DE112017004116T5

DE112017004116T5 - Flattern dämpfendes Auslassventil

Info

Publication number: DE112017004116T5
Application number: DE112017004116.3T
Authority: DE
Inventors: Larry J. Geer; Erwin Peters; Stephen M. Thomas; William E. Hill
Original assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Current assignee: Tenneco Automotive Operating Co Inc
Priority date: 2016-08-17
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2019-05-02
Also published as: CN109563751A; CN109563751B; US10180092B2; WO2018034891A1; US20180051607A1

Abstract

Es wird eine Schnappventilanordnung für ein Auslasssystem bereitgestellt, die eine erste Leitung und eine zweite Leitung umfasst, die zur Definition eines Abgasdurchgangs miteinander verbunden sind. Eine Ventilklappe ist in dem Auslassdurchgang zur Steuerung des Abgasstroms angeordnet. Eine Welle stützt die Ventilklappe in dem Auslassdurchgang zur Drehung zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung. Eine erste und eine zweite Buchse stützen die Welle. Ein Kissen aus Drahtgeflecht ist an der Ventilklappe befestigt. Das Kissen umfasst einen Endabschnitt, der die erste oder die zweite Leitung in der geschlossenen Stellung berührt, und Seitenflügel, die die erste oder die zweite Leitung in der geöffneten Stellung berühren. Eine elastische Zunge kann das Kissen bezüglich der Ventilklappe in einem Winkel stützen, und ein Schwingungsdämpfer kann an einem Ende der Welle befestigt sein. Diese Merkmale dämpfen Vibrationen und reduzieren Ventilklappenflattern.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 17. August 2016 eingereichten US-Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 15/238,872. Auf die obige Anmeldung wird hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Ventilanordnungen, die bei einem Auslasssystem eines Fahrzeugs verwendet werden, und auf Verfahren zur Herstellung derartiger Ventilanordnungen.
HINTERGRUND
In diesem Abschnitt werden Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung bereitgestellt, bei denen es sich nicht zwangsweise um den Stand der Technik handelt.
Viele Fahrzeugauslasssysteme nutzen aktive und/oder passive Ventilanordnungen zur Änderung der Eigenschaften des Abgasstroms durch eine Leitung bei Zunahme des Abgasdrucks aufgrund einer zunehmenden Motordrehzahl. Derartige Ventile können dazu verwendet werden, niederfrequente Geräusche durch Hindurchleiten von Abgas durch Schalldämpfer oder andere Auslasssystemkomponenten zu reduzieren. Beispielsweise können Ventile den Abgasstrom an Hindernissen, die niederfrequente Schallenergie absorbierende Verwirbelungen verursachen, vorbei leiten. Aktive Ventile sind mit den erhöhten Kosten eines erforderlichen speziellen Betätigungselements, wie z. B. eines Solenoids, behaftet. Passive Ventile nutzen den Druck des Abgasstroms in der Leitung zur Betätigung des Ventils. Obgleich passive Ventile weniger kostenintensiv sind, erzeugen herkömmliche passive Ventile einen unerwünschten Gegendruck, wenn das Ventil geöffnet ist, ist ihre Herstellung schwierig und sind sie anfällig für mit Vibrationen in Zusammenhang stehende Geräusche und übermäßiges Ventilflattern, was durch Durchsatzschwankungen im Motorabgasstrom (d. h. Abgaspulsierung) verursacht wird. Es besteht in der Technik sichtlich Bedarf an einem passiven Ventil, dessen Herstellung relativ kostengünstig ist, das leiser als herkömmliche passive Ventile ist und unerwünschten Gegendruck in der geöffneten Stellung auf ein Minimum reduziert.
KURZDARSTELLUNG
In diesem Abschnitt wird eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereitgestellt und dabei handelt es sich nicht um eine umfassende Offenbarung ihres gesamten Schutzumfangs oder aller ihrer Merkmale.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Schnappventilanordnung für ein Auslasssystem bereitgestellt. Die Schnappventilanordnung umfasst eine erste Leitung. Die erste Leitung erstreckt sich entlang einer Mittelachse zur Definition eines Abgasdurchgangs. Eine Ventilklappe ist in dem Abgasdurchgang zur Steuerung des Abgasstroms durch den Abgasdurchgang angeordnet. Eine Welle stützt die Ventilklappe in dem Abgasdurchgang und gestattet eine Drehung der Ventilklappe um eine Schwenkachse zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung in dem Abgasdurchgang. Die Schnappventilanordnung umfasst ferner einen Schwingungsdämpfer, der außerhalb der ersten Leitung positioniert ist. Der Schwingungsdämpfer ist mit der Welle drehgekoppelt, so dass sich der Schwingungsdämpfer mit der Welle dreht. Der Schwingungsdämpfer weist ein lineares Segment auf, das sich entlang einer primären Schwingungsdämpferachse zwischen einem Paar Dämpferenden erstreckt. Der Schwingungsdämpfer umfasst ferner ein erstes Quersegment und ein zweites Quersegment. Das erste und das zweite Quersegment erstrecken sich von dem Paar Dämpferenden. Sowohl das erste als auch das zweite Quersegment erstreckt sich in einer zur primären Schwingungsdämpferachse quer verlaufenden Richtung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst die Schnappventilanordnung ein Kissen, das an der Ventilklappe getragen wird. Das Kissen umfasst einen Körperabschnitt und einen Endabschnitt. Der Endabschnitt des Kissens erstreckt sich über einen ersten Bogenrand der Ventilklappe. Die Ventilklappe umfasst eine elastische Zunge, die zwischen der Ventilklappe und dem Körperabschnitt des Kissens angeordnet ist. Die elastische Zunge ist nach oben angewinkelt und ist von dem ersten Bogenrand der Ventilklappe beabstandet, und das Kissen ist an der elastischen Zunge befestigt und wird durch diese gestützt. Die elastische Zunge erstreckt sich von der Ventilklappe in einem ersten Winkel zur Ventilklappenebene. Im Betrieb ändert sich der erste Winkel mit dem Umbiegen der elastischen Zunge als Reaktion darauf, dass der Endabschnitt des Kissens eine innere Fläche der ersten Leitung berührt, wenn die Ventilklappe in die geschlossene Stellung schwenkt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Kissen der Schnappventilanordnung mindestens einen Seitenflügel, der sich von dem Körperabschnitt des Kissens erstreckt und mindestens einen linearen Seitenrand der Ventilklappe bis zu einer zweiten Seite der Ventilklappe umgreift. Der mindestens eine Seitenflügel ist dahingehend dimensioniert, die innere Fläche der ersten Leitung zu berühren, wenn sich die Ventilklappe in der geöffneten Stellung befindet.
Vorteilhafterweise sorgen der Schwingungsdämpfer, die elastische Zunge und der mindestens eine Flügel des Kissens der Schnappventilanordnungen, die hier offenbart werden, für eine bessere Dämpfung von mit Vibrationen in Zusammenhang stehenden Harmonischen und übermäßigem Ventilflattern, was durch Durchsatzschwankungen im Motorabgasstrom (d. h. Abgaspulsierung) verursacht wird. Darüber hinaus sorgen die offenbarten Schnappventilanordnungen für einen reduzierten Gegendruck in der geöffneten Stellung.
Figurenliste
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit dem Erlangen eines besseren Verständnisses durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung bei Betrachtung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne Weiteres erkannt; in den Zeichnungen zeigen:

1 eine perspektivische Seitenansicht einer beispielhaften Schnappventilanordnung, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist;
2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der beispielhaften Schnappventilanordnung, die in 1 gezeigt wird;
3 eine Querschnittseitenansicht der in 1 gezeigten beispielhaften Schnappventilanordnung, die eine beispielhafte Ventilklappe in einer geschlossenen Stellung darstellt;
4 eine Querschnittseitenansicht der in 1 gezeigten beispielhaften Schnappventilanordnung, die die beispielhafte Ventilklappe in einer geöffneten Stellung darstellt;
5 eine Vorderansicht der in 1 gezeigten beispielhaften Schnappventilanordnung, die die beispielhafte Ventilklappe in der geschlossenen Stellung darstellt;
6 eine Hinteransicht der in 1 gezeigten beispielhaften Schnappventilanordnung, die die beispielhafte Ventilklappe in der geschlossenen Stellung darstellt;
7A eine Querschnittseitenansicht einer weiteren beispielhaften Schnappventilanordnung, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist und eine elastische Zunge umfasst, die an der ersten Ventilklappenlasche einer beispielhaften Ventilklappe befestigt ist;
7B eine Querschnittseitenansicht einer weiteren beispielhaften Schnappventilanordnung, die gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist und eine elastische Zunge umfasst, die an der zweiten Ventilklappenlasche einer beispielhaften Ventilklappe befestigt ist;
8 ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung der hier offenbarten beispielhaften Schnappventilanordnungen darstellt;
9 eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Abgasschalldämpfers, der die in 1 gezeigte beispielhafte Schnappventilanordnung umfasst, von oben;
10 eine Vorderansicht einer Trennvorrichtung in dem in 9 gezeigten beispielhaften Abgasschalldämpfer;
11 eine Hinteransicht des in 9 gezeigten beispielhaften Abgasschalldämpfers;
12A eine vordere Perspektivansicht eines weiteren beispielhaften Abgasschalldämpfers, der zwei der in 1 dargestellten beispielhaften Schnappventilanordnungen umfasst, wobei die Schnappventilanordnungen in der geschlossenen Stellung gezeigt werden;
12B eine vordere Perspektivansicht des in 12A gezeigten beispielhaften Abgasschalldämpfers, wobei die Schnappventilanordnungen in der geöffneten Stellung gezeigt werden;
13A eine perspektivische Seitenansicht des beispielhaften Schwingungsdämpfers der in 2 gezeigten Schnappventilanordnung;
13B eine perspektivische Seitenansicht eines weiteren beispielhaften Schwingungsdämpfers, der gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist und der eine U-Form aufweist;
13C eine perspektivische Seitenansicht eines weiteren beispielhaften Schwingungsdämpfers, der gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist und der ein unausgeglichenes lineares Segment aufweist;
13D eine Seitenansicht eines weiteren beispielhaften Schwingungsdämpfers, der gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist und der eine S-Form aufweist; und
13E eine Vorderansicht eines weiteren beispielhaften Schwingungsdämpfers, der gemäß der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist und der eine C-Form aufweist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen über die verschiedenen Ansichten hinweg übereinstimmende Teile angeben, wird eine Schnappventilanordnung 20 für ein Auslasssystem eines Fahrzeugs offenbart.
Es werden beispielhafte Ausführungsformen bereitgestellt, so dass diese Offenbarung gründlich ist und dem Fachmann den Schutzumfang vollständig übermittelt. Es werden zahlreiche spezielle Details angeführt, wie z. B. Beispiele für spezielle Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für den Fachmann liegt auf der Hand, dass die speziellen Details nicht eingesetzt werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgestaltet werden können und dass keine als den Schutzumfang der Offenbarung einschränkend ausgelegt werden soll. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen werden allseits bekannte Verfahren, allseits bekannte Vorrichtungsstrukturen und allseits bekannte Technologien nicht ausführlich beschrieben.
Die hier verwendete Terminologie dient nur zum Zweck der Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und soll nicht als Einschränkung verstanden werden. Wie hier verwendet wird, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ möglicherweise auch die Pluralformen umfassen, sofern der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes angibt. Die Ausdrücke „umfasst“, „umfassen (d)“, „enthalten (d)“ und „aufweisen (d)“ sind inklusiv gemeint und geben deshalb das Vorhandensein von angeführten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsgängen, Elementen und/oder Komponenten an, schließen aber das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen derselben nicht aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Verfahren und Arbeitsschritte dürfen nicht so verstanden werden, dass ihre Durchführung unbedingt in der speziellen erörterten oder dargestellten Reihenfolge erforderlich ist, sofern diese nicht spezifisch als die Reihenfolge der Durchführung angegeben ist. Es versteht sich ferner, dass weitere oder alternative Schritte angewendet werden können.
Wenn ein Element oder eine Schicht als „an“, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben ist, kann es bzw. sie sich direkt an dem anderen Element oder der anderen Schicht, in Eingriff damit, verbunden damit oder gekoppelt damit befinden, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn hingegen ein Element als „direkt an“, „direkt in Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, können keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Ein anderer Wortlaut, der zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet wird, sollte auf eine ähnliche Weise interpretiert werden (beispielsweise „zwischen“ versus „direkt zwischen“, „neben“ versus „direkt neben“ usw.). Wie hier verwendet, umfasst der Begriff „und/oder“ beliebige und alle Kombinationen aus einem oder mehreren der zugeordneten aufgelisteten Objekte.
Obwohl hier die Begriffe erster, zweiter, dritter etc. zur Beschreibung verschiedener Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte verwendet werden können, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Diese Begriffe können nur dazu verwendet werden, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und sonstige hier verwendete numerische Begriffe implizieren keine Abfolge oder Reihenfolge, sofern dies nicht eindeutig aus dem Kontext hervorgeht. Somit könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Schicht oder ein erster Abschnitt, die nachstehend erörtert werden, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
Räumlich bezogene Begriffe wie „innerer“, „äußerer“, „unterhalb“, „unter“, „unterer“, „über“, „oberer“ und dergleichen können hier zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder eines Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen, wie in den Figuren veranschaulicht, leichter zu beschreiben. Mit räumlich bezogenen Begriffen kann bezweckt werden, zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb mit zu umfassen. Wenn die Vorrichtung in den Figuren zum Beispiel umgedreht wird, würden Elemente, die als „unter“ oder „unterhalb“ von anderen Elementen oder Merkmalen beschrieben wurden, dann „über“ den anderen Elementen oder Merkmalen ausgerichtet sein. Somit kann der exemplarische Begriff „unter“ sowohl eine Ausrichtung von über als auch von unter umfassen. Die Vorrichtung kann auch anders (um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen) ausgerichtet sein, und die hier verwendeten räumlich bezogenen beschreibenden Begriffe werden entsprechend ausgelegt.
Unter Bezugnahme auf 1-4 umfasst die Schnappventilanordnung 20 eine erste Leitung 22 und eine zweite Leitung 24. Es versteht sich, dass die erste und die zweite Leitung 22, 24 zwei von vielen Komponententeilen in dem Auslasssystem des Fahrzeugs sind. Obgleich die erste und die zweite Leitung 22, 24 in dem dargestellten Beispiel einige verschiedene Formen und Größen aufweisen, weisen die erste und die zweite Leitung 22, 24 eine Rohrform auf und können alternativ dazu als Rohre oder Rohrleitungen beschrieben werden. Die erste Leitung 22 weist eine erste Leitungswand 26 auf, die eine äußere Fläche 28 aufweist. Die erste Leitungswand 26 kann aus den verschiedensten Materialien hergestellt sein. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die erste Leitungswand 26 aus SS409- oder SS439-Edelstahl hergestellt sein. In dem dargestellten Beispiel ist die erste Leitung 22 in ein erstes größeres Leitungssegment 30, ein zweites größeres Leitungssegment 32 und einen Halsabschnitt 34, der in Längsrichtung zwischen dem ersten größeren Leitungssegment 30 und dem zweiten größeren Leitungssegment 32 angeordnet ist, unterteilt. Der Halsabschnitt 34 der ersten Leitung 22 weist eine innere Fläche 36 auf, und das erste und das zweite größere Leitungssegment 30, 32 weisen innere Passflächen 38a, 38b auf.
Der Halsabschnitt 34 der ersten Leitung 22 weist einen ersten Innendurchmesser 40 auf, der über die innere Fläche 36 des Halsabschnitts 34 hinweg gemessen werden kann. Das erste größere Leitungssegment 30 der ersten Leitung 22 weist einen zweiten Innendurchmesser 42 auf, der über die innere Passfläche 38a des ersten größeren Leitungssegments 30 hinweg gemessen werden kann. Das zweite größere Leitungssegment 32 der ersten Leitung 22 weist einen dritten Innendurchmesser 44 auf, der über die innere Passfläche 38b des zweiten größeren Leitungssegments 32 hinweg gemessen werden kann. Der erste Innendurchmesser 40 des Halsabschnitts 34 der ersten Leitung 22 ist kleiner als der zweite Innendurchmesser 42 des ersten größeren Leitungssegments 30 und der dritte Innendurchmesser 44 des zweiten größeren Leitungssegments 32. In dem dargestellten Beispiel entspricht der zweite Innendurchmesser 42 des ersten größeren Leitungssegments 30 dem dritten Innendurchmesser 44 des zweiten größeren Leitungssegments 32; jedoch sind andere Konfigurationen möglich, bei denen sich der zweite Innendurchmesser 42 des ersten größeren Leitungssegments 30 von dem dritten Innendurchmesser 44 des zweiten größeren Leitungssegments 32 unterscheidet.
Die erste Leitung 22 umfasst einen ersten Übergang 46 und einen zweiten Übergang 48, die in Längsrichtung voneinander beabstandet sind. Der erste Übergang 46 ist in Längsrichtung zwischen dem ersten größeren Leitungssegment 30 und dem Halsabschnitt 34 der ersten Leitung 22 angeordnet. Der zweite Übergang 48 ist in Längsrichtung zwischen dem zweiten größeren Leitungssegment 32 und dem Halsabschnitt 34 der ersten Leitung 22 angeordnet. Anders ausgedrückt geht die erste Leitung 22 an dem ersten Übergang 46 von dem ersten Innendurchmesser 40 des Halsabschnitts 34 in den zweiten Innendurchmesser 42 des ersten größeren Leitungssegments 30 über und geht die erste Leitung 22 an dem zweiten Übergang 48 von dem ersten Innendurchmesser 40 des Halsabschnitts 34 in den dritten Innendurchmesser 44 des zweiten größeren Leitungssegments 32 über. Der erste und der zweite Übergang 46, 48 können dahingehend konstruiert sein, sich zwischen dem Halsabschnitt 34 und dem ersten und dem zweiten größeren Leitungssegment 30, 32 der ersten Leitung 22 allmählich oder steil zu verjüngen.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1-4 erstreckt sich die erste Leitung 22 in Längsrichtung entlang einer Mittelachse 50 von einem Verbindungsende 52 an dem ersten größeren Leitungssegment 30 zu einem distalen Ende 54 an dem zweiten größeren Leitungssegment 32. Die zweite Leitung 24 erstreckt sich in Längsrichtung und koaxial mit der Mittelachse 50 zwischen einem Einführungsende 56 und einem proximalen Ende 58. Die zweite Leitung 24 weist eine zweite Leitungswand 60 auf, die eine innere Fläche 62 und eine äußere Passfläche 64 aufweist. Die zweite Leitungswand 60 kann aus den verschiedensten Materialien hergestellt sein. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die zweite Leitungswand 60 auch aus SS409- oder SS439-Edelstahl hergestellt sein. Die zweite Leitung 24 weist einen Außendurchmesser 66 auf, der über die äußere Passfläche 64 der zweiten Leitung 24 hinweg gemessen werden kann. Der Außendurchmesser 66 der zweiten Leitung 24 ist kleiner als der zweite Innendurchmesser 42 des ersten größeren Segments der ersten Leitung 22. Wenn die Schnappventilanordnung 20 komplett zusammengebaut ist (1), ist das Einführungsende 56 der zweiten Leitung 24 in dem ersten größeren Leitungssegment 30 der ersten Leitung 22 verschiebbar aufgenommen und die äußere Passfläche 64 der zweiten Leitung 24 überlagert die innere Passfläche 38a des ersten größeren Leitungssegments 30 der ersten Leitung 22 und liegt an dieser an. Somit erstreckt sich die zweite Leitung 24 von dem Verbindungsende 52 der ersten Leitung 22 nach außen und die erste und die zweite Leitung 22, 24 wirken dahingehend zusammen, einen Abgasdurchgang 68 darin zu definieren, der sich in Längsrichtung von dem proximalen Ende 58 der zweiten Leitung 24 zu dem distalen Ende 54 der ersten Leitung 22 erstreckt. Während des Betriebs des Fahrzeugs kann Abgas von dem Fahrzeugmotor (nicht gezeigt) durch den Abgasdurchgang 68 in der ersten und der zweiten Leitung 22, 24 strömen. Obgleich die erste und die zweite Leitung 22, 24 auf einige verschiedene Arten und Weisen befestigt sein können, um eine Abtrennung zu verhindern, ist das Verbindungsende 52 der ersten Leitung 22 in einem Beispiel mit der äußeren Passfläche 64 der zweiten Leitung 24 verschweißt. Darüber hinaus versteht sich, dass die Schnappventilanordnung 20 so konfiguriert sein kann, dass Abgasstrom durch die erste Leitung 22 eintritt und durch die zweite Leitung 24 austritt oder umgekehrt.
Wie in 1-4 gezeigt wird, ist eine Ventilklappe 70 in der ersten Leitung 22 angeordnet. Die Ventilklappe 70 definiert eine Ventilklappenebene 72 und umfasst eine erste Ventilklappenlasche 74, eine zweite Ventilklappenlasche 76 und einen gekrümmten Bereich 78, der zwischen der ersten Ventilklappenlasche 74 und der kleineren Lasche der Ventilklappe 70 angeordnet ist. Die große und die zweite Ventilklappenlasche 74, 76 erstrecken sich in der Ventilklappenebene 72. Der gekrümmte Bereich 78 definiert einen Kanal 80 darin, der von der Mittelachse 50 beabstandet ist und quer dazu verläuft. Die erste Ventilklappenlasche 74 umfasst einen ersten Bogenrand 82 und ein Paar linearer Seitenränder 84. Die erste Ventilklappenlasche 74 erstreckt sich von dem gekrümmten Bereich 78 der Ventilklappe 70 und endet an dem ersten Bogenrand 82. Die zweite Ventilklappenlasche 76 umfasst einen zweiten Bogenrand 86. Die zweite Ventilklappenlasche 76 erstreckt sich von dem gekrümmten Bereich 78 der Ventilklappe 70 und endet an dem zweiten Bogenrand 86. Die Ventilklappe 70 umfasst des Weiteren ein Paar Buchsenausschnitte 88 an dem gekrümmten Bereich 78 der Ventilklappe 70. Das Paar Buchsenausschnitte 88 erstreckt sich zwischen dem Paar linearer Seitenränder 84 der ersten Ventilklappenlasche 74 und dem zweiten Bogenrand 86 der zweiten Ventilklappenlasche 76. Es versteht sich, dass der gekrümmte Bereich 78 der Ventilklappe 70 exzentrisch ist, so dass die erste Ventilklappenlasche 74 eine größere Fläche als die zweite Ventilklappenlasche 76 aufweist. Die Ventilklappe 70 kann aus den verschiedensten Materialien hergestellt sein. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Ventilklappe 70 aus SS409- oder SS439-Edelstahl hergestellt sein.
Die Schnappventilanordnung 20 umfasst ein Kissen 94, das auf der Ventilklappe 70 getragen wird. Das Kissen 94 umfasst einen Körperabschnitt 96, der an der ersten Ventilklappenlasche 74 befestigt ist, und einen Endabschnitt 98, der sich über den ersten Bogenrand 82 der ersten Ventilklappenlasche 74 erstreckt. Obgleich das Kissen 94 aus den verschiedensten Materialien hergestellt sein kann und auf eine Reihe von verschiedenen Arten und Weisen an der Ventilklappe 70 befestigt sein kann, ist das Kissen 94 in dem dargestellten Beispiel aus Drahtgeflecht hergestellt und der Körperabschnitt 96 des Kissens 94 ist durch Punktschweißungen 100 an der ersten Ventilklappenlasche 74 befestigt. Beispielhaft und ohne Beschränkung kann das das Kissen 94 bildende Drahtgeflecht aus einem SS316-Edelstahlgeflecht hergestellt sein, das eine Dichte im Bereich von 25-30 Prozent aufweist.
Eine Welle 102 stützt die Ventilklappe 70 in der ersten Leitung 22 zur Drehung zwischen einer geschlossenen Stellung (in 3 dargestellt) und einer geöffneten Stellung (in 4 dargestellt). Die geschlossene Stellung und die geöffnete Stellung der Ventilklappe 70 sind durch einen Ventilklappenbewegungswinkel 104 getrennt. In dem dargestellten Beispiel entspricht der Ventilklappenbewegungswinkel 104 40 Grad. Wenn sich die Ventilklappe 70 in der geschlossenen Stellung gemäß der Darstellung in 3 befindet, berührt der Endabschnitt 98 des Kissens 94 die innere Fläche 36 des Halsabschnitts 34 der ersten Leitung 22. Wenn sich die Ventilklappe 70 in der geöffneten Stellung gemäß der Darstellung in 4 befindet, ist die Ventilklappe 70 derart positioniert, dass die Ventilklappenebene 72 parallel zur Mittelachse 50 ist. Es versteht sich, dass die Ventilklappe 70 den Abgasstrom durch den Abgasdurchgang 68 behindert, wenn sich die Ventilklappe 70 in der geschlossenen Stellung befindet, und dass der Abgasstrom durch den Abgasdurchgang 68 relativ ungehindert ist, wenn sich die Ventilklappe 70 in der geöffneten Stellung befindet. Trotz allem muss die Ventilklappe 70 in der geschlossenen Stellung den Abgasdurchgang 68 nicht komplett versperren und die geöffnete Stellung könnte anderen Ausrichtungen der Ventilklappe 70 zugeordnet sein, in denen die Ventilklappenebene 72 nicht parallel zur Mittelachse 50 ist.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1-4 ist die Welle 102, die die Ventilklappe 70 stützt, in einen Achsabschnitt 106, ein äußeres Wellensegment 108, einen Hebelarm 110 und einen Federbefestigungsarm 112 aufgeteilt. Zumindest ein Teil des Achsabschnitts 106 ist in der ersten Leitung 22 angeordnet, während sich das äußere Wellensegment 108, der Hebelarm 110 und der Federbefestigungsarm 112 außerhalb der ersten Leitung 22 befinden. Der Achsabschnitt 106 der Welle 102 erstreckt sich linear durch die erste Leitung 22 von dem äußeren Wellensegment 108 zu dem Hebelarm 110 und definiert eine Schwenkachse 114 für die Ventilklappe 70. Die Schwenkachse 114 verläuft quer zur Mittelachse 50 und ist in einem Versatzabstand 116 von der Mittelachse 50 beabstandet. Anders ausgedrückt ist der Achsabschnitt 106 der Welle 102 in der ersten Leitung 22 exzentrisch. Die Ventilklappe 70 wird auf dem Achsabschnitt 106 der Welle 102 getragen, wobei zumindest ein Teil des Achsabschnitts 106 der Welle 102 in dem Kanal 80 des gekrümmten Bereichs 78 der Ventilklappe 70 aufgenommen ist. Der gekrümmte Bereich 78 der Ventilklappe 70 ist fest an dem Achsabschnitt 106 der Welle 102 gesichert, so dass sich die Achse der Welle 102 mit der Ventilklappe 70 dreht. Beispielhaft und ohne Beschränkung kann der gekrümmte Bereich 78 der Ventilklappe 70 durch Schweißen fest an dem Achsabschnitt 106 der Welle 102 gesichert werden.
Der Federbefestigungsarm 112 der Welle 102 definiert eine Federbefestigungsarmachse 118, die zur Schwenkachse 114 parallel und davon beabstandet ist. Der Hebelarm 110 der Welle 102 erstreckt sich quer von dem Achsabschnitt 106 der Welle 102 zu dem Federbefestigungsarm 112 der Welle 102 und definiert eine Hebelarmachse 120, die quer zur Schwenkachse 114 verläuft. Wie am Besten in 3 und 4 zu sehen ist, ist die Hebelarmachse 120 in einem spitzen Winkel 122 zur Ventilklappenebene 72 angeordnet. Der Federbefestigungsarm 112 der Welle 102 umfasst mehrere Höcker 124, die dahingehend von dem Federbefestigungsarm 112 vorragen, eine Federbefestigungsstelle 126 zu definieren, die zwischen den mehreren Höckern 124 angeordnet ist. Natürlich kann die Federbefestigungsstelle 126 durch eine alternative Struktur an oder in dem Federbefestigungsarm 112 ausgebildet werden, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Welle 102 aus verschiedensten Materialien hergestellt sein kann. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Welle 102 aus SS430-Edelstahl hergestellt sein und kann einen Außendurchmesser von 6 Millimeter (mm) aufweisen.
Die erste Leitung 22 umfasst einen Verankerungspfosten 128, der in Längsrichtung zwischen dem Verbindungsende 52 der ersten Leitung 22 und der Welle 102 angeordnet ist. Der Verankerungspfosten 128 erstreckt sich von der äußeren Fläche 28 der ersten Leitung 22 nach außen und endet an einem freien Ende 130. Das freie Ende 130 des Verankerungspfostens 128 weist eine Federhaltenut 132 auf. Der Verankerungspfosten 128 definiert eine Verankerungspfostenachse 134, die quer zur Mittelachse 50 verläuft und diese schneidet. Obgleich der Verankerungspfosten 128 verschiedenartig ausgebildet sein kann, ist der Verankerungspfosten 128 in dem dargestellten Beispiel mit der ersten Leitung 22 integral. Gemäß dieser Anordnung ist der Verankerungspfosten 128 zum Teil aus der ersten Leitungswand 26 ausgeschnitten. Somit umfasst die erste Leitungswand 26 einen Verankerungspfostenausschnitt 198. Der Verankerungspfostenausschnitt 198 bleibt aufgrund der Überlagerung zwischen der ersten Leitungswand 26 und der zweiten Leitungswand 60 entlang dem ersten größeren Leitungssegment 30 der ersten Leitung 22 gegen den Abgasdurchgang 68 abgedichtet. Der Verankerungspfosten 128 erstreckt sich von einem gebogenen Übergang 136 neben der ersten Leitungswand 26 zu dem freien Ende 130, wo die Federhaltenut 132 positioniert ist. Vorteilhafterweise werden Einsparungen bei Geschwindigkeit und Kosten in Zusammenhang mit der Herstellung erzielt, wenn der Verankerungspfosten 128 aus der ersten Leitung 22 ausgeschnitten wird.
Eine Zugfeder 138 erstreckt sich zwischen dem Federbefestigungsarm 112 der Welle 102 an einem Ende und dem Verankerungspfosten 128 an dem anderen und ist daran befestigt. Obgleich die Zugfeder 138 einige verschiedene Formen haben kann, weist die Zugfeder 138 in dem dargestellten Beispiel einen spiralförmigen Hauptkörper 140 auf, der zwischen einem ersten und einem zweiten Hakenende 142a, 142b angeordnet ist. Das erste Hakenende 142a der Zugfeder 138 wird von den mehreren Höckern 124 an dem Federbefestigungsarm 112 der Welle 102 gehalten. Das zweite Hakenende 142b der Druckfeder 138 wird von der Federhaltenut 132 an dem Verankerungspfosten 128 gehalten. Die Druckfeder 138 spannt die Ventilklappe 70 in die geschlossene Stellung vor (3). Wie nachstehend genauer erläutert wird, schwenkt die Ventilklappe 70 entgegen der von der Zugfeder 138 bereitgestellten Vorspannkraft in die geöffnete Stellung, wenn der Druck des durch den Abgasdurchgang 68 an der ersten Ventilklappenlasche 74 hindurchströmenden Abgases die Vorspannkraft der Zugfeder 138 übersteigt (4). Wenn der Druck des durch den Abgasdurchgang 69 an der ersten Ventilklappenlasche 74 hindurchströmenden Abgases unter die Vorspannkraft der Zugfeder 138 fällt, kehrt die Ventilklappe 70 in ihre geschlossene Stellung zurück (3). Die Zugfeder 138 kann aus den verschiedensten Materialien hergestellt sein. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Zugfeder 138 aus Inconel-718- und/oder Alloy-41-Metallen mit einer ordnungsgemäßen Wärmebehandlung hergestellt werden. Obgleich dies in den Zeichnungen nicht gezeigt wird, können neben Zugfedern 138 andere Federarten verwendet werden. Beispielsweise könnten mit geringfügigen Konstruktionsmodifikationen Druck- oder Torsionsfedern verwendet werden.
Wie am Besten in 2 zu sehen ist, umfasst die Schnappventilanordnung 20 eine erste und eine zweite Buchse 144a, 144b, die den Achsabschnitt 106 der Welle 102 an der ersten Leitung 22 stützt. Sowohl die erste als auch die zweite Buchse 144a, 144b umfasst eine Wellenöffnung 146, wobei sich der Achsabschnitt 106 der Welle 102 durch die Wellenöffnungen 146 in der ersten und der zweiten Buchse 144a, 144b erstreckt. Demzufolge sind die erste und die zweite Buchse 144 um den Achsabschnitt 106 der Welle 102 herum und zwischen dem Achsabschnitt 106 der Welle 102 und der ersten Leitung 22 angeordnet. Wenn die Schnappventilanordnung 20 komplett zusammengebaut ist (1), ist der gekrümmte Bereich 78 der Ventilklappe 70 zwischen der ersten und der zweiten Buchse 144a, 144b angeordnet und die erste und die zweite Buchse 144a, 144b liegen an dem Paar Buchsenausschnitten 88 in der Ventilklappe 70 an. Obgleich die erste und die zweite Buchse 144a, 144b aus den verschiedensten Materialien hergestellt sein können, sind die erste und die zweite Buchse 144a, 144b in dem dargestellten Beispiel aus Drahtgeflecht hergestellt. Beispielhaft und ohne Beschränkung kann es sich bei dem Drahtgeflecht der ersten und der zweiten Buchse 144a, 144b um SS316-Edelstahl-Geflecht mit einer Dichte von ungefähr 40 Prozent handeln. Das Drahtgeflecht kann optional mit Graphit imprägniert sein.
Wie in 1 und 2 gezeigt wird, kann die Schnappventilanordnung 20 optional einen Schwingungsdämpfer 148 umfassen, der mit dem äußeren Wellensegment 108 drehgekoppelt ist. Der Schwingungsdämpfer 148 dreht sich mit der Welle 102 und erzeugt eine von der Schwenkachse 114 beabstandete verteilte Masse, die dahingehend wirkt, mit Vibrationen in Zusammenhang stehende Harmonische (z. B. Klappergeräusche) und übermäßiges Ventilflattern, was durch Durchsatzschwankungen im Motorabgasstrom (d. h. Abgaspulsierung) verursacht wird, zu reduzieren. In einem Beispiel ist der Schwingungsdämpfer 148 direkt mit dem äußeren Wellensegment 108 verschweißt. In dem Beispiel, das in 2 dargestellt wird, umfasst das äußere Wellensegment 108 eine Keilfläche 150, die dem äußeren Wellensegment 108 einen allgemein rechteckigen Querschnitt verleiht. Der Schwingungsdämpfer 148 weist eine Befestigungsbohrung 152 auf, in der das äußere Wellensegment 108 aufgenommen wird. Die Befestigungsbohrung 152 weist eine zu der Keilfläche 150 des äußeren Wellensegments 108 komplementäre Form auf, so dass sich der Schwingungsdämpfer 148 mit dem äußeren Wellensegment 108 dreht. Der Schwingungsdämpfer 148 kann eine gebogene Konfiguration aufweisen, einschließlich eines linearen Segments 154 und eines ersten und eines zweiten Quersegments 156a, 156b, wodurch dem Schwingungsdämpfer 148 eine S-Form verliehen wird. Das lineare Segment 154 des Schwingungsdämpfers 148 erstreckt sich entlang einer primären Schwingungsdämpferachse 158 zwischen einem Paar Dämpferenden 160. Das erste und das zweite Quersegment 156a, 156b des Schwingungsdämpfers 148 erstrecken sich von dem Paar Dämpferenden 160 in zu der primären Schwingungsdämpferachse 158 entgegengesetzten Querrichtungen, wobei die primäre Schwingungsdämpferachse 158 quer zu Schwenkachse 114 verläuft. Der Schwingungsdämpfer 148 kann aus den verschiedensten Materialien hergestellt sein. Beispielhaft und ohne Beschränkung kann der Schwingungsdämpfer 148 aus SS409-Edelstahl hergestellt sein.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1-4 umfasst die erste Leitung 22 ferner einen ersten und einen zweiten Schlitz 162a, 162b. Sowohl der erste als auch der zweite Schlitz 162a, 162b erstreckt sich durch die erste Leitungswand 26 in Längsrichtung entlang dem ersten größeren Segment der ersten Leitung 22 von einem offenen Schlitzende 164 zu einem geschlossenen Schlitzende 166. Sowohl der erste als auch der zweite Schlitz 162a, 162b weist auch gegenüberliegende lineare Ränder 168 auf, die parallel zueinander zwischen den offenen Schlitzenden 164 und den geschlossenen Schlitzenden 166 verlaufen. Die offenen Schlitzenden 164 sind an dem Verbindungsende 52 der ersten Leitung 22 positioniert, während die geschlossenen Schlitzenden 166 zwischen dem Verbindungsende 52 und dem ersten Übergang 46 der ersten Leitung 22 positioniert sind. Obgleich der erste und der zweite Schlitz 162a, 162b gekrümmt sein können oder sich in einem Winkel zur Mittelachse 50 erstrecken können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, erstrecken sich der erste und der zweite Schlitz 162a, 162b in dem dargestellten Beispiel parallel zueinander in einer Schlitzebene 170, die zu der Mittelachse 50 der ersten Leitung 22 parallel und in dem Versatzabstand 116 davon beabstandet ist. Somit erstreckt sich die Schwenkachse 114 der Ventilklappe 70 in der Schlitzebene 170. Sowohl der erste als auch der zweite Schlitz 162a, 162b ist dahingehend dimensioniert, die erste oder die zweite Buchse 144 aufzunehmen und zu stützen. Vorteilhafterweise sorgen der erste und der zweite Schlitz 162a, 162b für Einsparungen bei Geschwindigkeit und Kosten in Zusammenhang mit der Herstellung.
Die Schnappventilanordnung 20 umfasst des Weiteren eine erste und eine zweite Buchsenhülse 172a, 172b, die die erste und die zweite Buchse 144a, 144b in dem ersten bzw. dem zweiten Schlitz 162a, 162b stützen. Sowohl die erste als auch die zweite Buchsenhülse 172a, 172b umfasst einen Buchsenhohlraum 174, in dem die erste oder die zweite Buchse 144a, 144b aufgenommen und gestützt wird. Nach dem Zusammenbau bilden die erste und die zweite Buchse 144a, 144b und die erste und die zweite Buchsenhülse 172a, 172b eine erste und eine zweite Buchsenunteranordnung 173a, 173b. Wenn die Schnappventilanordnung 20 vollständig zusammengebaut ist, werden sowohl die erste als auch die zweite Buchsenhülse 172a, 172b in dem ersten oder dem zweiten Schlitz 162a, 162b verschiebbar aufgenommen, so dass die erste und die zweite Buchsenhülse 172a, 172b zwischen dem Einführungsende 56 der zweiten Leitung 24 und den geschlossenen Schlitzenden 166 angeordnet sind. Dadurch sind die erste und die zweite Buchsenhülse 172a, 172b zwischen der ersten und der zweiten Buchse 144a, 144b auf einer Seite und den geschlossenen Schlitzenden 166, den gegenüberliegenden linearen Rändern 168 des ersten und des zweiten Schlitzes 162a, 162b und dem Einführungsende 56 der zweiten Leitung 24 auf der anderen angeordnet. Da die geschlossenen Schlitzenden 166, die gegenüberliegenden linearen Ränder 168 und das Einführungsende 56 der zweiten Leitung 24 relativ dünn und scharf sind, schützen die erste und die zweite Buchsenhülse 172a, 172b die erste und die zweite Buchse 144a, 144b vor Verschleiß durch diese scharfen Ränder/Flächen. Die erste und die zweite Buchsenhülse 172a, 172b verhindern des Weiteren ein zu starkes Zusammendrücken der ersten und der zweiten Buchse 144a, 144b, wenn das Einführungsende 56 der zweiten Leitung in das Verbindungsende 52 der ersten Leitung 22 eingeführt wird. Es versteht sich, dass, obgleich dies in den Figuren nicht gezeigt wird, das Einführungsende 56 der zweiten Leitung 24 keinen geraden Rand definieren muss, sondern alternativ dazu einen oder mehrere Schlitze, Vertiefungen oder halbkreisförmige Kerben, die mit der ersten und der zweiten Buchsenhülse 172a, 172b zusammenwirken, umfassen könnte.
Sowohl die erste als auch die zweite Buchsenhülse 172a, 172b weist einen oder mehrere flache Abschnitte 176 auf, die dahingehend die gegenüberliegenden linearen Ränder 168 des ersten und des zweiten Schlitzes 162a, 162b berühren, eine Drehung der ersten und der zweiten Buchsenhülse 172a, 172b in dem ersten und dem zweiten Schlitz 162a, 162b bezüglich der Schwenkachse 114 zu verhindern. Gleichermaßen weisen sowohl die erste als auch die zweite Buchse 144a, 144b eine oder mehrere Flachstellen 178 auf, die den einen oder die mehreren flachen Abschnitte 176 der ersten und der zweiten Buchsenhülse 172a, 172b berühren. Die Flachstellen 178 der ersten und der zweiten Buchse 144a, 144b passen mit den flachen Abschnitten 176 der ersten und der zweiten Buchsenhülse 172a, 172b zusammen und verhindern somit eine Drehung der ersten und der zweiten Buchse 144a, 144b in der ersten und der zweiten Buchsenhülse 172a, 172b bezüglich der Schwenkachse 114. Obgleich andere Konfigurationen möglich sind, weisen sowohl die erste als auch die zweite Buchse 144a, 144b in dem dargestellten Beispiel zwei Flachstellen 178 auf und sowohl die erste als auch die zweite Buchsenhülse 172a, 172b weist zwei flache Abschnitte 176 auf, wodurch der ersten und der zweiten Buchse 144a, 144b und der ersten und der zweiten Buchsenhülse 172a, 172b allgemein viereckige Querschnitte verliehen werden.
Sowohl die erste als auch die zweite Buchsenhülse 172a, 172b weist des Weiteren einen oder mehrere Vorsprünge 180 auf, die sich von der ersten und der zweiten Buchsenhülse 172a, 172b nach innen in die Buchsenhohlräume 174 erstrecken. Die erste und die zweite Buchse 144a, 144b sind mit einer oder mehreren Einsenkungen 182 versehen, die auf die Vorsprünge 180 in der ersten und der zweiten Buchsenhülse 172a, 172b ausgerichtet sind. Wenn die erste und die zweite Buchsenhülse 172a, 172b zur Bildung der ersten und der zweiten Buchsenunteranordnung 173a, 173b verschiebbar in dem ersten und dem zweiten Schlitz 162a, 162b aufgenommen sind, erstrecken sich die Vorsprünge 180 der ersten und der zweiten Buchsenhülse 172a, 172b in die Einsenkungen 182 in der ersten und der zweiten Buchse 144a, 144b. Dadurch verhindern die Vorsprünge 180 eine Axialbewegung der ersten und der zweiten Buchse 144a, 144b bezüglich der ersten und der zweiten Buchsenhülse 172a, 172b entlang der Schwenkachse 114 (d. h. parallel zu Schwenkachse 114).
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf 5 und 6 weist die Ventilklappe 70 eine erste Seite 90 und eine zweite Seite 92 gegenüber der ersten Seite 90 auf. Wie in 1-6 gezeigt wird, kann die Ventilklappe 70 derart in der ersten Leitung 22 angeordnet sein, dass die erste Seite 90 der Ventilklappe 70 zu dem Verbindungsende 52 der ersten Leitung 22 weist und die zweite Seite 92 der Ventilklappe 70 zu dem distalen Ende 54 der ersten Leitung 22 weist, wenn sich die Ventilklappe 70 in der geschlossenen Stellung befindet (3). Alternativ dazu kann die Ventilklappe 70 in der ersten Leitung 22 umgedreht werden, so dass die erste Seite 90 der Ventilklappe 70 zu dem distalen Ende 54 der ersten Leitung 22 weist und die zweite Seite 92 der Ventilklappe 70 zu dem Verbindungsende 52 der ersten Leitung 22 weist, wenn sich die Ventilklappe 70 in der geschlossenen Stellung befindet (nicht gezeigt). Unabhängig von der Anordnung wird das Kissen 94 auf der ersten Seite 90 der Ventilklappe 70 getragen. Das Kissen 94 umfasst einen ersten und einen zweiten Seitenflügel 186a, 186b, die sich von dem Körperabschnitt 96 des Kissens 94 erstrecken. Der erste und der zweite Seitenflügel 186a, 186b umgreifen die linearen Seitenränder 84 der Ventilklappenlasche 70 bis zur zweiten Seite 92 der Ventilklappe 70. Der erste und der zweite Seitenflügel 186a, 186b erstrecken sich zumindest zum Teil über die zweite Seite 92 der Ventilklappe 70 hinweg und können durch Punktschweißungen 100 an der zweiten Seite 92 der Ventilklappe 70 befestigt werden. Der erste und der zweite Seitenflügel 186a, 186b des Kissens 94 berühren die innere Fläche 36 der ersten Leitung 22, wenn sich die Ventilklappe 70 in der geöffneten Stellung befindet (4), um mit Vibrationen in Zusammenhang stehende Harmonische (z. B. Klappern) und übermäßiges Ventilflattern, was durch Durchsatzschwankungen im Motorabgasstrom (d. h. Abgaspulsierung) verursacht wird, zu dämpfen.
Wie am besten in 4 zu sehen ist, ist das Kissen 94 fest und weist eine variable Dicke T auf, die von dem Körperabschnitt 96 des Kissens 94 zu einer Spitze 187, die entlang dem Endabschnitt 98 des Kissens 94 positioniert ist, hin zunimmt. Die variable Dicke T des Kissens 94 nimmt von der Spitze 187 zu dem ersten Bogenrand 82 der ersten Ventilklappenlasche 74 der Ventilklappe 70 hin zu. Entsprechend umfasst der Endabschnitt 98 des Kissens 94 eine Anlagefläche 188, die sich von dem Körperabschnitt 96 des Kissens 94 in einem ersten Winkel 190 zur Ventilklappenebene 72 erstreckt, und eine Endfläche 192, die sich von der Anlagefläche 188 des Kissens 94 zu dem ersten Bogenrand 82 der ersten Ventilklappenlasche 74 der Ventilklappe 70 in einem zweiten Winkel 194 zu der Anlagefläche 188 des Kissens 94 erstreckt. Der erste Winkel 190 zwischen der Anlagefläche 188 des Kissens 94 und der Ventilklappenebene 72 kann ein beliebiger spitzer Winkel sein, jedoch liegt der erste Winkel 190 in dem dargestellten Beispiel in dem Bereich von 13 bis 18 Grad. Der zweite Winkel 194 zwischen der Endfläche 192 des Kissens 94 und der Anlagefläche 188 des Kissens 94 kann ein beliebiger spitzer Winkel sein, jedoch liegt der zweite Winkel in dem dargestellten Beispiel in dem Bereich von 48 bis 53 Grad.
Im Betrieb trifft Abgasdruck in dem Abgasdurchgang 68 von links gemäß der Betrachtung in 1-4 auf die Ventilklappe 70 auf. Wenn der Abgasdruck dazu ausreicht, die Vorspannkraft der Zugfeder 138 zu überwinden, beginnt die Ventilklappe 70 sich um die Schwenkachse 114 zu drehen. Unter Bezugnahme auf 1 wird das Drehmoment an der Ventilklappe 70 durch Multiplikation der Vorspannkraft der Zugfeder 138 mit dem Abstand D bestimmt, bei dem es sich um den Abstand zwischen einer Längsachse A der Zugfeder 138 und der Schwenkachse 114 der Ventilklappe 70 handelt. Die Vorspannkraft nimmt zu, wenn sich die Ventilklappe 70 in die geöffnete Stellung (4) bewegt und sich die Zugfeder 138 auseinanderzieht. Der Abstand D wird jedoch kürzer, wenn sich die Ventilklappe 70 weiter in die geöffnete Stellung bewegt, was zu einem Drehmoment führt, das sich null annähernd, wenn sich die Längsachse A der Zugfeder 138 einer „Übertotpunkt“-Stellung annähert (d. h. wenn die Längsachse A der Zugfeder 138 die Schwenkachse 114 und die Ventilklappenebene 72 überquert). Diese Übertotpunktstellung der Ventilklappe 70 führt zu einer im Wesentlichen horizontalen Stellung der Ventilklappe 70, wenn sich die Ventilklappe 70 in der geöffneten Stellung befindet (4). Das derartige Drehen der Ventilklappe 70, dass sich die Zugfeder 138 dem Übertotpunkt-Zustand annähert, führt zu einem leichteren Halten der Ventilklappe 70 in der geöffneten Stellung, wodurch wiederum der Gegendruck in dem Abgasdurchgang 68 auf ein Minimum reduziert wird, wenn sich die Ventilklappe 70 in der geöffneten Stellung befindet.
7A stellt eine weitere Schnappventilanordnung 20' dar, die mit der in 1-6 dargestellten Schnappventilanordnung 20 übereinstimmt, bei der jedoch die Ventilklappe 70 und das Kissen 94 modifiziert worden sind. In 7A ist eine elastische Zunge 195 vorgesehen, die an der ersten Seite 90 der Ventilklappe 70 befestigt ist. Ein Kissen 94' ist an der elastischen Zunge 195 befestigt und wird davon gestützt. Die elastische Zunge 195 ist in einem derartigen Winkel gebogen, dass ein Endabschnitt 98' des Kissens 94' von dem ersten Bogenrand 82 der Ventilklappe 70 beabstandet ist. Die elastische Zunge 195 erstreckt sich von der ersten Ventilklappenlasche 74 in dem ersten Winkel 190 bezüglich der Ventilklappenebene 72. Im Betrieb biegt sich die elastische Zunge 195 der Ventilklappe 70 zu dem ersten Bogenrand 82 der Ventilklappe 70 hin um, wenn der Endabschnitt 98' des Kissens 94' die innere Fläche 36 der ersten Leitung 22 berührt, um mit Vibrationen in Zusammenhang stehende Harmonische und übermäßiges Ventilflattern, was durch Durchsatzschwankungen im Motorabgasstrom verursacht wird, zu dämpfen. Somit ändert sich der erste Winkel 190 der elastischen Zunge 195 bezüglich der Ventilklappenebene 72, wenn der Endabschnitt 98' des Kissens 94' die innere Fläche 36 der ersten Leitung 22 berührt.
7B stellt noch eine weitere Schnappventilanordnung 20'' dar, die mit der in 7A dargestellten Schnappventilanordnung 20' übereinstimmt, bei der jedoch die Ventilklappe 70 und das Kissen 94' modifiziert worden sind. In 7B ist eine elastische Zunge 195' vorgesehen, die an der zweiten Seite 92 der Ventilklappe 70 befestigt ist. Ein Kissen 94" ist an der elastischen Zunge 195' befestigt und wird davon gestützt. Die elastische Zunge 195' ist in einem derartigen Winkel gebogen, dass ein Endabschnitt 98'' des Kissens 94'' von dem zweiten Bogenrand 86 der Ventilklappe 70 beabstandet ist. Die elastische Zunge 195' erstreckt sich von der zweiten Ventilklappenlasche 76 in einem ersten Winkel 190' bezüglich der Ventilklappenebene 72. Im Betrieb biegt sich die elastische Zunge 195' der Ventilklappe 70 von der Ventilklappenebene 72 weg, wenn der Endabschnitt 98'' des Kissens 94'' die innere Fläche 36 der ersten Leitung 22 berührt, um mit Vibrationen in Zusammenhang stehende Harmonische und übermäßiges Ventilflattern, was durch Durchsatzschwankungen im Motorabgasstrom verursacht wird, zu dämpfen. Somit ändert sich der erste Winkel 190' der elastischen Zunge 195' bezüglich der Ventilklappenebene 72, wenn der Endabschnitt 98'' des Kissens 94'' die innere Fläche 36 der zweiten Leitung 24 berührt, um mit Vibrationen in Zusammenhang stehende Harmonische und übermäßiges Ventilflattern, was durch Durchsatzschwankungen im Motorabgasstrom verursacht wird, zu dämpfen. Somit ändert sich der erste Winkel 190' der elastischen Zunge 195' bezüglich der Ventilklappenebene 72, wenn der Endabschnitt 98'' des Kissens 94'' die innere Fläche 36 der zweiten Leitung 24 berührt.
Obgleich die elastische Zunge 195, 195', die in den in 7A und 7B dargestellten Beispielen gezeigt wird, ein separates Materialstück, das mit der Ventilklappe 70 verschweißt wird, ist, kann die elastische Zunge 195, 195' alternativ dazu mit der Ventilklappe 70 integral sein, wobei die Ventilklappe 70 ein gebogenes oder Y-förmiges Ende aufweisen würde. Darüber hinaus versteht sich, dass die elastische Zunge 195, 195' der Ventilklappe 70 dadurch beseitigt werden kann, dass das Kissen 94', 94'' aus einem Material hergestellt wird, das selbst elastisch genug ist, sich umzubiegen und dann zu dem ersten Winkel 190, 190' zurückzuspringen, wenn die Ventilklappe 70 in die geschlossene Stellung und aus der geschlossenen Stellung geschwenkt wird.
Unter Bezugnahme auf 8 stellt die vorliegende Offenbarung ferner ein Verfahren zur Herstellung von oben erörterten Schnappventilanordnungen 20 bereit. Das Verfahren umfasst den durch Block 800 dargestellten Schritt des Bereitstellens einer ersten Leitung 22 mit einem Verbindungsende 52 und den durch Block 802 dargestellten Schritt des Bereitstellens einer zweiten Leitung 24 mit einem Einführungsende 56. Das Verfahren geht zu dem durch Block 804 dargestellten Schritt des Schneidens des ersten und des zweiten Schlitzes 162a, 162b in das Verbindungsende 52 der ersten Leitung 22 über. Gemäß diesem Schritt werden sowohl der erste als auch der zweite Schlitz 162a, 162b dahingehend geschnitten, sich in Längsrichtung entlang der ersten Leitung 22 von einem an dem Verbindungsende 52 der ersten Leitung 22 positionierten offenen Schlitzende 164 zu einem geschlossenen Schlitzende 166 zu erstrecken. Optional umfasst das Verfahren ferner den durch Block 806 dargestellten Schritt des Schneidens eines Verankerungspfostens 128 aus der ersten Leitungswand 26 und den durch Block 808 dargestellten Schritt des Biegens des Verankerungspfostens 128 von der ersten Leitung 22 weg nach außen. Das Verfahren umfasst ferner den durch Block 810 dargestellten Schritt des Platzierens einer ersten und einer zweiten Buchsenhülse 172a, 172b über der ersten und der zweiten Buchse 144a, 144b zur Bildung einer ersten und einer zweiten Buchsenunteranordnung 173a, 173b (1). Das Verfahren geht zu dem durch Block 812 dargestellten Schritt des Platzierens der ersten Buchsenunteranordnung 173a auf einer Welle 102 durch Schieben der Welle 102 durch die erste Buchse 144a, dem durch Block 814 dargestellten Schritt des Befestigens der Ventilklappe 70 an der Welle 102 und dem durch Block 816 dargestellten Schritt des Platzierens der zweiten Buchsenunteranordnung 173b auf der Welle 102 durch Schieben der Welle 102 durch die zweite Buchse 144b zur Bildung einer Ventilklappenunteranordnung 196, bei der die Ventilklappe 70 auf der Welle 102 zwischen der ersten und der zweiten Buchsenunteranordnung 173a, 173b positioniert ist (1), über. Entsprechend umfasst die Ventilklappenunteranordnung 196 die Ventilklappe 70, die Welle 102, die erste und die zweite Buchse 144a, 144b und die erste und die zweite Buchsenhülse 172a, 172b (d. h. die erste und die zweite Buchsenunteranordnung 173a, 173b). Obgleich der durch Block 814 dargestellte Schritt auf zahlreiche verschiedene Arten und Weisen durchgeführt werden kann, kann die Ventilklappe 70 durch Schweißen an der Welle 102 befestigt werden.
Das Verfahren umfasst ferner den durch Block 818 dargestellten Schritt des Schiebens der Ventilklappenunteranordnung 196 von dem Verbindungsende 52 in die erste Leitung 22. Gemäß diesem Schritt werden die Welle 102, die erste und die zweite Buchsenunteranordnung 173a, 173b in dem ersten und dem zweiten Schlitz 162a, 162b verschiebbar aufgenommen, bis die erste und die zweite Buchsenhülse 172a, 172b an den geschlossenen Schlitzenden 166 anliegen. Das Verfahren geht zu dem durch Block 820 dargestellten Schritt des Schiebens des Einführungsendes 56 der zweiten Leitung 24 in das Verbindungsende 52 der ersten Leitung 22, bis das Einführungsende 56 der zweiten Leitung 24 an der ersten und der zweiten Buchsenhülse 172a, 172b anliegt, über. Das Verfahren schreitet fort mit dem durch Block 822 dargestellten Schritt des Sicherns der ersten Leitung 22 an der zweiten Leitung 24. Obgleich der durch Block 822 dargestellte Schritt auf zahlreiche verschiedene Arten und Weisen durchgeführt werden kann, kann die erste Leitung 22 durch durchgehende oder Punktschweißungen unter Verwendung von MIG-, WIG- oder Laserstrahlschweißgeräten an der zweiten Leitung 24 gesichert werden. Optional umfasst das Verfahren ferner den durch Block 824 dargestellten Schritt des Befestigens eines Schwingungsdämpfers 148 an der Welle 102 zur Dämpfung von mit Vibrationen in Zusammenhang stehenden Harmonischen und Reduzierung von übermäßigem Ventilflattern, was durch Durchsatzschwankungen im Motorabgasstrom (d. h. Abgaspulsierung) verursacht wird. Obgleich der durch Block 824 dargestellte Schritt auf zahlreiche verschiedene Arten und Weisen durchgeführt werden kann, kann der Schwingungsdämpfer 148 durch Schweißen an der Welle 102 befestigt werden. Das Verfahren kann des Weiteren den durch Block 826 dargestellten optionalen Schritt des Verbindens einer Zugfeder 138 zwischen dem Verankerungspfosten 128 und einem Federbefestigungsarm 112 auf der Welle 102 zum Vorspannen der Ventilklappe 70 in eine geschlossene Stellung umfassen.
Unter Bezugnahme auf 9-11 wird eine beispielhafte Anwendung der oben beschriebenen Schnappventilanordnung 20 dargestellt. Es wird ein Schalldämpfer 900 für ein Kraftfahrzeugauslasssystem, der ein Gehäuse 902 umfasst, bereitgestellt. Der Schalldämpfer 900 umfasst eine Außenschale 904 mit einer im Wesentlichen ovalen Querschnittsform, die an dem Einlass- und dem Auslassende durch einen Einlasssammler 906 und einen Auslasssammler 908 geschlossen ist. Eine Trennvorrichtung 910 ist an einer Stelle zur Definition einer ersten Schalldämpferkammer 912 zwischen dem Einlasssammler 906 und der Trennvorrichtung 910 an der Außenschale 904 befestigt. Eine zweite Schalldämpferkammer 914 wird als das Volumen zwischen der Trennvorrichtung 910 und dem Auslasssammler 908 definiert. Die Trennvorrichtung 910 umfasst mehrere dort hindurch verlaufende Durchlässe 916, die eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Schalldämpferkammer 912 und der zweiten Schalldämpferkammer 914 gestatten. Ein schallabsorbierendes Material 918, wie z. B. Glasfaserroving, kann in der ersten Schalldämpferkammer 912 positioniert werden. In die zweite Schalldämpferkammer 914 wird kein schallabsorbierendes Material platziert. Ein Rohr 920 umfasst einen Einlassbereich 922 und einen Auslassbereich 924. Der Einlasssammler 906 umfasst einen Durchlass 930, der den Einlassbereich 922 des Rohrs 920 aufnimmt. Der Auslassbereich 924 des Rohrs 920 ist mit der zweiten Leitung 24 der oben beschriebenen Schnappventilanordnung 20 verbunden. Der Auslasssammler 908 umfasst einen Durchlass 932, der die zweite Leitung 24 der Schnappventilanordnung 20 aufnimmt. Das Rohr 920 ist derart gebogen, dass der Einlassbereich 922 in dem Gehäuse 902 zentriert ist, während der Auslassbereich 924 in dem Gehäuse 902 nicht zentriert ist. Die Trennvorrichtung 910 umfasst einen Durchlass 938, der das Rohr 920 aufnimmt. Eine Überlappungsverbindung zwischen dem Auslassbereich 924 und der zweiten Leitung 24 der Schnappventilanordnung 20 ist auf die Trennvorrichtung 910 ausgerichtet und wird von dieser gestützt. Ein Rohr 920 umfasst mehrere Durchlässe 942, die dahingehend positioniert sind, für eine Strömungsverbindung zwischen dem Rohr 920 und der ersten Schalldämpferkammer 912 zu sorgen.
Die Ventilklappe 70 der Schnappventilanordnung 20 gemäß vorstehender Beschreibung in Verbindung mit 1-6 ist in der zweiten Schalldämpferkammer 914 zwischen der Trennvorrichtung 910 und dem Auslasssammler 908 positioniert. Insbesondere wird, wenn sich die Ventilklappe 70 in der geschlossenen Stellung befindet, Abgas in das Rohr 920 eintreten, durch die Durchlässe 942 hindurchströmen, in die erste Schalldämpferkammer 912 eintreten, durch die Durchlässe 916 hindurchströmen und in die zweite Schalldämpferkammer 914 eintreten. Wenn sich die Ventilklappe 70 in der geschlossenen Stellung befindet, strömt ein relativ geringer Abgasvolumendurchsatz durch einen Spalt zwischen der Ventilklappe 70 und einer inneren Fläche 36 der ersten Leitung 22. Der kleine Spalt zwischen der Ventilklappe 70 und der inneren Fläche 36 der ersten Leitung 22 wirkt dahingehend, niedrige Frequenzen in der Schnappventilanordnung 20 zu absorbieren. Da die erste Leitung 22 der Schnappventilanordnung 20 ein geschlossenes zylindrisches Glied ist, strömt Abgas nicht durch die erste Schalldämpferkammer 912 und die zweite Schalldämpferkammer 914. Es gibt akustische Wellen, jedoch ist der Abgasvolumendurchsatz durch die erste Schalldämpferkammer 912 und die zweite Schalldämpferkammer 914 minimal. Darüber hinaus wirkt das schallabsorbierende Material 918 dahingehend, Geräusche unabhängig von der Stellung der Ventilklappe 70 zu dämpfen. Wenn der Abgasdruck hoch genug ist, um die Vorspannkraft der Zugfeder 138 zu überwinden, dreht sich die Ventilklappe 70 in die geöffnete Stellung. In der geöffneten Stellung erstreckt sich die Ventilklappe 70 im Wesentlichen horizontal in der ersten Leitung 22 zur Reduzierung von Gegendruck in dem Schalldämpfer 900 auf ein Minimum. Es versteht sich, dass es zu keiner störenden Einwirkung zwischen dem schallabsorbierenden Material 918 und der Schnappventilanordnung 20 kommt, da kein schallabsorbierendes Material in der zweiten Schalldämpferkammer 914 platziert ist.
Ein stromaufwärtiges Ende 954 eines Endrohrs 952 ist mit der ersten Leitung 22 der Schnappventilanordnung 20 in Strömungsverbindung gekoppelt. Das Endrohr 952 umfasst einen Auslass 950 in Strömungsverbindung mit der Atmosphäre. Es kann in dem Endrohr 952 und dem Abschnitt der ersten Leitung 22, der sich stromabwärts der Ventilklappe 70 befindet, durch stehende Abgaswellen, die in diesem Abschnitt des Auslasssystems gebildet werden können, Resonanz geben. Bei vorigen Auslasssystemen wurde der Auslass 950 des Endrohrs 952 in offene Strömungsverbindung mit einem expandierten Volumen in der Außenschale 904 des Schalldämpfers 900 gebracht. Das expandierte Volumen funktionierte dahingehend, einen Resonanzzustand in dem Endrohr 952 zu verstärken und/oder weiter anzuregen, was zu unerwünschten Geräuschen führte. Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die axiale Position der Schnappventilanordnung 20 dahingehend gewählt werden, Resonanz, die in dem Endrohr 952 und dem Schalldämpfer 900 auftreten kann, auf ein Minimum zu reduzieren. Insbesondere kann die Ventilklappe 70 an dem stromaufwärtigen Ende 954 des Endrohrs 952 und in der Nähe des Auslasssammlers 908 positioniert werden. Insbesondere ist die Welle 102 der Schnappventilanordnung 20 axial von dem Auslasssammler 908 in einem Abstand beabstandet, der kleiner gleich einem Viertel des Abstands zwischen dem Einlasssammler 906 und dem Auslasssammler 908 ist. Durch die Positionierung der Schnappventilanordnung 20 an einer stromabwärts der Durchlässe 942 gelegenen Stelle sind die erste Kammer 912 und die zweite Schalldämpferkammer 914 von dem Endrohr 952 isoliert und eine unerwünschte Resonanz oder „Auspuffdröhnen“ wird vermieden. Unabhängig von der Winkelstellung der Ventilklappe 70 strömen einhundert Prozent des Abgases durch die Schnappventilanordnung 20.
Unter Bezugnahme auf 12A-B wird ein weiterer beispielhafter Schalldämpfer 1000 dargestellt. Der Schalldämpfer 1000 umfasst ein Gehäuse 1002. Eine Trennwand 1005 ist in dem Gehäuse 1002 angeordnet und unterteilt den Schalldämpfer 1000 in einen ersten Bereich 1007a und einen zweiten Bereich 1007b. Der Schalldämpfer 1000 umfasst eine erste und eine zweite Schnappventilanordnung 20a, 20b, die gemäß der hier angeführten Offenbarung konstruiert sind. Die erste Schnappventilanordnung 20a ist in dem Gehäuse 1002 in dem ersten Bereich 1007a des Schalldämpfers 1000 angeordnet, und die zweite Schnappventilanordnung 20b ist in dem Gehäuse 1002 in dem zweiten Bereich 1007b des Schalldämpfers 1000 angeordnet.
Der erste Bereich 1007a des Schalldämpfers 1000 umfasst eine erste Trennvorrichtung 1010a, die den ersten Bereich 1007a des Schalldämpfers 1000 in eine erste Schalldämpferkammer 1012a und eine zweite Schalldämpferkammer 1014a unterteilt. Die erste Schnappventilanordnung 20a umfasst eine erste Ventilklappe 70a und einen ersten Schwingungsdämpfer 148a, die gemäß der hier angeführten Offenbarung konstruiert sind. Die erste Schnappventilanordnung 20a erstreckt sich durch die erste Trennvorrichtung 1010a und steht mit einem ersten Einlassrohr 1022a, das sich in die erste Schalldämpferkammer 1012a erstreckt, und einem ersten Auslassrohr 1052a, das sich in die zweite Schalldämpferkammer 1014a erstreckt, in Verbindung. Ein zweites Auslassrohr 1056a steht mit der ersten Schalldämpferkammer 1012a in Verbindung und erstreckt sich in diese. Wenn sich die erste Ventilklappe 70a in einer geschlossenen Stellung befindet (gemäß der Darstellung in 12A), kann kein Abgas durch die erste Schnappventilanordnung 20a und in das erste Auslassrohr 1052a strömen. Dementsprechend wird Abgasstrom in die erste Schalldämpferkammer 1012a und durch das zweite Auslassrohr 1056a hinaus geleitet. Wenn sich die erste Ventilklappe 70a in einer geöffneten Stellung befindet (gemäß der Darstellung in 12B), kann Abgas durch die erste Schnappventilanordnung 20a und in das erste Auslassrohr 1052a strömen.
Der zweite Bereich 1007b des Schalldämpfers 1000 umfasst eine zweite Trennvorrichtung 1010b, die den zweiten Bereich 1007b des Schalldämpfers 1000 in eine dritte Schalldämpferkammer 1012b und eine vierte Schalldämpferkammer 1014b unterteilt. Die zweite Schnappventilanordnung 20b umfasst eine zweite Ventilklappe 70b und einen zweiten Schwingungsdämpfer 148b, die gemäß der hier angeführten Offenbarung konstruiert sind. Die zweite Schnappventilanordnung 20b erstreckt sich durch die zweite Trennvorrichtung 1010b und steht mit einem zweiten Einlassrohr 1022b, das sich in die zweite Schalldämpferkammer 1012b erstreckt, und einem dritten Auslassrohr 1052b, das sich in die vierte Schalldämpferkammer 1014b erstreckt, in Verbindung. Ein viertes Auslassrohr 1056b steht mit der dritten Schalldämpferkammer 1012b in Verbindung und erstreckt sich in diese. Wenn sich die erste Ventilklappe 70b in einer geschlossenen Stellung befindet (gemäß der Darstellung in 12A), kann kein Abgas durch die zweite Schnappventilanordnung 20b und in das dritte Auslassrohr 1052b strömen. Dementsprechend wird Abgasstrom in die dritte Schalldämpferkammer 1012b und durch das vierte Auslassrohr 1056b hinaus geleitet. Wenn sich die zweite Ventilklappe 70b in einer geöffneten Stellung befindet (gemäß der Darstellung in 12B), kann Abgas durch die zweite Schnappventilanordnung 20b und in das dritte Auslassrohr 1052b strömen.
Das erste und das dritte Auslassrohr 1052a, 1052b können an der Trennwand 1005 miteinander verbunden sein und können dahingehend miteinander in Verbindung stehen, Abgasdruck in dem ersten und dem dritten Auslassrohr 1052a, 1052b auszugleichen. Im Hinblick auf 12A-B versteht sich, dass die Größe und Form des ersten und des zweiten Schwingungsdämpfers 148a, 148b der ersten und der zweiten Schnappventilanordnung 20a, 20b durch die Größe und die Form des Gehäuses 1002 des Schalldämpfers 1000 vorgegeben werden können. Das Ziel besteht darin, so viel Gewicht des ersten und des zweiten Schwingungsdämpfers 148a, 148b wie möglich in der Nähe des Gehäuses 1002 des Schalldämpfers 1000 zu platzieren, ohne dass das Gehäuse 1002 des Schalldämpfers 1000 störend auf die Drehung des ersten und des zweiten Schwingungsdämpfers 148a, 148b einwirkt, wenn sich die erste und die zweite Ventilklappe 70a, 70b der ersten und der zweiten Schnappventilanordnung 20a, 20b zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung drehen. Dazu werden verschiedene mögliche Konfigurationen nachstehend beschrieben.
13A stellt den Schwingungsdämpfer 148 der in 1 und 2 gezeigten Schnappventilanordnung 20 dar. Die Form des Schwingungsdämpfers 148 ist wichtig, da sich der Schwingungsdämpfer 148 mit der Welle 102 dreht und eine verteilte Masse erzeugt, die von der Schwenkachse 114 der Welle 102 beabstandet ist. Die durch den Schwingungsdämpfer 148 erzeugte verteilte Masse verleiht dem Schwingungsdämpfer 148 einen Trägheitswert, der im Bereich von 250 bis 400 Gramm· Quadratmillimeter (g·mm²) liegt, und funktioniert dahingehend, mit Vibrationen in Zusammenhang stehende Harmonische (z. B. Klappergeräusche) und übermäßiges Ventilflattern, was durch Durchsatzschwankungen im Motorabgasstrom (d. h. Abgaspulsierung) verursacht wird, zu dämpfen. Dieser Trägheitswertbereich erzielt einen Kompromiss zwischen der Dämpfungsfähigkeit des Schwingungsdämpfers 148 und Packagingbeschränkungen in dem Schalldämpfer 900. Das bedeutet, dass der Schwingungsdämpfer 148 so konfiguriert sein muss, dass er nicht störend auf die Außenschale 904, den Auslasssammler 908 oder die Trennvorrichtung 910 des Schalldämpfers 900 einwirkt (d. h. diese berührt), wenn sich die Ventilklappe 70 zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung bewegt.
Gemäß der Darstellung in 2 ist das äußere Wellensegment 108 der Welle 102 in der Befestigungsbohrung 152 des Schwingungsdämpfers 148 aufgenommen, wenn die Schnappventilanordnung 20 komplett zusammengebaut ist. Dementsprechend verläuft die Schwenkachse 114 koaxial durch die Befestigungsbohrung 152 in dem Schwingungsdämpfer 148. Darüber hinaus verläuft die primäre Schwingungsdämpferachse 158 des linearen Segments 154 des Schwingungsdämpfers 148 quer zur Schwenkachse 114. Bei der Konfiguration, die in 1, 2 und 13A gezeigt wird, sind das erste und das zweite Quersegment 156a, 156b quer zu sowohl der primären Schwingungsdämpferachse 158 als auch der Schwenkachse 114. Insbesondere erstrecken sich das erste und das zweite Quersegment 156 des Schwingungsdämpfers 148 von dem Paar Dämpferenden 160 in zu der primären Schwingungsdämpferachse 158 entgegengesetzten Querrichtungen. Das Paar Dämpferenden 160 und das erste und das zweite Quersegment 156a, 156b des Schwingungsdämpfers 148 sind von der Schwenkachse 114 und somit der Befestigungsbohrung 152 in dem Schwingungsdämpfer 148 gleichmäßig beabstandet, wodurch die Masse des Schwingungsdämpfers 148 gleichmäßig um die Schwenkachse 114 herum ausgeglichen/verteilt wird.
Bei der alternativen Konfiguration, die in 13B gezeigt wird, wird ein modifizierter Schwingungsdämpfer 148' mit einem ersten und einem zweiten Quersegment 156c, 156d, die voneinander beabstandet sind und die sich von dem Paar Dämpferenden 160 in derselben Richtung bezüglich der primären Schwingungsdämpferachse 158 erstrecken, wodurch dem Schwingungsdämpfer 148' eine U-Form verliehen wird, gezeigt. Gemäß dieser Konfiguration sind das erste und das zweite Quersegment 156c, 156d noch immer quer zur primären Schwingungsdämpferachse 158 des linearen Segments 154 des Schwingungsdämpfers 148', jedoch erstrecken sich das erste und das zweite Quersegment 156c, 156d nun parallel zur Schwenkachse 114. Das Paar Dämpferenden 160 und das erste und das zweite Quersegment 156c, 156d des Schwingungsdämpfers 148' sind gleichmäßig von der Schwenkachse 114 und somit der Befestigungsbohrung 152 in dem Schwingungsdämpfer 148' beabstandet, wodurch die Masse des Schwingungsdämpfers 148' gleichmäßig um die Schwenkachse 114 ausgeglichen/verteilt wird.
Bei der alternativen Konfiguration, die in 13C gezeigt wird, wird ein modifizierter Schwingungsdämpfer 148" mit einem unausgeglichenen linearen Segment 154' gezeigt. Wie bei der Konfiguration, die in 1, 2 und 13A gezeigt wird, erstrecken sich das erste und das zweite Quersegment 156a, 156b des Schwingungsdämpfers 148'', die in 13C gezeigt werden, von dem Paar Dämpferenden 160 in bezüglich der primären Schwingungsdämpferachse 158 entgegengesetzten Querrichtungen, so dass das erste und das zweite Quersegment 156a, 156b quer zu sowohl der primären Schwingungsdämpferachse 158 als auch der Schwenkachse 114 liegen. Die Befestigungsbohrung 152 in dem unausgeglichenen linearen Segment 154' ist exzentrisch, so dass das Paar Dämpferenden 160 und das erste und das zweite Quersegment 156a, 156b des Schwingungsdämpfers 148'' ungleichmäßig von der Schwenkachse 114 und der Befestigungsbohrung 152 beabstandet sind. Dadurch ist die Masse des Schwingungsdämpfers 148'' um die Schwenkachse 114 unausgeglichen (d. h. ungleichmäßig verteilt). Gemäß dieser Konfiguration kann das unausgeglichene lineare Segment 154' einen flachen Abschnitt 198 neben der Befestigungsbohrung 152 umfassen. Der flache Abschnitt 198 des unausgeglichenen linearen Segments 154' weist im Vergleich zu dem Rest des unausgeglichenen linearen Segments 154', einschließlich der Abschnitte des unausgeglichenen linearen Segments 154' neben dem Paar Dämpferenden 160, eine reduzierte Querschnittsbreite auf. Die reduzierte Querschnittsbreite des flachen Abschnitts 198 gestattet, dass der Schwingungsdämpfer 148'' näher an der Ventilklappe 70 befestigt werden kann, um zusätzlichen Packagingraum zu ermöglichen. Obgleich die in 13C gezeigt Konfiguration unausgeglichen ist, können Packagingbeschränkungen den Einsatz einer derartigen Konstruktion bedingen. Zur Reduzierung ungleichmäßiger Drehmomentlasten, die von dem Schwingungsdämpfer 148'' auf der Welle 102 erzeugt werden, auf ein Minimum kann der Schwingungsdämpfer 148'' derart auf der Welle 102 befestigt werden, dass die primäre Schwingungsdämpferachse 158 vertikal ausgerichtet ist (d. h. auf die Richtung der Erdanziehungskraft G), wenn die Ventilklappe 70 auf halbem Wege zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung positioniert ist. Beispielhaft und ohne Beschränkung wird, wenn sich die Ventilklappe 70 40 Grad zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung bewegt, die primäre Schwingungsdämpferachse 158, die sich koaxial durch das unausgeglichene lineare Segment 154' erstreckt, vertikal ausgerichtet sein, wenn die Ventilklappe 70 20 Grad von der geschlossenen Stellung weg gedreht ist. Vorteilhafterweise haben die Erfinder herausgefunden, dass bei einer derartigen Konfiguration die Schwerkraft zur Reduzierung der ungleichmäßigen Drehmomentlasten, die durch den Schwingungsdämpfer 148" auf der Welle 102 erzeugt werden, auf ein Minimum genutzt wird.
Bei der alternativen Konfiguration, die in 13D gezeigt wird, wird ein modifizierter Massendämpfer 148''' mit einem ersten und einem zweiten Quersegment 156e, 156f, die voneinander beabstandet sind und sich von dem Paar Dämpferenden 160 in bezüglich der primären Schwingungsdämpferachse 158 entgegengesetzten Richtungen erstrecken, gezeigt. Das erste und das zweite Quersegment 156e, 156f sind gekrümmt und verleihen dem Schwingungsdämpfer 148''' eine S-Form. Gemäß dieser Konfiguration liegen das erste und das zweite Quersegment 156e, 156f quer zur primären Schwingungsdämpferachse 158 des linearen Segments 154 des Schwingungsdämpfers 148''' und umreißen einen Packagingumfang 197 um die Befestigungsbohrung 152 in dem Schwingungsdämpfer 148''' bei Drehung des Schwingungsdämpfers 148''' um 360 Grad um die Befestigungsbohrung 152. Dadurch eignet sich der in 13D dargestellte Schwingungsdämpfer 148''' besonders gut für Anwendungen, bei denen das Packaging eng ist und wenig Raum für den Schwingungsdämpfer 148''' zur Verfügung steht.
Bei der alternativen Konfiguration, die in 13E gezeigt wird, wird ein modifizierter Schwingungsdämpfer 148"" mit einem ersten und einem zweiten Quersegment 156g, 156h, die voneinander beabstandet sind und die sich von dem Paar Dämpferenden 160 in derselben Richtung bezüglich der primären Schwingungsdämpferachse 158 erstrecken, gezeigt. Das erste und das zweite Quersegment 156g, 156h sind in einer gemeinsamen Ebene P um mindestens einen Teil der ersten Leitung 22 der Schnappventilanordnung 20 herum gekrümmt, wodurch dem Schwingungsdämpfer 148"" eine C-Form verliehen wird. Die Schwenkachse 114 ist auch in der gemeinsamen Ebene P angeordnet. Gemäß dieser Konfiguration liegen das erste und das zweite Quersegment 156g, 156h quer zur primären Schwingungsdämpferachse 158 des linearen Segments 154 des Schwingungsdämpfers 148"" und werden innerhalb einer Packaginggrenze 199, die sich in der gemeinsamen Ebene P erstreckt, gehalten. Dadurch eignet sich der Schwingungsdämpfer 148"", der in 13E dargestellt wird, gut für Anwendungen, bei denen das Packaging eng ist und wenig Raum für den Schwingungsdämpfer 148"" zur Verfügung steht.
Es sind angesichts der obigen Lehren viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich und diese können anders als speziell beschrieben in die Praxis umgesetzt werden und fallen in den Schutzumfang der anhängigen Ansprüche. Die vorangehenden Anführungen sind dahingehend zu interpretieren, dass sie alle Kombinationen, in denen die erfindungsgemäße Neuheit ihrem Nutzen nachkommt, abdecken. Hinsichtlich der hier angeführten Verfahren kann die Reihenfolge der Schritte von der Reihenfolge, in der sie auftreten, abweichen, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung und der anhängigen Verfahrensansprüche zu verlassen. Darüber hinaus können verschiedene Schritte des Verfahrens nacheinander oder gleichzeitig durchgeführt werden.

Claims

Schnappventilanordnung für ein Auslasssystem, die Folgendes umfasst: eine erste Leitung, die sich entlang einer Mittelachse zur Definition eines Abgasdurchgangs darin erstreckt; eine Ventilklappe, die in dem Abgasdurchgang zur Steuerung des Abgasstroms durch den Abgasdurchgang angeordnet ist; eine Welle, die die Ventilklappe in dem Abgasdurchgang zur Drehung um eine Schwenkachse zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung stützt; und einen Schwingungsdämpfer, der außerhalb der ersten Leitung positioniert ist und mit der Welle drehgekoppelt ist, so dass sich der Schwingungsdämpfer mit der Welle dreht, wobei der Schwingungsdämpfer ein lineares Segment, das sich entlang einer primären Schwingungsdämpferachse zwischen einem Paar Dämpferenden erstreckt, ein erstes Quersegment und ein zweites Quersegment umfasst, wobei sich das erste und das zweite Quersegment von dem Paar Dämpferenden erstrecken und sich sowohl das erste als auch das zweite Quersegment in einer zur primären Schwingungsdämpferachse quer verlaufenden Richtung erstrecken.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 1, wobei die primäre Schwingungsdämpferachse quer zur Schwenkachse verläuft.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 2, wobei das lineare Segment und das erste und das zweite Quersegment eine verteilte Masse um die Schwenkachse herum erzeugen, die einen Trägheitswert aufweist, der im Bereich von 250 bis 400 Gramm·Quadratmillimeter (g·mm²) liegt.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 2, wobei sich das erste und das zweite Quersegment von dem Paar Dämpferenden in entgegengesetzten Querrichtungen erstrecken, so dass das erste und das zweite Quersegment quer zu sowohl der primären Schwingungsdämpferachse als auch der Schwenkachse liegen.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 2, wobei sich das erste und das zweite Quersegment von dem Paar Dämpferenden in identischen Querrichtungen erstrecken, so dass das erste und das zweite Quersegment quer zu der primären Schwingungsdämpferachse und parallel zu der Schwenkachse liegen, wodurch dem Schwingungsdämpfer eine U-Form verliehen wird.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 2, wobei sich das erste und das zweite Quersegment von dem Paar Dämpferenden in entgegengesetzten Richtungen erstrecken, so dass das erste und das zweite Quersegment quer zu sowohl der primären Schwingungsdämpferachse als auch der Schwenkachse liegen, und wobei das erste und das zweite Quersegment gekrümmt sind, wodurch dem Schwingungsdämpfer eine S-Form verliehen wird.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 2, wobei sich das erste und das zweite Quersegment von dem Paar Dämpferenden in einer gemeinsamen Ebene erstrecken und sich um mindestens einen Teil der ersten Leitung krümmen, wodurch dem Schwingungsdämpfer eine C-Form verliehen wird.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 2, wobei das erste und das zweite Quersegment gleichmäßig von der Schwenkachse beabstandet sind.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 2, wobei das erste und das zweite Quersegment ungleichmäßig von der Schwenkachse beabstandet sind.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 9, wobei das lineare Segment einen flachen Abschnitt mit reduzierter Querschnittsbreite zwischen der Schwenkachse und dem ersten Quersegment umfasst.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 9, wobei das lineare Segment derart an der Welle befestigt ist, dass die primäre Schwingungsdämpferachse vertikal ausgerichtet ist, wenn die Ventilklappe auf halbem Wege zwischen der geschlossenen Stellung und der geöffneten Stellung positioniert ist.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 2, wobei die Welle einen Achsabschnitt, ein äußeres Wellensegment, einen Hebelarm und einen Federbefestigungsarm umfasst, wobei zumindest ein Teil des Achsabschnitts in der ersten Leitung angeordnet ist, wobei sich das äußere Wellensegment, der Hebelarm und der Federbefestigungsarm außerhalb der ersten Leitung befinden, wobei die Ventilklappe auf dem Achsabschnitt getragen wird, so dass sich der Achsabschnitt der Welle mit der Ventilklappe dreht, wobei der Achsabschnitt koaxial auf die Schwenkachse der Ventilklappe ausgerichtet ist, wobei der Schwingungsdämpfer an dem äußeren Wellensegment befestigt ist, wobei sich der Achsabschnitt zwischen dem äußeren Wellensegment und dem Hebelarm erstreckt, wobei der Federbefestigungsarm eine Federbefestigungsarmachse definiert, die zur Schwenkachse parallel und davon beabstandet ist, wobei sich der Hebelarm quer zwischen dem Achsabschnitt und dem Federbefestigungsarm der Welle erstreckt und wobei die erste Leitung einen Verankerungspfosten umfasst, der sich von der ersten Leitung nach außen erstreckt.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 12, die ferner Folgendes umfasst: eine Zugfeder, die einen spiralförmigen Hauptkörper aufweist, der zwischen einem ersten und einem zweiten Hakenende angeordnet ist, wobei das erste Hakenende der Zugfeder an dem Federbefestigungsarm der Welle gehalten wird und das zweite Hakenende der Zugfeder an dem Verankerungspfosten gehalten wird, wobei die Zugfeder die Ventilklappe in die geschlossene Stellung vorspannt.
Schnappventilanordnung für ein Auslasssystem, die Folgendes umfasst: eine erste Leitung, die sich entlang einer Mittelachse zur Definition eines Abgasdurchgangs darin erstreckt; eine Ventilklappe, die in dem Abgasdurchgang zur Steuerung von Abgasstrom durch den Abgasdurchgang hindurch angeordnet ist, wobei sich die Ventilklappe in der Ventilklappenebene erstreckt, wobei die Ventilklappe einen ersten Bogenrand umfasst; ein Kissen, das auf der Ventilklappe getragen wird und einen Körperabschnitt und einen Endabschnitt, der sich über den ersten Bogenrand der Ventilklappe erstreckt, umfasst; eine Welle, die die Ventilklappe in dem Abgasdurchgang zur Drehung zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung stützt, wobei der Endabschnitt des Kissens eine innere Fläche der ersten Leitung berührt, wenn sich die Ventilklappe in der geschlossenen Stellung befindet; wobei die Ventilklappe eine elastische Zunge, die zwischen der Ventilklappe und dem Körperabschnitt des Kissens angeordnet ist, umfasst, die nach oben angewinkelt ist und von dem ersten Bogenrand der Ventilklappe beabstandet ist; wobei das Kissen an der elastischen Zunge befestigt ist und durch diese gestützt wird; und wobei sich die elastische Zunge von der Ventilklappe in einem ersten Winkel zur Ventilklappenebene erstreckt, der sich mit dem Umbiegen der elastischen Zunge als Reaktion darauf, dass der Endabschnitt des Kissens die innere Fläche der ersten Leitung berührt, wenn die Ventilklappe in die geschlossene Stellung schwenkt, ändert.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 14, wobei die Ventilklappe eine erste Seite, die stromaufwärts in dem Abgasdurchgang weist, eine zweite Seite, die stromabwärts in dem Abgasdurchgang weist, eine erste Ventilklappenlasche, die auf einer Seite der Welle angeordnet ist, und eine zweite Ventilklappenlasche, die auf einer bezüglich der ersten Ventilklappenlasche gegenüberliegenden Seite der Welle angeordnet ist, umfasst, wobei die erste Ventilklappenlasche eine größere Fläche als die zweite Ventilklappenlasche aufweist.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 15, wobei die elastische Zunge an der ersten Seite der Ventilklappe befestigt ist und sich von der ersten Ventilklappenlasche in einem ersten Winkel zur Ventilklappenebene erstreckt, so dass sich die elastische Zunge zu dem ersten Bogenrand der Ventilklappe umbiegt, wenn der Endabschnitt des Kissens mit der inneren Fläche der ersten Leitung in Berührung gelangt, um mit Vibrationen in Zusammenhang stehende Harmonische und übermäßiges Ventilflattern zu dämpfen.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 15, wobei die elastische Zunge an der zweiten Seite der Ventilklappe befestigt ist und sich von der zweiten Ventilklappenlasche in einem ersten Winkel zur Ventilklappenebene erstreckt, so dass sich die elastische Zunge von der Ventilklappenebene wegbiegt, wenn der Endabschnitt des Kissens mit der inneren Fläche der ersten Leitung in Berührung gelangt, um mit Vibrationen in Zusammenhang stehende Harmonische und übermäßiges Ventilflattern zu dämpfen.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 15, wobei die Welle exzentrisch in dem Abgasdurchgang befestigt ist, so dass die Schwenkachse von der Mittelachse der ersten Leitung beabstandet ist.
Schnappventilanordnung für ein Auslasssystem, die Folgendes umfasst: eine erste Leitung, die sich entlang einer Mittelachse zur Definition eines Abgasdurchgangs darin erstreckt; eine Ventilklappe, die in der ersten Leitung zur Steuerung des Abgasstroms durch den Abgasdurchgang angeordnet ist; eine Welle, die die Ventilklappe in dem Abgasdurchgang zur Drehung um eine Schwenkachse zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung stützt; wobei sich die Ventilklappe in einer Ventilklappenebene erstreckt, wobei die Ventilklappe einen ersten Bogenrand und ein Paar linearer Seitenränder umfasst; wobei die Ventilklappe eine erste Seite und eine zweite Seite gegenüber der ersten Seite aufweist; ein Kissen, das einen Körperabschnitt, der an der ersten Seite der Ventilklappe befestigt ist, und einen Endabschnitt, der sich über den ersten Bogenrand erstreckt, umfasst; wobei der Endabschnitt des Kissens eine innere Fläche der ersten Leitung berührt, wenn sich die Ventilklappe in der geschlossenen Stellung befindet; und wobei das Kissen mindestens einen Seitenflügel umfasst, der sich von dem Körperabschnitt des Kissens erstreckt und mindestens einen der linearen Seitenränder der Ventilklappe bis zu der zweiten Seite der Ventilklappe umgreift, wobei der mindestens eine Seitenflügel dahingehend dimensioniert ist, die innere Fläche der ersten Leitung zu berühren, wenn sich die Ventilklappe in der geöffneten Stellung befindet, um mit Vibrationen in Zusammenhang stehende Harmonische und Ventilklappenflattern zu dämpfen.
Schnappventilanordnung nach Anspruch 19, wobei das Kissen einen ersten und einen zweiten Seitenflügel umfasst, die sich in entgegengesetzten Richtungen von dem Körperabschnitt des Kissens erstrecken, die linearen Seitenränder der Ventilklappe umgreifen und sich zumindest zum Teil über die zweite Seite der Ventilklappe erstrecken.