DE19929423A1 - Schalldämpfer einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage mit zumindest einer bei einer Krafteinwirkung auf den Schalldämpfer im wesentlichen in Richtung von dessen Längsachse eine gezielte energieabsorbierende Verformung des Schalldämpfers ermöglichenden Maßnahme. Erfindungsgemäß weist diese Maßnahme zumindest eines der folgenden Merkmale auf: DOLLAR A 1. der Mantel des Schalldämpfers weist über dem Umfang verteilt mehrere im wesentlichen in Richtung der Schalldämpfer-Längsachse verlaufende Einkerbungen auf; DOLLAR A 2. der Boden des Schalldämpfers ist mit einer ringförmigen Einkerbung versehen; DOLLAR A 3. der Schalldämpfer-Mantel ist im wesentlichen diagonal zur Schalldämpfer-Längsachse gewickelt aufgebaut; DOLLAR A 4. der Schalldämpfer-Mantel ist in einer Querebene zur Schalldämpfer-Längsachse geteilt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage mit zumindest einer bei einer Krafteinwirkung auf den Schalldämpfer im we­ sentlichen in Richtung von dessen Längsachse eine gezielte energieabsor­ bierende Verformung des Schalldämpfers ermöglichenden Maßnahme. Zum technischen Umfeld wird auf die EP 0 352 838 A1 verwiesen.

Zur Erfüllung zunehmend strengerer gesetzlicher Anforderungen müssen die Schalldämpfer zunehmend größer bzw. voluminöser ausgelegt werden, um die heutzutage bereits relativ niedrigen Geräuschgrenzwerte überhaupt noch erfüllen zu können. Auch die steigenden Anforderungen bezüglich Dichtheit und Emissionen führen dazu, daß die Schalldämpfer bzw. die Schalldämp­ fer-Gehäuse heutzutage wesentlich stabiler und starrer ausgebildet werden als zu früheren Zeiten.

Ein weiteres Kriterium, welches bei der Entwicklung eines Kraftfahrzeuges zu berücksichtigen ist, ist dessen Crash-Verhalten. Bei einem Aufprall des Fahrzeuges auf ein Hindernis oder bei einem Aufprall eines anderen Fahr­ zeuges auf das Heck des zu entwickelnden Fahrzeuges soll die Fahrgast­ zelle dem Fahrzeuginsassen eine möglichst große Sicherheit bieten. Dies macht es erforderlich, daß - im Hinblick auf einen Heckaufprall - im Heckbe­ reich des Fahrzeuges geeignete Deformationszonen vorgesehen sind. Dabei sollen jedoch wesentliche bzw. kritische Bauteile in diesem Heckbereich durch die Deformationen bei einem Heckaufprall nicht beschädigt werden.

Nun steht aber die oben beschriebene zunehmend großvolumigere und da­ bei starrere Ausbildung der Nachschalldämpfer diesen Anforderungen an eine gezielte Deformation entgegen. So kann beispielsweise bei einem Heckaufprall dieser Nachschalldämpfer als komplette quasi unverformte Ein­ heit verschoben werden, insbesondere wenn dieser Nachschalldämpfer be­ züglich der Fahrzeugkarosserie sehr weit hinten angeordnet ist bzw. wenn dessen Endrohr von hinten sichtbar und somit im Falle eines Heck-Crashes oder Heckaufpralles frei zugänglich ist.

Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik ist in der oben genannten EP 0 352 838 A1 gezeigt. Demzufolge ist der Schalldämpfer bzw. der Mantel desselben mit einer quer zur Schalldämpfer-Längsachse verlau­ fenden Einkerbung versehen, die bewirkt, daß bei einem Heckaufprall und somit bei einer im wesentlichen in Richtung der Längsachse wirkenden Krafteinwirkung eine gezielte energieabsorbierende Verformung des Schall­ dämpfers erfolgt. Wie jedoch insbesondere Fig. 5 dieser genannten Schrift zeigt, kann durch diese gezielte Schalldämpfer-Verformung zwar die Stoße­ nergie des Heckaufpralles teilweise absorbiert werden, jedoch können durch diese Verformung weiterhin Bestandteile des Kraftfahrzeuges, die sich in der Nähe des Schalldämpfers befinden, beschädigt werden.

Alternative Maßnahmen im Sinne des Oberbegriffs des einzigen Patentan­ spruches aufzuzeigen, die eine gesteigerte Energieabsorption bei gleichzei­ tig verringertem Beschädigungsrisiko für die den Schalldämpfer umgeben­ den Kraftfahrzeug-Bauteile zur Folge haben, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind alternativ oder auch in Kombination die im kennzeichnenden Teil des einzigen Patentanspruches angegebenen Merk­ male vorgesehen.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand mehrerer lediglich prinzipiell und somit stark vereinfacht dargestellter Ausführungsbeispiele. Dabei sind glei­ che Elemente stets mit der gleichen Bezugsziffer bezeichnet.

Fig. 1a zeigt die vereinfachte Seitenansicht eines ersten erfindungsgemä­ ßen Schalldämpfers vor einer Verformung, während Fig. 1b einen mögli­ chen verformten Zustand wiedergibt. Dieser Schalldämpfer (nach Fig. 1a) besteht wie üblich aus einem im wesentlichen zylindrischen Mantel 1, der an den beiden Schalldämpfer-Stirnseiten jeweils mittels eines Bodens 2 ver­ schlossen ist. Selbstverständlich tragen diese beiden Böden 2 wie üblich Rohre 3 (in Fig. 1a nur rechtsseitig gezeigt), über welche die Abgase der das Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine in den Schalldämpfer 1 ein­ geleitet bzw. aus diesem herausgeleitet werden.

Im Innenraum dieser Schalldämpfer können im übrigen unterschiedliche Maßnahmen zur Schalldämpfung vorgesehen sein, d. h. der Schalldämpfer kann beispielsweise als Reflexions- oder auch als Absorptions-Schall­ dämpfer oder auch als Kombination hiervon ausgebildet sein, jedoch ist die­ ser Innenaufbau des Schalldämpfers für das Wesen der vorliegenden Erfin­ dung unerheblich.

Im übrigen kann auch der Schalldämpfer selbst auf unterschiedliche be­ kannte Weisen aufgebaut sein, d. h. es kann sich um einen sog. Wickel-Schall­ dämpfer handeln, bei welchem der Boden 2 mit dem rohrförmigen oder rohrsegmentförmigen Mantel 1 über eine Bördelnaht verbunden ist, oder der Schalldämpfer kann in der sog. Schalenbauweise aufgebaut sein, nach wel­ cher bevorzugt zwei Halbschalen, die bereits jeweils einen Boden tragen, zum kompletten Mantel 1 bzw. zum kompletten Schalldämpfer zusammen­ gesetzt werden. Diese allgemeinen Erläuterungen gelten im übrigen für sämtliche hier besprochenen Ausführungsbeispiele.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1a, 1b (in der letztgenannten Figur ist der Schalldämpfer nach erfolgter Krafteinwirkung und energieabsor­ bierender Verformung dargestellt, während Fig. 1a den Zustand vor dieser Krafteinwirkung - gekennzeichnet durch die beiden Pfeile F - zeigt) weist der Mantel 1 des Schalldämpfers über den Umfang verteilt mehrere im wesentli­ chen in Richtung der Schalldämpfer-Längsachse 4 verlaufende Einkerbun­ gen 5 auf. Diese Einkerbungen 5 müssen selbstverständlich gasdicht sein, d. h. im unverformten Zustand nach Fig. 1a dürfen über diese Einkerbungen 5 im Mantel 1 keine Brennkraftmaschinen-Abgase aus dem Innenraum des Schalldämpfers 1 in die Umgebung gelangen.

Wirkt nun auf einen derartigen Schalldämpfer nach Fig. 1a im wesentlichen in Richtung seiner Längsachse 4 ein Kraftstoß bzw. ein Impuls - insbesondere verursacht durch einen Heckaufprall - gemäß den entgegengesetzt zueinan­ der gerichteten Pfeilen F ein, so beult sich der Mantel 1 im Bereich dieser Einkerbungen 5 insbesondere nach außen hin aus und nimmt - in idealisier­ ter Darstellung - schließlich die in Fig. 1b gezeigte Form an. Hierbei reißen die Einkerbungen 5 auf - die aufgerissenen Abschnitte sind hier dunkel un­ terlegt - , wodurch sich eine besonders wirkungsvolle Energieabsorption im Hinblick auf die Krafteinwirkung F ergibt. Wie ersichtlich ist die tatsächliche Verformung des Schalldämpfers 1 dabei relativ gering, so daß eine Schädi­ gung zumindest der nicht direkt benachbarten Bauteile des Schalldämpfers praktisch ausgeschlossen ist.

Idealerweise wird sich der Mantel 1 im Bereich der Einkerbungen 5 dabei nach außen hin ausbeulen, nachdem im Inneren des Schalldämpfers ir­ gendwelche die Schalldämpfungsfunktion umsetzende Strukturen vorgese­ hen sind. Unterstützt werden kann diese gewünschte Ausbeulung nach au­ ßen aber auch dadurch, daß der Mantel 1 - wie Fig. 1a zeigt - bereits vor der Krafteinwirkung zumindest im Bereich der Einkerbungen 5 geringfügig kon­ vex geformt ist.

In den Fig. 2a, 2b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei in Fig. 2b eine teilweise Seitenansicht und in Fig. 2a die Ansicht auf den Boden 2 eines Schalldämpfers dargestellt ist. Wie ersichtlich ist hier der Boden 2 des Schalldämpfers mit einer ringförmigen Einkerbung 5 versehen, wobei diese Einkerbung 5 das bspw. End-Rohr 3 umgebend umlaufend ausgebildet ist. Eine insbesondere über das End-Rohr 3 auf den Schalldämpfer im we­ sentlichen in Richtung seiner Längsachse 4 einwirkende Krafteinwirkung F führt somit dazu, daß der Boden 2 längs der Einkerbung 5 aufreißt und teil­ weise in den Innenraum des Schalldämpfers, d. h. in das vom Mantel 1 um­ schlossene Volumen geschoben wird. Auch hierdurch ist eine relativ intensi­ ve Energieabsorption bei gleichzeitiger geringer Verformung im Umge­ bungsbereich des Schalldämpfers 1 erzielbar. Selbstverständlich muß auch hier die Einkerbung 5 vor der Einwirkung des Impulses bzw. vor der Kraft­ einwirkung F absolut gasdicht sein.

Fig. 3 zeigt die Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles, wo­ nach der Schalldämpfer-Mantel 1 im wesentlichen diagonal zur Schall­ dämpfer-Längsachse 4 gewickelt aufgebaut ist. Der Schalldämpfer-Mantel 1 besteht somit aus einem bevorzugt Metall-Streifen, der um die Längsachse 4 in Richtung derselben gewickelt wird, wobei sich die Randabschnitte 6 die­ ses Streifens jeweils geringfügig überdecken sollten und im wesentlichen gasdicht miteinander verbunden werden müssen. Diese Verbindung kann dabei durch Löten, Laserschweißen, Falzen oder durch Klebung erfolgen. Bei einer intensiven Krafteinwirkung im wesentlichen gemäß den Pfeilen F reißen diese Verbindungen zwischen den Randabschnitten 6 des Streifens auf, so daß dieser Schalldämpfer dann ziehharmonikamäßig zusammenge­ schoben wird, was eine intensive Energieabsorption bei gleichzeitig relativ geringer Verformung in den Umgebungsbereich des Schalldämpfers hinein zur Folge hat.

Eine ähnliche Verformung des Schalldämpfers erfolgt bei einer entsprechen­ den Krafteinwirkung, wenn der Schalldämpfer gemäß den Fig. 4a oder 4b, die diesen jeweils in einem vereinfachten Halb-Längsschnitt zeigen, auf­ gebaut ist. Hier ist der Schalldämpfer-Mantel 1 in einer Querebene zur Schalldämpfer-Längsachse 4 geteilt ausgebildet, so daß eine sozusagen vordere Mantelhälfte 1a sowie eine hintere Mantelhälfte 1b vorliegt. Diese beiden Mantelhälften 1a, 1b sind in Richtung der Längsachse 4 gegeneinan­ der verschiebbar, und zwar unter Einfluß der besagten im wesentlichen in Richtung der Längsachse 4 wirkenden Krafteinwirkung F.

Wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4a zeigt, können dabei die beiden Mantelhälften 1a, 1b über eine elastische Zwischenlage 7 miteinander ver­ bunden sein, wobei im Bereich der Teilungs-Querebene zusätzlich eine laby­ rinthmäßige Abdichtung vorgesehen sein kann. Diese elastische Zwischen­ lage 7 kann dabei aus einem Drahtgestrick unter Beifügung geeigneter Ma­ terialien bestehen, wobei sich aus Gründen der Abdichtung die vordere Mantelhälfte 1 sowie die hintere Mantelhälfte 1b überlappen sollten.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4b erkennt man ebenfalls die Über­ lappung der beiden Mantelhälften 1a, 1b in Form eines Schiebesitzes 9, wo­ bei hier zusätzlich ein Kompensator 8 (als Faltenbalg ausgebildet) vorgese­ hen ist, der hier einen Teil der Energieabsorption übernimmt.

Selbstverständlich sind in konkreten Ausführungsformen eines erfindungs­ gemäßen Schalldämpfers die unterschiedlichsten konstruktiven Ausbildun­ gen möglich, mit Hilfe derer die erfindungsgemäßen Merkmale in der Praxis umgesetzt werden können. Wesentlich ist es, einen Schalldämpfer einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage derart auszubilden, daß er sich bei einem Heck­ aufprall des Kraftfahrzeuges in geeigneter Weise verformt ohne dabei umlie­ gende Bauteile zu beschädigen, und daß er bei dieser Verformung als Ener­ gieabsorber wirkt.

Bezugszeichenliste

1

Mantel

1

a vordere Mantelhälfte

1

b hintere Mantelhälfte

2

Boden

3

Rohr (End-Rohr)

4

Längsachse

5

Einkerbung

6

Randabschnitte des (

1

) bildenden Streifens (in

Fig.

3)

7

elastische Zwischenlage (

Fig.

4a)

8

Kompensator (

Fig.

4b)

9

Schiebesitz
F Krafteinwirkung

Claims (5)

1. Schalldämpfer einer Kraftfahrzeug-Abgasanlage mit zumindest einer bei einer Krafteinwirkung (F) auf den Schalldämpfer im wesentlichen in Richtung von dessen Längsachse (4) eine gezielte energieabsor­ bierende Verformung des Schalldämpfers ermöglichenden Maßnah­ me,
   dadurch gekennzeichnet, daß diese Maßnahme zumindest eines der folgenden Merkmale aufweist:
2. - der Mantel (1) des Schalldämpfers weist über dem Umfang verteilt mehrere im wesentlichen in Richtung der Schalldämpfer-Längs­ achse (4) verlaufende Einkerbungen (5) auf;
3. - der Boden (2) des Schalldämpfers ist mit einer ringförmigen Ein­ kerbung (5) versehen;
4. - der Schalldämpfer-Mantel (1) ist im wesentlichen diagonal zur Schalldämpfer-Längsachse (4) gewickelt aufgebaut;
5. - der Schalldämpfer-Mantel (1) ist in einer Querebene zur Schall­ dämpfer-Längsachse (4) geteilt.