniert ist, wobei die Referenz eine Position der Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs ist. Der Hohlraum ist zwischen dem Abschnitt und der Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs gebildet. Dem Schalldämpfer der vorliegenden Offenbarung zufolge ist es also möglich, einen Außendurchmesser des doppelwandigen Rohrs im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Hohlraum beispielsweise nur durch Aufweiten des Außenrohrs zu einer Außenumfangsseite hin sichergestellt wird, weiter zu verringern. Es wird möglich, den Schalldämpfer auch an einer schmaleren Anordnungsstelle anzuordnen. Der Schalldämpfer der vorliegenden Offenbarung bietet mehr Freiheit bei der Festlegung, wo der Schalldämpfer zu platzieren ist, sodass die Auswahl einer Stelle möglich ist, an der eine stärkere Dämpfungswirkung erzielt wird. Daher kann der Schalldämpfer der vorliegenden Offenbarung in zweckmäßigerer Weise eine Dämpfungswirkung entfalten, als ein großer Schalldämpfer, dessen Anordnungsstelle nur eingeschränkt wählbar ist.
Wenn eines von dem ersten Ende und dem zweiten Ende eine Öffnung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr aufweist, kann das andere Ende eine Öffnung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr aufweisen oder kann zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr verschlossen sein. Wenn das andere Ende zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr verschlossen ist, kann der Hohlraum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr auf beliebige Weise verschlossen sein. Einige der Maßnahmen zum Verschließen des Hohlraums können beispielsweise ein Verschweißen von dem Innenrohr und dem Außenrohr und ein Einfügen einer Einlage zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr umfassen.
Überdies kann das erste Ende des Schalldämpfers komplett abgedichtet sein, muss es aber nicht, solange das erste Ende zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr so weit verschlossen ist, dass aufgrund des Hohlraums eine Dämpfungswirkung erzielt wird. Das heißt, es besteht keine Notwendigkeit, das erste Ende des Schalldämpfers zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr luftdicht verschlossen zu gestalten. Zum Verschließen zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr kann zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr eine luftdurchlässige Einlage (wie beispielsweise ein Drahtgeflecht) eingefügt werden.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht, die eine Abgasanlage einer ersten Ausführungsform zeigt.
2A ist eine Darstellung eines Nebenschalldämpfers der ersten Ausführungsform, wie von einem zweiten Ende aus gesehen, 2B ist eine Schnittansicht längs einer Linie IIB-IIB in Fig. 2A, 2C ist eine vergrößerte Querschnittendansicht längs einer Linie IIC-IIC in Fig. 2B, und 2D ist eine vergrößerte Querschnittendansicht längs einer Linie IID-IID in 2B.
3A ist eine Querschnittendansicht, die eine erste Abwandlung des in 2C gezeigten Schnitts zeigt, 3B ist eine Querschnittendansicht, die eine zweite Abwandlung des in 2C gezeigten Schnitts zeigt, 3C ist eine Querschnittendansicht, die eine dritte Abwandlung des in 2C gezeigten Schnitts zeigt, und 3D ist eine Querschnittendansicht, die eine vierte Abwandlung des in 2C gezeigten Schnitts zeigt.
4A ist eine Draufsicht, die eine Abgasanlage einer zweiten Ausführungsform zeigt, und 4B ist eine Draufsicht, die eine Abgasanlage einer dritten Ausführungsform zeigt.
5A ist eine Darstellung eines Nebenschalldämpfers einer vierten Ausführungsform, wie von einem zweiten Ende aus gesehen, 5B ist eine Schnittansicht längs einer Linie VB-VB in Fig. 5A, 5C ist eine Darstellung eines Nebenschalldämpfers einer fünften Ausführungsform, wie von dem zweiten Ende aus gesehen, und 5D ist eine Schnittansicht längs einer Linie VD-VD in 5C.
6A ist eine Darstellung, die eine Abgasanlage einer sechsten Ausführungsform, einen Bereich, in dem in der Abgasanlage Luftsäulenresonanz auftritt, und die Position der Bäuche und Knoten des Schalldrucks einer stehenden Welle, die in dem Bereich erzeugt wird, zeigt und 6B ist eine Darstellung, die eine Abgasanlage einer siebten Ausführungsform, einen Bereich, in dem in der Abgasanlage Luftsäulenresonanz auftritt, und die Position der Bäuche und Knoten des Schalldrucks einer stehenden Welle, die in dem Bereich erzeugt wird, zeigt.
7A ist eine Darstellung, die eine Abgasanlage einer achten Ausführungsform, einen Bereich, in dem in der Abgasanlage Luftsäulenresonanz auftritt, und die Position der Bäuche und Knoten des Schalldrucks einer stehenden Welle, die in dem Bereich erzeugt wird, zeigt und 7B ist eine Darstellung, die eine Abgasanlage einer neunten Ausführungsform, einen Bereich, in dem in der Abgasanlage Luftsäulenresonanz auftritt, und die Position der Bäuche und Knoten des Schalldrucks einer stehenden Welle, die in dem Bereich erzeugt wird, zeigt.
8A ist eine Darstellung, die eine Abgasanlage einer zehnten Ausführungsform, einen Bereich, in dem in der Abgasanlage Luftsäulenresonanz auftritt, und die Position der Bäuche und Knoten des Schalldrucks einer stehenden Welle, die in dem Bereich erzeugt wird, zeigt, 8B ist eine Darstellung, die eine Abgasanlage einer elften Ausführungsform, einen Bereich, in dem in der Abgasanlage Luftsäulenresonanz auftritt, und die Position der Bäuche und Knoten des Schalldrucks einer stehenden Welle, die in dem Bereich erzeugt wird, zeigt und 8C ist eine Darstellung, die ein abgewandeltes Beispiel für eine Ausgestaltung eines Teils der Abgasanlage der zehnten Ausführungsform zeigt.
9A ist eine Darstellung eines Nebenschalldämpfers einer zwölften Ausführungsform, wie vom zweiten Ende aus gesehen, 9B ist eine Schnittansicht längs einer Linie IXB-IXB in Fig. 9A, 9C ist eine Darstellung eines Nebenschalldämpfers einer zwölften Ausführungsform, wie vom ersten Ende aus gesehen, 9D ist eine Darstellung eines Nebenschalldämpfers einer dreizehnten Ausführungsform, wie vom zweiten Ende aus gesehen, 9E ist eine Schnittansicht längs einer Linie IXE-IXE in Fig. 9D, und 9F ist eine Darstellung eines Nebenschalldämpfers einer dreizehnten Ausführungsform, vom ersten Ende aus gesehen.
10A ist eine Darstellung, die einen Nebenschalldämpfer einer vierzehnten Ausführungsform, wie vom zweiten Ende aus gesehen, zeigt, 10B ist eine Schnittansicht längs einer Linie XB-XB in 10A. 10C ist eine Darstellung eines Nebenschalldämpfers einer vierzehnten Ausführungsform, wie vom ersten Ende aus gesehen, 10D ist eine Darstellung eines Nebenschalldämpfers einer fünfzehnten Ausführungsform, wie vom zweiten Ende aus gesehen, 10E ist eine Schnittansicht längs der Linie XE-XE in Fig. 10D, und 10F ist eine Darstellung eines Nebenschalldämpfers einer fünfzehnten Ausführungsform, wie vom ersten Ende aus gesehen.

Bezugszeichenliste
1, 31, 41 ... Abgasanlage, 3 ... katalytischer Konverter, 5, 61, 61, 76, 81, 86, 91 ... Nebenschalldämpfer, 5A ... erster Nebenschalldämpfer, 5B ... zweiter Nebenschalldämpfer 7 ... Hauptschalldämpfer, 9, 9A, 9B, 9C, 9D ... Rohrelement, 11 ... Innenrohr, 13 ... Außenrohr, 15 ... doppelwandiges Rohr, 15A ... erstes Ende, 15B ... zweites Ende, 17, 63 ... Hohlraum, 17A ... Resonanzkammer, 17B ... Resonanzrohr, 19, 78, 88, 95 ... Öffnung, 21 ... Abschnitt großen Durchmessers, 23 ... Abschnitt kleinen Durchmessers, 53, 77 ... Drahtgeflecht.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird der vorstehend beschriebene Schalldämpfer anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
Erste Ausführungsform
[Aufbau der Abgasanlage]
Eine Abgasanlage 1, die in 1 gezeigt ist, umfasst einen katalytischen Konverter 3, einen Nebenschalldämpfer 5A, einen Hauptschalldämpfer 7 und Rohrelemente 9A, 9B, 9C (im Folgenden auch als Rohrelemente 9 bezeichnet, wenn einzelne Rohrelemente nicht voneinander unterschieden werden). Diese Bauteile sind in Reihe geschaltet. Der katalytische Konverter 3 ist eine Einrichtung, die Abgas reinigt und im Innern einen Katalysator umfasst. Bei dem Nebenschalldämpfer 5 und dem Hauptschalldämpfer 7 handelt es sich jeweils um Einrichtungen, die Abgasgeräusche dämpfen. Von diesen Bauteilen entspricht der Nebenschalldämpfer 5 einem Beispiel für einen Schalldämpfer der vorliegenden Offenbarung.
Wie in 2A und 2B gezeigt, umfasst der Nebenschalldämpfer 5 ein Innenrohr 11 und ein Außenrohr 13. Sowohl das Innenrohr 11 als auch das Außenrohr 13 weist eine Röhrenform auf. Das Innenrohr 11 ist an einer Innenumfangsseite des Außenrohrs 13 angeordnet, wodurch das Innenrohr 11 und das Außenrohr 13 in einem Bereich A1, in 2B gezeigt, ein doppelwandiges Rohr 15 bilden. In der folgenden Beschreibung wird ein Ende (das linke Ende in 2B) des doppelwandigen Rohrs 15 als erstes Ende 15 A bezeichnet, und das andere Ende (das rechte Ende in 2B) wird als zweites Ende 15B bezeichnet.
Die vorerwähnten Rohrelemente 9A und 9B sind an das erste Ende 15A bzw. das zweite Ende 15B gekoppelt. Dadurch schließt am ersten Ende 15A eine Innenumfangsseite des Innenrohrs 11 stetig an einen ersten Kanal auf einer stromaufwärtigen Seite in Abgasströmungsrichtung an. Überdies schließt am zweiten Ende 15B eine Innenumfangsseite des Außenrohrs 13 stetig an einen zweiten Kanal auf einer stromabwärtigen Seite in Abgasströmungsrichtung an. Das heißt, via das Innenrohr 11 wird ein Abgaskanal ausgestaltet, der den ersten Kanal und den zweiten Kanal koppelt.
Eines von dem ersten Ende 15A und dem zweiten Ende 15B kann sich auf einer stromaufwärtigen Seite des Abgaskanals befinden. Insbesondere kann das zweite Ende 15B auf der stromaufwärtigen Seite in Abgasströmungsrichtung stetig an den ersten Kanal anschließen, und das erste Ende 15A kann auf der stromabwärtigen Seite in Abgasströmungsrichtung stetig an den zweiten Kanal anschließen. Zudem können separate Körper der Rohrelemente 9A, 9B an das Innenrohr 11 und das Außenrohr 13 angefügt sein oder das Innenrohr 11 an sich und das Außenrohr 13 an sich können bis zu Abschnitten, die den Rohrelementen 9A, 9B entsprechen, einstückig geformt sein.
Zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 ist ein Hohlraum 17 vorgesehen. Genauer gesagt, das Innenrohr 11 weist, wie in 2B gezeigt, einen Abschnitt 21 großen Durchmessers, der als maximalen Außendurchmesser einen ersten Durchmesser R1 aufweist, und einen Abschnitt 23 kleinen Durchmessers, der als maximalen Außendurchmesser einen zweiten Durchmesser R2 aufweist, der kleiner als der erste Durchmesser R1 ist, auf. Der Abschnitt 21 großen Durchmessers ist an der Seite des zweiten Endes 15B angeordnet, und der Abschnitt 23 kleinen Durchmessers ist an der Seite des ersten Endes 15A angeordnet. Das Außenrohr 13 ist derart ausgestaltet, dass es einen Innendurchmesser aufweist, der in den meisten Bereichen vom zweiten Ende 15B aus kontinuierlich im Wesentlichen gleich dem maximalen Außendurchmesser des Innenrohrs 11 ist. Jedoch ist das Außenrohr 13 derart geformt, dass sein Außendurchmesser nahe dem ersten Ende 15A nur zum Teil kleiner wird, sodass es, wie in 2B gezeigt, zur Seite des ersten Endes 15A hin enger wird.
Dadurch, dass das Innenrohr 11 und das Außenrohr 13 in der vorstehend beschriebenen Form ausgebildet sind, wird zwischen einer Außenumfangsoberfläche des Abschnitts 23 kleinen Durchmessers und einer Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs 13 eine Resonanzkammer 17A gebildet, die einem Teil des Hohlraums 17 entspricht. Im Abschnitt 21 großen Durchmessers ist, wie in 2C gezeigt, ein Teil einer Außenumfangsoberfläche des Innenrohrs 11 in Richtung der Innenumfangsseite vertieft. Dadurch wird zwischen einem Teil einer Außenumfangsoberfläche des Abschnitts 21 großen Durchmessers und der Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs 13 ein Resonanzrohr 17B gebildet, das einem Teil des Hohlraums 17 entspricht.
Das heißt, in einem Abschnitt, der die Resonanzkammer 17A und das Resonanzrohr 17B bildet, ist das Innenrohr 11 derart geformt, dass ein Teil der Außenumfangsoberfläche des Innenrohrs 11 auf einer Innenumfangsseite relativ zu einer Referenz angeordnet ist, wobei die Referenz eine Position der Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs 13 ist. Dadurch werden die Resonanzkammer 17A und das Resonanzrohr 17B, wie vorstehend beschrieben, zwischen einem Teil der Außenumfangsoberfläche des Innenrohrs 11 und der Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs 13 gebildet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich ein Krümmungsmittelpunkt der Vertiefung in der Außenumfangsoberfläche des Innenrohrs 11, die an einer Position vorgesehen ist, an der das Resonanzrohr 17B gebildet wird, auf der Außenumfangsseite des Innenrohrs 11. Überdies ist der Krümmungsradius R3 der Vertiefung einem maximalen Radius R4 des Innenrohrs 11 (d. h. einem Radius eines Abschnitts ohne Vertiefung) ungefähr gleich. Dadurch kann eine Umfangslänge eines Rohrs vor und nach einer Bearbeitung beim Ausbilden einer Vertiefung durch Nachbearbeiten eines Rohrs mit einem Kreisquerschnitt im Wesentlichen gleich sein, sodass es möglich ist, eine Vertiefung zu bilden, während die Rohrwandstärke im Wesentlichen beibehalten wird. Ob eine solche Vertiefung durch Nachbearbeiten gebildet werden soll, ist jedoch frei wählbar. Es kann ein Rohr verwendet werden, bei dem im Vorfeld eine vertiefte Form gebildet wurde.
Am ersten Ende 15A sind das Innenrohr 11 und das Außenrohr 13 miteinander in Kontakt stehend. Demnach ist ein Raum zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 verschlossen. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind das Innenrohr 11 und das Außenrohr 13 am ersten Ende 15A über dem gesamten Umfang verschweißt. Hingegen gibt es am zweiten Ende 15B eine Öffnung 19 zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13. Diese Öffnung 19 befindet sich an einem Ende des Resonanzrohrs 17B, vorstehend beschrieben, und das Resonanzrohr 17B steht via die Öffnung 19 mit dem Abgaskanal in Verbindung. Das andere Ende des Resonanzrohrs 17B steht mit der Resonanzkammer 17A in Verbindung, und die Resonanzkammer 17A steht via das Resonanzrohr 17B mit dem Abgaskanal in Verbindung.
Das Resonanzrohr 17B und die Resonanzkammer 17A, wie vorstehend beschrieben vorgesehen, sind derart ausgestaltet, dass sie als Helmholtz-Resonator wirken. Genauer gesagt, wie in 2D gezeigt, weist die Resonanzkammer 17A eine größere Querschnittsfläche (senkrecht zu einer Achsenrichtung des Außenrohrs 13) als das Resonanzrohr 17B und eine größere Länge (parallel zur Achsenrichtung des Außenrohrs 13) als das Resonanzrohr 17B auf. Dadurch weist die Resonanzkammer 17A ein viel größeres Volumen als das Resonanzrohr 17B auf. Zum anderen hat das Resonanzrohr 17B, wie in 2C gezeigt, eine kleinere Querschnittsfläche senkrecht zur Achsenrichtung des Außenrohrs 13 als die Resonanzkammer 17A.
[Wirkungen]
Dem Nebenschalldämpfer 5 zufolge, der wie vorstehend beschrieben ausgestaltet ist, ist der Hohlraum 17 zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13, die das doppelwandige Rohr 15 bilden, vorgesehen. Am zweiten Ende 15B ist zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 die Öffnung 19 vorgesehen, und der Hohlraum 17 steht via die Öffnung 19 mit dem Abgaskanal in Verbindung. Folglich wirken bei der vorliegenden Ausführungsform das Resonanzrohr 17B und die Resonanzkammer 17A als Helmholtz-Resonator, sodass eine Dämpfungswirkung erzielt wird.
Bei dem Nebenschalldämpfer 5, der eine solche Ausgestaltung aufweist, ist es nicht notwendig, im Innenrohr 11 kleine Löcher vorzusehen. Demnach kann das Innenrohr 11 gebogen werden, ohne dass die Notwendigkeit besteht, Verformungen solcher kleinen Löcher zu berücksichtigen. Demzufolge wird eine bessere Biegebearbeitbarkeit als im Falle des Innenrohrs 11 mit kleinen Löchern sichergestellt. Entsprechend kann der Nebenschalldämpfer 5 sogar in einem gebogenen Abschnitt des Abgasrohrs angeordnet werden, sodass es möglich ist, eine Stelle auszuwählen, an der die Dämpfungswirkung stärker ist. Im Vergleich zu einem Nebenschalldämpfer 5, der sich schwer in einem gebogenen Abschnitt des Abgasrohrs anordnen lässt, kann eine Dämpfungswirkung auf zweckmäßigere Weise entfaltet werden.
Zudem wird der Hohlraum 17, wie vorstehend beschrieben, dadurch geformt, dass das Innenrohr 11 derart gebildet ist, dass sich ein Teil der Außenumfangsoberfläche des Innenrohrs 11 auf der Innenumfangsseite relativ zu einer Referenz befindet, wobei die Referenz die Position der Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs 13 ist. Deshalb kann, beispielsweise, der Außendurchmesser des doppelwandigen Rohrs 15 kleiner als in einem Fall sein, in dem der Hohlraum 17 ausschließlich durch Aufweiten des Außenrohrs 13 zur Außenumfangsseite hin sichergestellt wird. Der Nebenschalldämpfer 5 kann sogar an einer schmaleren Anordnungsstelle angeordnet werden. Demzufolge ist die Freiheit bei der Festlegung, wo der Nebenschalldämpfer 5 anzuordnen ist, größer, und es kann eine Stelle ausgewählt werden, an der die Dämpfungswirkung stärker ist, sodass eine Dämpfungswirkung auf zweckmäßigere Weise entfaltet werden kann als bei einem großen Nebenschalldämpfer 5, dessen Anordnungsstelle nur eingeschränkt wählbar ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Nebenschalldämpfer 5 ist am zweiten Ende 15B des doppelwandigen Rohrs 15 die Öffnung 19 vorgesehen, um das Resonanzrohr 17B zu bilden, das sich in der gleichen Richtung wie die Achsenrichtung des doppelwandigen Rohrs 15 erstreckt. Deshalb kann das Resonanzrohr 17B im Vergleich zu einem Fall eines Durchgangslochs, das als Resonanzrohr in radialer Richtung das Innenrohr 11 durchdringt, leicht in axialer Richtung verlängert werden. Die Resonanzfrequenz f im Helmholtz-Resonator kann anhand eines mathematischen Ausdrucks (1), nachstehend angegeben, aus der Schallgeschwindigkeit C, der Resonanzrohr-Querschnittsfläche S, der Resonanzrohrlänge L und dem Resonanzkammervolumen V berechnet werden.
[Ausdruck 1] $f = \frac{C}{2 \cdot π} \sqrt{\frac{S}{V \cdot L}}$
Somit kann die Resonanzfrequenz f tief eingestellt werden, wenn die axiale Länge L des Resonanzrohrs 17B vergrößert werden kann. Andererseits ist, wenn als Resonanzrohr ein Durchgangsloch benutzt wird, das in radialer Richtung (d. h. in Dickenrichtung des Innenrohrs 11) das Innenrohr 11 durchdringt, die Resonanzrohrlänge L bestenfalls eine Wanddicke des Innenrohrs 11. Hier kann, als eine Möglichkeit, die Resonanzfrequenz f herabzusetzen, die Querschnittsfläche S des Resonanzrohrs verkleinert werden. Durch die verkleinerte Querschnittsfläche S des Resonanzrohrs wird jedoch eine Dämpfungswirkung an sich geschwächt, auch wenn die Resonanzfrequenz f herabgesetzt werden kann. Obwohl es möglich ist, ein Rohr an das Durchgangsloch des Innenrohrs 11 zu koppeln, um die Resonanzrohrlänge L zu vergrößern, wird durch das Hinzufügen des Rohrs ein komplizierter Aufbau geschaffen, der eine niedrigere Produktivität und größere Abmessung des gesamten Aufbaus zur Folge hat. Insofern ermöglicht die Ausgestaltung wie bei dem Nebenschalldämpfer 5, die axiale Länge des Resonanzrohrs 17B problemlos auf eine gewünschte Länge einzustellen. Demnach ist es möglich, die Resonanzfrequenz auf eine einfache Weise herabzusetzen, während gleichzeitig eine ausreichende geräuschunterdrückende Wirkung sichergestellt wird. Außerdem ist es möglich, Abgasgeräusche vorgegebener Frequenz zu dämpfen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Nebenschalldämpfer 5 ist das Außenrohr 13 derart geformt, dass ein Außendurchmesser in dem Bereich vom ersten Ende 15A bis zum zweiten Ende 15B kleiner oder gleich dem Außendurchmesser des Außenrohrs 13 am zweiten Ende 15B ist. Deshalb kann der Nebenschalldämpfer 5 auch an einer schmaleren Anordnungsstelle angeordnet werden, im Gegensatz zu einem Nebenschalldämpfer 5, der einen Abschnitt mit einem Außendurchmesser des doppelwandigen Rohrs 15 aufweist, der größer als jener am zweiten Ende 15B ist.
[Beispiel für eine Abwandlung der Form des Resonanzrohrs 17B]
2C zeigt, dass bei der ersten Ausführungsform das Resonanzrohr 17B durch Bereitstellen einer Vertiefung, die in Richtung der Innenumfangsseite konvex ist, sowohl an einem oberen als auch einem unteren Abschnitt des Innenrohrs 11 gebildet ist. Die Anzahl der Resonanzrohre 17B und die Form der Vertiefung, die am Außenumfang des Innenrohrs 11 vorgesehen wird, um das Resonanzrohr 17B zu bilden, sind jedoch nicht auf jene des vorstehenden Beispiels beschränkt.
Beispielsweise kann, wie in 3A gezeigt, nur an einer unteren Seite des Innenrohrs 11 ein Resonanzrohr 17B vorgesehen werden, das die gleiche Form wie das in 2C gezeigte Resonanzrohr 17B aufweist. Ein gleichartiges Resonanzrohr 17B kann an einer Position vorgesehen werden, die von der unteren Seite des Innenrohrs 11 verschieden ist. Im Falle eines Niederschlags von Feuchtigkeit an der Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs 13, der zu einer Wasseransammlung im Außenrohr 13 (beispielsweise im Innern der Resonanzkammer 17A) führt, kann jedoch das Resonanzrohr 17B, das an der unteren Seite des Innenrohrs 11 vorgesehen ist, imstande sein, das Wasser via das Resonanzrohr 17B nach außen abzugeben. In Anbetracht eines solchen Vorteils ist es deshalb vorzuziehen, dass das Resonanzrohr 17B zumindest an der unteren Seite des Innenrohrs 11 gebildet ist. Für das Wasser im Innern des Außenrohrs 13 können jedoch andere Ableitungsmaßnahmen getroffen werden; so ist es nicht unbedingt notwendig, das Resonanzrohr 17B an der unteren Seite des Innenrohrs 11 bereitzustellen.
Zudem kann, wie in 3B gezeigt, sowohl am oberen als auch am unteren Abschnitt des Innenrohrs 11 ein ebener Abschnitt vorgesehen werden, um das Resonanzrohr 17B zu bilden. Wenn eine Referenz eine Position ist, in der die gesamte Außenumfangsoberfläche des Innenrohrs 11 die Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs 13 berührt, befinden sich sogar die ebenen Abschnitte als solche näher als die Referenz an der Innenumfangsseite, sodass das Resonanzrohr 17B gebildet werden kann.
Überdies kann, wie in 3C gezeigt, an einer unteren Position des Innenrohrs 11 ein Abschnitt vorgesehen werden, der in Richtung der Außenumfangsseite konvex ist, um das Resonanzrohr 17B zu bilden. Wenn eine Referenz die Position ist, in der die gesamte Außenumfangsoberfläche des Innenrohrs 11 die Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs 13 berührt, ist der Abschnitt, der in Richtung der Außenumfangsseite konvex ist, an der Innenumfangsseite bezüglich der Referenz so angeordnet, dass das Resonanzrohr 17B gebildet werden kann. Wie in 3D gezeigt, kann der Abschnitt, der in Richtung der Außenumfangsseite konvex ist, sowohl am oberen wie auch am unteren Abschnitt des Innenrohrs 11 vorgesehen werden, um das Resonanzrohr 17B zu bilden. Wie in 3C und 3D gezeigt, liegt ein Krümmungsmittelpunkt eines solchen konvexen Abschnitts ebenfalls auf der Außenumfangsseite des Innenrohrs 11.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. Bei der Beschreibung der zweiten Ausführungsform und der nachfolgenden Ausführungsformen liegt das Hauptaugenmerk auf Unterschieden zur ersten Ausführungsform im Detail. Für Bauteile, die jenen in der ersten Ausführungsform ähnlich sind, wurden in den Figuren die gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform verwendet, und eine ausführliche Beschreibung davon wird nicht nochmals gegeben.
Eine Abgasanlage 31, die in 4A gezeigt ist, umfasst den katalytischen Konverter 3, einen ersten Nebenschalldämpfer 5A, einen zweiten Nebenschalldämpfer 5B, den Hauptschalldämpfer 7 und die Rohrelemente 9A, 9B, 9C, 9D. Diese Bauteile sind in Reihe geschaltet. Das heißt, die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass es zwei Nebenschalldämpfer gibt.
Bei einer solchen Ausgestaltung können Abgasgeräusche dadurch gedämpft werden, dass der zweite Nebenschalldämpfer 5B an einem Schalldruck-Wellenbauch einer stehenden Welle angeordnet wird, die durch Luftsäulenresonanz erzeugt wird, die im Abgasrohr auftritt, selbst wenn der erste Nebenschalldämpfer 5A allein der Luftsäulenresonanz nicht beikommen kann.
Dritte Ausführungsform
Nachstehend wird eine dritte Ausführungsform beschrieben.
Eine Abgasanlage 41, die in 4B gezeigt ist, umfasst den katalytischen Konverter 3, den ersten Nebenschalldämpfer 5A, den zweiten Nebenschalldämpfer 5B, den Hauptschalldämpfer 7 und die Rohrelemente 9A, 9B, 9C. Diese Bauteile sind in Reihe geschaltet. Diese Ausführungsform ist der zweiten Ausführungsform darin ähnlich, dass es zwei Nebenschalldämpfer 5A und 5B gibt.
Jedoch ist bei der dritten Ausführungsform ein Ende des zweiten Nebenschalldämpfers 5B direkt an den Hauptschalldämpfer 7 gekoppelt. Wie vorstehend angegeben, sind die Rohrelemente nicht immer an beide Enden des Nebenschalldämpfers 5 gekoppelt, der dem Schalldämpfer der vorliegenden Offenbarung entspricht. Direkt an die Enden des Nebenschalldämpfers 5 können verschiedene Einrichtungen gekoppelt sein, die als Abgaskanal ausgestaltet sein können.
Vierte Ausführungsform
Nun wird eine vierte Ausführungsform beschrieben.
Der in 5A gezeigte Nebenschalldämpfer 51 befindet sich nicht an einer Position, in der das Innenrohr 11 und das Außenrohr 13 am ersten Ende 15A in Kontakt miteinander sind. Stattdessen ist ein Drahtgeflecht 53, das ein metallisches Dämpfungselement ist, so zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 angeordnet, dass der Hohlraum zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 verschlossen wird. Wie vorstehend beschrieben, kann der Hohlraum zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 anders als durch Verschweißen verschlossen werden.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann auch am zweiten Ende 15B eine Einlage, wie etwa ein Drahtgeflecht 53, zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 eingefügt sein. Weil sich am zweiten Ende 15B die vorstehend beschriebene Öffnung 19 befindet, um einen Hohlraum sicherzustellen, aus dem das Resonanzrohr 17B entsteht, ist dort jedoch keine Einlage in Abschnitten angeordnet, die der Öffnung 19 und dem Resonanzrohr 17B entsprechen.
Fünfte Ausführungsform
Nachstehend wird eine fünfte Ausführungsform beschrieben.
Bei einem in 5D gezeigten Nebenschalldämpfer 61 ist die Form des Innenrohrs 11 von der Form in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verschieden. Ein Abschnitt mit einer Querschnittsform, die dem Abschnitt 21 großen Durchmessers bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen entspricht, verläuft kontinuierlich über die gesamte axiale Länge des Innenrohrs 11, sodass ein geradliniger Hohlraum 63 ohne Resonanzkammer 17A gebildet wird. Wie bei der vierten Ausführungsform ist am ersten Ende 15A das Drahtgeflecht 53 so zwischen das Innenrohr 11 und das Außenrohr 13 eingefügt, dass der Hohlraum zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 verschlossen wird. Bei dem Nebenschalldämpfer 61, als solcher ausgestaltet, wird der Hohlraum 63 als Seitenzweig wirksam. Das heißt, der Schalldämpfer der vorliegenden Offenbarung lässt sich nicht nur als Helmholtz-Resonator-Schalldämpfer ausgestalten, wie in jeder der Ausführungsformen von der ersten bis vierten Ausführungsform gezeigt, sondern auch als Seitenzweig-Schalldämpfer, wie in der fünften Ausführungsform gezeigt.
Sechste Ausführungsform
Nun wird eine sechste Ausführungsform beschrieben. Die Abgasanlage 1, die in 6A gezeigt ist, umfasst die gleichen Bauteile wie die vorstehend in der ersten Ausführungsform beschriebene Abgasanlage 1. Von einer Kraftmaschine 71 abgegebenes Abgas strömt durch ein Abgas-Sammelrohr 73 in den katalytischen Konverter 3 ein. Überdies wird bei der sechsten Ausführungsform die Anordnungsstelle des Nebenschalldämpfers 5 unter Berücksichtigung eines Bereiches, in dem in der Abgasanlage 1 Luftsäulenresonanz auftritt, optimiert.
Genauer gesagt, in der Abgasanlage 1 der sechsten Ausführungsform wird in einem Abgaskanal von einem Koppelpunkt P1 zwischen der Kraftmaschine 71 und dem Abgas-Sammelrohr 73 bis zu einem Ende P2 des Rohrelements 9B (Abgaskanal mit einer Länge L, in 6A gezeigt), durch Luftsäulenresonanz Resonanzschall erzeugt. Außerdem zeigt 6A eine Wellenform, die den Schalldruck einer stehenden Welle repräsentiert, die bei Luftsäulenresonanz im Abgaskanal erzeugt wird. Bei der Abgasanlage 1 der sechsten Ausführungsform ist der Nebenschalldämpfer 5 so angeordnet, dass die Öffnung 19 an einer Position vorgesehen ist, die einem Schalldruck-Wellenbauch der stehenden Welle entspricht, die im Abgaskanal erzeugt wird.
Insbesondere ist bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 6A gezeigt, die Position des Schalldruck-Wellenbauches der stehenden Welle, die in dem vorstehend beschriebenen Abgaskanal erzeugt wird, ein Punkt P3 in einem Abstand, bezogen auf eine Länge 2/3L von dem Koppelpunkt P1 zwischen der Kraftmaschine 71 und dem Abgas-Sammelrohr 73. Demnach wird die Öffnung 19 des Nebenschalldämpfers 5 im Punkt P3 vorgesehen. Daher ist es möglich, Luftsäulenresonanz in der Abgasanlage 1 zu unterdrücken und Abgasgeräusche zu dämpfen.
Siebte Ausführungsform
Es folgt eine Beschreibung einer siebten Ausführungsform. Die Abgasanlage 1, die in 6B gezeigt ist, umfasst die gleichen Bauteile wie die vorstehend in der sechsten Ausführungsform beschriebene Abgasanlage 1. Jedoch ist bei der siebten Ausführungsform das doppelwandige Rohr 15, das den Nebenschalldämpfer 5 bildet, derart angeordnet, dass das zweite Ende 15B sich auf der stromaufwärtigen Seite des Abgaskanals befindet und das erste Ende 15A sich auf der stromabwärtigen Seite des Abgaskanals befindet. Das heißt, in der siebten Ausführungsform ist der Nebenschalldämpfer 5 gegenüber jenem der sechsten Ausführungsform umgekehrt orientiert angeordnet. Auch bei dem mit einer solchen Orientierung angeordneten Nebenschalldämpfer 5 wird die Anordnungsstelle des Nebenschalldämpfers 5 unter Berücksichtigung des Bereiches, in dem Luftsäulenresonanz auftritt, angepasst, sodass die Öffnung 19 an einer optimalen Stelle vorgesehen wird.
In der Abgasanlage 1 der siebten Ausführungsform wird in einem Abgaskanal von dem Koppelpunkt P1 zwischen der Kraftmaschine 71 und dem Abgas-Sammelrohr 73 bis zu einem Koppelpunkt P4 zwischen dem Rohrelement 9B und dem Hauptschalldämpfer 7 (Abgaskanal mit der Länge L, in 6B gezeigt), durch Luftsäulenresonanz Resonanzschall erzeugt. Das heißt, der Bereich, in dem Luftsäulenresonanz auftritt, kann in Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Abgasanlage 1 variieren. In diesem Fall wird die Öffnung 19 an einer Position P5 in einem Abstand von der Länge 2/3L von dem Koppelpunkt P1 zwischen der Kraftmaschine 71 und dem Abgas-Sammelrohr 73 vorgesehen. Die Anordnungsstelle des Nebenschalldämpfers 5 wird auf der Grundlage der Position der Öffnung 19 optimiert. Auch bei dem an einer solchen Position angeordneten Nebenschalldämpfer 5 mit der Orientierung wie vorstehend beschrieben, ist es möglich, Luftsäulenresonanz in der Abgasanlage 1 zu unterdrücken und Abgasgeräusche zu dämpfen.
Achte Ausführungsform
Nun wird eine achte Ausführungsform beschrieben. Die Abgasanlage 1, die in 7A gezeigt ist, umfasst die gleichen Bauteile wie die vorstehend in der siebten Ausführungsform beschriebene Abgasanlage 1. In der achten Ausführungsform ist der Nebenschalldämpfer 5 jedoch unter der Annahme einer stehenden Welle dritter Ordnung so angeordnet, dass die Öffnung 19 an einer Position vorgesehen ist, die einem Schalldruck-Wellenbauch der stehenden Welle entspricht.
Insbesondere befindet sich, wie in 7A gezeigt, bei einer stehenden Welle dritter Ordnung eine Position des Schalldruck-Wellenbauchs der stehenden Welle in einem Punkt P6 in einem Abstand, bezogen auf eine Länge, von 2/5L und in einem Punkt P7 in einem Abstand 4/5 L von dem Koppelpunkt P1 zwischen der Kraftmaschine 71 und dem Abgas-Sammelrohr 73. Demzufolge wird bei der achten Ausführungsform die Öffnung 19 des Nebenschalldämpfers 5 im Punkt P7, in einem Abstand von 4/5L vorgesehen. Auch bei dem an einer solchen Position angeordneten Nebenschalldämpfer 5 ist es möglich, Luftsäulenresonanz in der Abgasanlage 1 zu unterdrücken und Abgasgeräusche zu dämpfen.
Neunte Ausführungsform
Es folgt eine Beschreibung einer neunten Ausführungsform. Die Abgasanlage 1, die in 7B gezeigt ist, umfasst die gleichen Bauteile wie die vorstehend in der achten Ausführungsform beschriebene Abgasanlage 1. Bei der neunten Ausführungsform ist die stehende Welle wie bei der achten Ausführungsform von dritter Ordnung. Jedoch wird bei der neunten Ausführungsform die Öffnung 19 des Nebenschalldämpfers 5 im Punkt P6, in einem Abstand, bezogen auf die Länge, von 2/5L von dem Koppelpunkt zwischen der Kraftmaschine 71 und dem Abgas-Sammelrohr 73 vorgesehen. Die Orientierung des Nebenschalldämpfers 5 ist die gleiche wie in der siebten Ausführungsform. Auch bei dem an einer solchen Position angeordneten Nebenschalldämpfer 5 ist es möglich, Luftsäulenresonanz in der Abgasanlage 1 zu unterdrücken und Abgasgeräusche zu dämpfen.
Zehnte Ausführungsform
Es folgt eine Beschreibung einer zehnten Ausführungsform. Die Abgasanlage 1, die in 8A gezeigt ist, umfasst die gleichen Bauteile wie die vorstehend in der sechsten Ausführungsform beschriebene Abgasanlage 1. 8A zeigt einen Teil der Ausgestaltung der Abgasanlage 1. In der zehnten Ausführungsform ist der Nebenschalldämpfer 5 an einer Position angeordnet, die der stromabwärtigen Seite in Abgasströmungsrichtung näher ist als der Hauptschalldämpfer 7.
Bei der zehnten Ausführungsform wird in einem Abgaskanal von einem Ende P8 des Rohrelements 9B bis zu einem offenen Ende P9 des Rohrelements 9C, das der stromabwärtigen Seite in Abgasströmungsrichtung näher ist als der Nebenschalldämpfer 5 (Abgaskanal mit der Länge L, in 8A gezeigt), durch Luftsäulenresonanz Resonanzschall erzeugt. Auch in der zehnten Ausführungsform ist der Nebenschalldämpfer 5 so angeordnet, dass die Öffnung 19 an einer Position vorgesehen ist, die einem Schalldruck-Wellenbauch einer stehenden Welle entspricht, die im Abgaskanal erzeugt wird.
Insbesondere befindet sich, wie in 8A gezeigt, die Position des Schalldruck-Wellenbauches der stehenden Welle, die in dem vorstehend beschriebenen Abgaskanal erzeugt wird, in einem Punkt P10 in einem Abstand, bezogen auf eine Länge, von 1/2L vom Ende P8 des Rohrelements 9B. Die Öffnung 19 des Nebenschalldämpfers 5 wird im Punkt P10 vorgesehen. Somit ist es möglich, Luftsäulenresonanz in der Abgasanlage 1 zu unterdrücken und Abgasgeräusche zu dämpfen.
Elfte Ausführungsform
Nun wird eine elfte Ausführungsform beschrieben. Bei der in 8B gezeigten Abgasanlage 1 ist wie bei der vorstehenden zehnten Ausführungsform der Nebenschalldämpfer 5 an einer Position angeordnet, die der stromabwärtigen Seite in Abgasströmungsrichtung näher ist als der Hauptschalldämpfer 7. Bei der elften Ausführungsform wird in dem Abgaskanal von einem Ende P11 des Rohrelements 9B bis zu einem offenen Ende P12 des Rohrelements 9C, das der stromabwärtigen Seite in Abgasströmungsrichtung näher ist als der Nebenschalldämpfer 5 (Abgaskanal mit der Länge L, in 8B gezeigt), durch Luftsäulenresonanz Resonanzschall erzeugt. In der elften Ausführungsform ist der Nebenschalldämpfer 5 jedoch unter der Annahme einer stehenden Welle zweiter Ordnung so angeordnet, dass die Öffnung 19 an einer Position vorgesehen ist, die einem Schalldruck-Wellenbauch der stehenden Welle entspricht.
Insbesondere befindet sich, wie in 8B gezeigt, bei der stehenden Welle zweiter Ordnung die Position des Schalldruck-Wellenbauchs der stehenden Welle in einem Punkt P13 in einem Abstand, bezogen auf die Länge 1/4L und in einem Punkt P14 in einem Abstand von 3/4L von dem Ende P11 des Rohrelements 9B. Demzufolge wird bei der elften Ausführungsform die Öffnung 19 des Nebenschalldämpfers 5 im Punkt P14, in einem Abstand von 3/4L vorgesehen. Auch bei dem an einer solchen Position angeordneten Nebenschalldämpfer 5 ist es möglich, Luftsäulenresonanz in der Abgasanlage 1 zu unterdrücken und Abgasgeräusche zu dämpfen. Die Öffnung 19 des Nebenschalldämpfers 5 kann im Punkt P13, in einem Abstand von 1/4L vorgesehen sein.
Zwölfte Ausführungsform
Nun wird eine zwölfte Ausführungsform beschrieben. Bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ist der Hohlraum zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 am ersten Ende 15A verschlossen, und die Öffnung 19 ist zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 am zweiten Ende 15B vorgesehen. Bei einem in 9A, 9B und 9C als zwölfte Ausführungsform gezeigten Nebenschalldämpfer 76 sind sowohl am ersten Ende 15A als auch am zweiten Ende 15B Öffnungen vorgesehen.
Bei dem in 9A, 9B und 9C gezeigten Nebenschalldämpfer 76 ist an dem ersten Ende 15A zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 ein Drahtgeflecht 77 eingefügt. Jedoch ist das Drahtgeflecht 77, wie in 9C gezeigt, derart geformt, dass ein Teil davon in Umfangsrichtung nicht lückenlos zusammenhängend ist und von diesem Lückenabschnitt eine Öffnung 78 gebildet wird.
Die Größe und Form der Öffnung 78 können angepasst werden, soweit die Funktion der Resonanzkammer 17A, die zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 abgegrenzt wird, nicht beeinträchtigt wird. Solch ein Anpassen ermöglicht ein Einstellen einer als kennzeichnende Eigenschaft eines Helmholtz-Resonators berechneten Frequenz. Die Resonanzfrequenz eines Helmholtz-Resonators, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, kann durch Anpassen einer Resonanzrohr-Querschnittsfläche, einer Resonanzrohrlänge und eines Resonanzkammervolumens u. ä. verändert werden und kann außerdem durch Anpassen der Größe und Form der Öffnung 78 verändert werden. Die anpassbare Öffnung 78 erweitert die Mittel zum Einstellen der Resonanzfrequenz in einem Helmholtz-Resonator und vergrößert dadurch den Spielraum beim Vornehmen solcher Einstellungen.
Wenn sowohl im ersten Ende 15A als auch im zweiten Ende 15B eine Öffnung vorgesehen ist, kann das Abgas auch in den Hohlraum zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 strömen. Demnach sind zwei Abgaskanalsysteme gebildet, nämlich eines an der Außenumfangsseite und das andere an der Innenumfangsseite des Innenrohrs 11. In diesem Fall ist es möglich, selbst wenn einer der Abgaskanäle verstopft ist, einen vollständigen Verschluss der Abgaskanäle zu vermeiden, wenn der andere Abgaskanal nicht verstopft ist.
Somit kann beispielsweise, wenn in einer kalten Gegend durch wiederholtes Ansammeln und Gefrieren von Wasser in einem Abgasrohr einer der Abgaskanäle durch Eis blockiert ist oder dergleichen, das Abgas durch den anderen Abgaskanal abgegeben werden. Deshalb kann der Nebenschalldämpfer 76 an einer Position angeordnet sein, an der sich aufgrund der gekrümmten Form des Abgasrohrs leicht Wasser ansammeln kann. Dann können zusätzlich zu einer Dämpfungswirkung auch Maßnahmen gegen gefrorenes Wasser im Abgasrohr erzielt werden.
Dreizehnte Ausführungsform
Nun wird eine dreizehnte Ausführungsform beschrieben. Ein Nebenschalldämpfer 81, der in 9A, 9B und 9C gezeigt ist, weist eine Vertiefung auf, die jener am zweiten Ende 15B ähnlich ist, und weist außerdem am ersten Ende 15A eine Öffnung 85 am Außenumfang des Innenrohrs 11 auf. Die Größe und Form dieser Öffnung 85 können ebenfalls angepasst werden, soweit die Funktion der Resonanzkammer 17A, die zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 abgegrenzt wird, nicht beeinträchtigt wird. Solch ein Anpassen ermöglicht ein Einstellen einer als kennzeichnende Eigenschaft eines Helmholtz-Resonators berechneten Frequenz. Wie bei der zwölften Ausführungsform sind auch bei der vorliegenden Ausführungsform zwei Abgaskanalsysteme sichergestellt.
Vierzehnte Ausführungsform
Nun wird eine vierzehnte Ausführungsform beschrieben. Ein in der vierzehnten Ausführungsform veranschaulichter Nebenschalldämpfer 86 unterscheidet sich von dem in der dreizehnten Ausführungsform veranschaulichten Nebenschalldämpfer 81 in der Anzahl der Öffnungen 19, die am zweiten Ende 15B vorgesehen sind, ist jedoch in anderer Hinsicht genauso wie in der dreizehnten Ausführungsform ausgestaltet.
Das heißt, auch der Nebenschalldämpfer 86, der in 10A, 10B und 10C gezeigt ist, weist am ersten Ende 15A eine Vertiefung und eine Öffnung 88 am Außenumfang des Innenrohrs 11 auf. Die Größe und Form der Öffnung 88 können ebenfalls angepasst werden, soweit die Funktion der Resonanzkammer 17A, die zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 abgegrenzt wird, nicht beeinträchtigt wird. Solch ein Anpassen ermöglicht ein Einstellen einer als kennzeichnende Eigenschaft eines Helmholtz-Resonators berechneten Frequenz. Wie bei der zwölften Ausführungsform sind auch bei der vorliegenden Ausführungsform zwei Abgaskanalsysteme sichergestellt.
Fünfzehnte Ausführungsform
Nun wird eine fünfzehnte Ausführungsform beschrieben. Der in 10D, 10E und 10F als fünfzehnte Ausführungsform veranschaulichte Nebenschalldämpfer 91 unterscheidet sich von dem in der dreizehnten Ausführungsform veranschaulichten Nebenschalldämpfer 81 in der Form des ersten Endes 15A, ist jedoch in anderer Hinsicht genauso wie in der dreizehnten Ausführungsform ausgestaltet. Der Nebenschalldämpfer 91, der in Fig. 10D, 10E und 10F gezeigt ist, weist am ersten Ende 15A eine Vertiefung und eine Öffnung 95 am Außenumfang des Innenrohrs 11 auf. Die Größe und Form der Öffnung 95 können ebenfalls angepasst werden, soweit die Funktion der Resonanzkammer 17A, die zwischen dem Innenrohr 11 und dem Außenrohr 13 abgegrenzt wird, nicht beeinträchtigt wird. Solch ein Anpassen ermöglicht ein Einstellen einer als kennzeichnende Eigenschaft eines Helmholtz-Resonators berechneten Frequenz. Wie bei der zwölften Ausführungsform sind auch bei der vorliegenden Ausführungsform zwei Abgaskanalsysteme sichergestellt.
Weitere Ausführungsformen
Obwohl der Schalldämpfer der vorliegenden Offenbarung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist, sind die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen lediglich als ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Das heißt, die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in unterschiedlichen Formen implementiert werden, ohne von Schutzbereich und technischer Idee der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Beispielsweise veranschaulichen die vorstehenden Ausführungsformen, als ein Beispiel, die Abgasanlage, die einen einzigen Nebenschalldämpfer oder zwei Nebenschalldämpfer umfasst. Es kann drei oder mehr Nebenschalldämpfer geben.
Was den Hohlraum anbelangt, aus dem das Resonanzrohr 17B entsteht, so veranschaulichen die vorstehenden Ausführungsformen einige konkrete Beispiele. Der Hohlraum kann andere Querschnittsformen aufweisen als in den vorstehenden Beispielen, sofern der Hohlraum als Resonanzrohr 17B wirksam werden kann.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen ist, um Resonanzschall aufgrund von Luftsäulenresonanz zu unterdrücken, unter der Annahme einer stehenden Welle erster bis dritter Ordnung die Öffnung des Nebenschalldämpfers 5 an einer Position vorgesehen, die dem Schalldruck-Wellenbauch der stehenden Welle entspricht. Der Nebenschalldämpfer 5 kann unter der Annahme einer stehenden Welle angeordnet sein, die von jener in den vorstehend beschriebenen Beispielen verschieden ist. Beispielsweise kann die Öffnung 19 an einer Position in einem Abstand, bezogen auf eine Länge, von 1/6L oder 5/6L von einem Ende eines Bereiches der Länge L vorgesehen sein, in dem eine stehende Welle erzeugt wird, wobei bei der Ausgestaltung wie bei der zehnten Ausführungsform und der elften Ausführungsform, vorstehend beschrieben, eine stehende Welle dritter Ordnung angenommen wird. Die stehende Welle kann von vierter oder höherer Ordnung sein.
Überdies zeigen die vorstehenden Ausführungsformen, dass der katalytische Konverter 3 und der Nebenschalldämpfer 5 (oder der erste Nebenschalldämpfer 5A und der zweite Nebenschalldämpfer 5B) geradlinig durch das Rohrelement 9 hindurch angeordnet sind. Sowohl der Nebenschalldämpfer 5 als auch das Rohrelement 9 kann gebogen sein. Beispielsweise zeigt 8A ein Beispiel für das Rohrelement 9B, das sich im Innern des Hauptschalldämpfers 7 geradlinig erstreckt. Wie in 8C gezeigt, gibt es auch einen Fall, in dem ein Rohrelement 9 im Innern des Hauptschalldämpfers 7 gekrümmt ist. Auch in diesem Fall, kann die Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung zur Anwendung kommen.
Von der Vielzahl von Bauteilen, welche die Abgasanlage bilden, ist, wenn einige Bauteile gekrümmt sind, die Rohrleitung als gesamte Abgasanlage ebenfalls in einigen Abschnitten gekrümmt. Auch in einem solchen Fall kann in der gekrümmten Rohrleitung Luftsäulenresonanz auftreten. Dementsprechend kann die Anordnungsposition des Nebenschalldämpfers 5 so festgelegt werden, dass die Öffnung 19 an der Position vorgesehen wird, die dem Schalldruck-Wellenbauch der stehenden Welle entspricht.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen kann ein Abschnitt, der von einem einzigen Bauteil gebildet wird, zusammen mit einer Vielzahl von Bauteilen ausgestaltet sein. Ein Abschnitt, der von einer Vielzahl von Bauteilen gebildet wird, kann als ein einziges Bauteil ausgestaltet sein. Einige der Komponenten der vorstehenden Ausführungsformen können weggelassen werden. Überdies können zumindest einige der Bauteile der vorstehenden Ausführungsformen hinzugefügt oder durch die Bauteile von anderen der vorstehenden Ausführungsformen ersetzt werden.
Die vorliegende Offenbarung kann, abgesehen von dem vorstehend beschriebenen Nebenschalldämpfer, in unterschiedlichen Formen implementiert werden, wie etwa als eine Abgasanlage, die den vorstehenden Nebenschalldämpfer als ein Bauteil umfasst, als ein Abgasverfahren unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Nebenschalldämpfers u. ä.
Ergänzende Beschreibung
Wie aus den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen offensichtlich ist, kann der Schalldämpfer der vorliegenden Offenbarung überdies weitere Komponenten umfassen, die nachstehend aufgeführt sind.
Zunächst einmal kann der Schalldämpfer der vorliegenden Offenbarung derart ausgestaltet sein, dass das Innenrohr derart geformt ist, dass es einen Abschnitt großen Durchmessers, der als einen ersten Durchmesser den maximalen Außendurchmesser aufweist, und einen Abschnitt kleinen Durchmessers, der als einen zweiten Durchmesser einen maximalen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der erste Durchmesser ist, aufweist, eine Resonanzkammer, die einem Teil des Hohlraums entspricht, zwischen einer Außenumfangsoberfläche des Abschnitts kleinen Durchmessers und einer Innenumfangsoberfläche eines Außenrohrs vorgesehen ist, der Abschnitt großen Durchmessers am zweiten Ende angeordnet ist, ein Resonanzrohr, das einem Teil des Hohlraums entspricht, zwischen einem Teil einer Außenumfangsoberfläche des Abschnitts großen Durchmessers und der Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs gebildet ist, eine Öffnung an einem Ende des Resonanzrohrs vorgesehen ist, das Resonanzrohr durch die Öffnung zum Abgaskanal führt, die Resonanzkammer durch das Resonanzrohr zum Abgaskanal führt, derart, dass das Resonanzrohr und die Resonanzkammer als Helmholtz-Resonator wirken.
Dem wie vorstehend beschrieben ausgestalteten Schalldämpfer zufolge kann an einem Ende des doppelwandigen Rohrs eine Öffnung vorgesehen sein, um ein Resonanzrohr zu bilden, das sich in der gleichen Richtung wie eine Achsenrichtung des doppelwandigen Rohrs erstreckt. Deshalb kann das Resonanzrohr im Vergleich zum Fall eines Durchgangslochs, das als Resonanzrohr in radialer Richtung das Innenrohr durchdringt, leicht in axialer Richtung verlängert werden. Demnach kann die Resonanzfrequenz ohne Weiteres tiefer eingestellt werden, während gleichzeitig eine ausreichende geräuschunterdrückende Wirkung sichergestellt wird.
Überdies kann bei dem Schalldämpfer der vorliegenden Offenbarung das Außenrohr so geformt sein, dass ein Außendurchmesser in einem Bereich vom ersten Ende bis zum zweiten Ende kleiner oder gleich dem Außendurchmesser am zweiten Ende ist.
Der wie vorstehend ausgestaltete Schalldämpfer weist keinen Abschnitt mit einem Außendurchmesser des doppelwandigen Rohrs auf, der größer als jener am zweiten Ende ist, und kann somit auch an einer schmaleren Anordnungsstelle angeordnet werden, im Gegensatz zu einem Schalldämpfer, der einen Abschnitt mit einem Außendurchmesser des doppelwandigen Rohrs aufweist, der größer als jener am zweiten Ende ist.
Auch in einem Fall, in dem Luftsäulenresonanz in einem Abgaskanal auftritt, der von abgaskanalbildenden Bauteilen, darunter ein Schalldämpfer, gebildet wird, kann der Schalldämpfer der vorliegenden Offenbarung eine Öffnung an einer Position umfassen, die einem Schalldruck-Wellenbauch einer stehenden Welle entspricht, die im Abgaskanal erzeugt wird.
Der Schalldämpfer, als solcher ausgestaltet, kann eine Erzeugung von Resonanzschall infolge Luftsäulenresonanz unterdrücken und Abgasgeräusche verglichen mit einem Schalldämpfer, der an einer anderen Position angeordnet ist, dämpfen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016/051710 [0001]
JP 2000154715 [0004]

Claims

Schalldämpfer, umfassend: ein Innenrohr, das eine Röhrenform aufweist, und ein Außenrohr, das eine Röhrenform aufweist, wobei das Innenrohr an einer Innenumfangsseite des Außenrohrs angeordnet ist, das Außenrohr zusammen mit dem Innenrohr ein doppelwandiges Rohr bildet, eines von einem ersten Ende, wobei es sich um ein Ende des doppelwandigen Rohrs handelt, und einem zweiten Ende, wobei es sich um das andere Ende des doppelwandigen Rohrs handelt, schließt stetig an einen ersten Kanal auf einer stromaufwärtigen Seite in Abgasströmungsrichtung an und das andere Ende schließt stetig an einen zweiten Kanal auf einer stromaufwärtigen Seite in Abgasströmungsrichtung an, wodurch ein Abgaskanal gebildet wird, der den ersten Kanal und den zweiten Kanal via das Innenrohr koppelt, einen Hohlraum, der zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr vorgesehen ist, wobei mindestens eines von dem ersten Ende und dem zweiten Ende eine Öffnung zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr aufweist, wobei der Hohlraum so ausgestaltet ist, dass er via die Öffnung mit dem Abgaskanal in Verbindung steht, wobei das Innenrohr einen Abschnitt aufweist, der derart geformt ist, dass ein Teil einer Außenumfangsoberfläche des Innenrohrs auf einer Innenumfangsseite relativ zu einer Referenz angeordnet ist, wobei die Referenz eine Position einer Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs ist und der Hohlraum zwischen dem Abschnitt und der Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs gebildet ist.
Schalldämpfer nach Anspruch 1, wobei das Innenrohr einen Abschnitt großen Durchmessers, der einen ersten Durchmesser aufweist, wobei der erste Durchmesser ein maximaler Außendurchmesser ist, und einen Abschnitt kleinen Durchmessers, der einen zweiten Durchmesser aufweist, wobei der zweite Durchmesser ein maximaler Außendurchmesser ist, der kleiner als der erste Durchmesser ist, aufweist, wobei zwischen einer Außenumfangsoberfläche des Abschnitts kleinen Durchmessers und der Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs eine Resonanzkammer gebildet ist, wobei die Resonanzkammer einem Teil des Hohlraums entspricht, wobei der Abschnitt großen Durchmessers am zweiten Ende angeordnet ist, um ein Resonanzrohr zu bilden, das einem Teil des Hohlraums zwischen einem Teil der Außenumfangsoberfläche des Abschnitts großen Durchmessers und der Innenumfangsoberfläche des Außenrohrs entspricht, und wobei die Öffnung an einem Ende des Resonanzrohrs vorgesehen ist, das Resonanzrohr via die Öffnung mit dem Abgaskanal in Verbindung steht, die Resonanzkammer via das Resonanzrohr mit dem Abgaskanal in Verbindung steht, wodurch das Resonanzrohr und die Resonanzkammer derart ausgestaltet sind, dass sie als Helmholtz-Resonator wirken.
Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Außenrohr derart geformt ist, dass ein Außendurchmesser in einem Bereich vom ersten Ende bis zum zweiten Ende kleiner oder gleich einem Außendurchmesser des Außenrohrs am zweiten Ende ist.
Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Öffnung an einer Position vorgesehen ist, die einem Schalldruck-Wellenbauch einer stehenden Welle entspricht, die in einem Abgaskanal, gebildet von abgaskanalbildenden Komponenten, darunter der Schalldämpfer, erzeugt wird, wenn in dem Abgaskanal Luftsäulenresonanz auftritt.