DE20000155U1 - Exhaust silencers for motor vehicles - Google Patents
Exhaust silencers for motor vehiclesInfo
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Abstract
Description
„Schalldämpfer für Auspuffanlagen von Kraftfahrzeugen""Silencers for motor vehicle exhaust systems"
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalldämpfer für Auspuffanlagen von Kraftfahrzeugen, insbesondere Personen- und Lastkraftwagen und Bussen, mit einem Gehäuse, das ein- und ausgangsseitig an Rohrleitungen der Auspuffanlage anschließbar ist, und Funktionselementen, die innerhalb des Gehäuses aufgenommen sind.The invention relates to a silencer for exhaust systems of motor vehicles, in particular passenger cars, trucks and buses, with a housing which can be connected to pipes of the exhaust system on the inlet and outlet sides, and functional elements which are accommodated within the housing.
Derartige Schalldämpfer kommen praktisch in sämtlichen genannten Auspuffanlagen zum Einsatz. Hierbei handelt es sich um Bauteile, die einerseits mit einem möglichst geringen Gewicht ausgelegt werden müssen, um das Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs niedrig zu halten und die darüber hinaus nach der Nutzungsdauer eines Kraftfahrzeugs in den gesetzlichen Bestimmungen entsprechenderweise recycelt bzw. wiederverwertet werden sollen.Such silencers are used in practically all of the exhaust systems mentioned. These are components that, on the one hand, have to be designed to be as light as possible in order to keep the total weight of the vehicle low and, on the other hand, they have to be recycled or reused in accordance with legal regulations after the vehicle has reached the end of its service life.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalldämpfer für Auspuffanlagen von Kraftfahrzeugen zu schaffen, der einerseits hinsichtlich seines Gewichts reduziert ist und andererseits besser als aus dem Stand der Technik bekannte Schalldämpfer wiederverwertet werden kann, wobei darüber hinaus seine Korrosionsfestigkeit und Schlagfestigkeit und seine weiteren wärmetechnischen und mechanischen Eigenschaften al-The invention is based on the object of creating a silencer for exhaust systems of motor vehicles which, on the one hand, is reduced in terms of its weight and, on the other hand, can be recycled better than silencers known from the prior art, wherein, in addition, its corrosion resistance and impact resistance and its other thermal and mechanical properties are all
len im Betrieb des Kraftfahrzeugs gestellten Anforderungen genügen müssen.requirements imposed during the operation of the motor vehicle.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse des Schalldämpfers aus einem glasfaserverstärkten und hitzestabilisierten Polyphthalamid (PPA) ausgebildet ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung des Schalldämpfers kann das Gehäuse des Schalldämpfers in einfacher Weise recycelt werden, wobei die gleichen Verfahren zum Einsatz kommen können, wie sie für aus entsprechenden Werkstoffen gefertigte Stoßstangen gängig sind. Ein derartiges Polyphthalamid (PPA) ist im Vergleich zu den herkömmlicherweise für Gehäuse von Schalldämpfern eingesetzten Werkstoffen leicht, wobei darüber hinaus eine jedweden Anforderungen genügende Korrosionsfestigkeit und Schlagfestigkeit gewährleistet ist.This object is achieved according to the invention in that the housing of the silencer is made of a glass fiber reinforced and heat stabilized polyphthalamide (PPA). With such a design of the silencer, the housing of the silencer can be easily recycled, whereby the same processes can be used as are common for bumpers made of corresponding materials. Such a polyphthalamide (PPA) is light in comparison to the materials conventionally used for silencer housings, and in addition, corrosion resistance and impact resistance that meet all requirements is guaranteed.
Als besonders geeignetes Polyphthalamid für das Gehäuse eines Schalldämpfers hat sich ein Polyphthalamid (PPA) erwiesen, welches zu 45 Massen-% verstärkende Glasfasern enthält. 20A polyphthalamide (PPA) that contains 45% reinforcing glass fibers by mass has proven to be particularly suitable for the housing of a silencer. 20
Insbesondere kann als Polyphthalamid (PPA) der Werkstoff „AMODEL AS-1145 HS" der Firma Amoco Polymers, Inc., Alpharetta, Georgia 30202, USA, zum Einsatz kommen.In particular, the material "AMODEL AS-1145 HS" from Amoco Polymers, Inc., Alpharetta, Georgia 30202, USA, can be used as polyphthalamide (PPA).
Zur weiteren Begrenzung der das Gehäuse des Schalldämpfers belastenden Temperatur ist es zweckmäßig, wenn das Gehäuse gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers eine zusätzliche Wärmedämmungsschicht aufweist, wobei diese zusätzliche Wärmedämmungsschicht bevorzugterweise aus Steinwolle ausgebildet sein kann.In order to further limit the temperature stressing the housing of the silencer, it is expedient if the housing has an additional thermal insulation layer according to an advantageous embodiment of the silencer according to the invention, wherein this additional thermal insulation layer can preferably be made of rock wool.
1 · OO1 · OO
Das aus dem genannten Polyphthalamid gefertigte Gehäuse kann sich zweckmäßigerweise in einen Mittelabschnitt und zwei Endabschnitte gliedern, wobei je nach Anforderungsprofil, welches durch die Auspuffanlage vorgegeben wird, eine beliebige Gestaltung der Endabschnitte möglich ist und eine einzige
Grundform eines Mittelabschnitts eingesetzt werden kann.The housing made of the polyphthalamide mentioned can be conveniently divided into a middle section and two end sections, whereby, depending on the requirements profile specified by the exhaust system, any design of the end sections is possible and a single
Basic form of a middle section can be used.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Schalldämpfers können die Endabschnitte des Gehäuses jeweils einen Aufnahmestutzen für eine ein- bzw. ausgangsseitige
Rohrleitung der Auspuffanlage ausbilden.According to a further embodiment of the inventive
The end sections of the housing can each have a receiving socket for an inlet or outlet side
Form the exhaust system piping.
Hierbei ist es möglich, daß zumindest einer dieser Aufnahmestutzen
exzentrisch angeordnet ist. Alternativ können jedoch
auch beide Aufnahmestutzen exzentrisch angeordnet sein.It is possible that at least one of these receiving sockets
is arranged eccentrically. Alternatively, however,
Both receiving sockets must also be arranged eccentrically.
Des weiteren können bei besonders gestalteten Auspuffanlagen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schalldämpfers realisiert werden, bei denen zumindest ein Endabschnitt des Gehäuses einen Doppelaufnahmestutzen ausbildet, in dem zwei ein-Furthermore, in specially designed exhaust systems, embodiments of the silencer according to the invention can be realized in which at least one end section of the housing forms a double receiving socket in which two single
oder ausgangsseitige Rohrleitungen der Auspuffanlage aufnehmbar sind. Selbstverständlich können auch beide Endabschnitte einen derartigen Doppelaufnahmestutzen ausbilden.or outlet-side pipes of the exhaust system. Of course, both end sections can also form such a double receiving socket.
Auch als Querschnitt des Gehäuses des erfindungsgemäßenAlso as a cross-section of the housing of the inventive
Schalldämpfers sind unterschiedliche Ausführungsformen möglich,
wobei ein derartiger Querschnitt rund, etwa oval oder
in anderer Weise geeignet ausgestaltet sein kann.Different designs of silencers are possible,
Such a cross-section may be round, oval or
can be designed in another suitable way.
Zur Schaffung einer absolut dichten und widerstandsfähigenTo create an absolutely tight and resistant
Verbindung zwischen den Enden der Rohrleitungen und den Aufnahmestutzen des Schalldämpfers ist es zweckmäßig, wenn jedesConnection between the ends of the pipes and the silencer receiving sockets, it is advisable if each
-A--A-
in einem Aufnahmestutzen aufgenommene Ende einer Rohrleitung von einem zwischen sich und dem Aufnahmestutzen eingepaßten Hitze- und Quetschring umgeben ist.The end of a pipeline received in a receiving nozzle is surrounded by a heat and crush ring fitted between itself and the receiving nozzle.
Dieser Hitze- und Quetschring kann vorzugsweise aus Teflon ausgebildet sein.This heat and squeeze ring can preferably be made of Teflon.
Alternativ ist es auch möglich, den Hitze- und Quetschring aus einem verdichteten und gepreßten Drahtgestrick auszugestalten. Alternatively, it is also possible to construct the heat and crush ring from a compacted and pressed wire mesh.
Die innerhalb des Gehäuses aufgenommenen Funktionselemente des Schalldämpfers können in einer aus dem Stand der Technik bekannten Art und Weise ausgebildet sein, wobei sämtliche aus dem Stand der Technik bekannte für Schalldämpfer geeignete Funktionselemente zum Einsatz kommen können.The functional elements of the silencer accommodated within the housing can be designed in a manner known from the prior art, whereby all functional elements suitable for silencers known from the prior art can be used.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
20In the following, the invention is explained in more detail using embodiments with reference to the drawing.
20
Es zeigen:Show it:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßenFigure 1 shows a schematic diagram of an inventive
Schalldämpfers für Auspuffanlagen von Kraftfahrzeugen
in einer ersten Ausführungsform;Silencer for motor vehicle exhaust systems
in a first embodiment;
Figur 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßenFigure 2 shows a second embodiment of the inventive
Schalldämpfers;
Figur 3 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers;
Figur 4 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßensilencer;
Figure 3 shows a third embodiment of the silencer according to the invention;
Figure 4 shows a fourth embodiment of the inventive
Schalldämpfers;
Figur 5 eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßensilencer;
Figure 5 shows a fifth embodiment of the inventive
&pgr;.:.. ■; uπ.:.. ■; u
Schalldämpfers; und
Figuren
6 bis 10 Vorder- bzw. Hinteransichten unterschiedlicher Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schalldämpfers. silencer; and
characters
6 to 10 Front and rear views of different embodiments of the silencer according to the invention.
Eine in Figur 1 dargestellte erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schalldämpfers 1 dient zum Einbau in Auspuffanlagen von Kraftfahrzeugen, wobei es sich bei den Kraftfahrzeugen sowohl um Personen- als auch um Lastkraftwagen und auch um Busse od.dgl. Sonderfahrzeuge handeln kann.A first embodiment of a silencer 1 according to the invention shown in Figure 1 is used for installation in exhaust systems of motor vehicles, wherein the motor vehicles can be both passenger cars and trucks and also buses or similar special vehicles.
Von der Auspuffanlage, in die der erfindungsgemäße Schalldämpfer 1 eingebaut wird, sind in den Figuren lediglich die dem Schalldämpfer 1 zugeordneten Enden von in bezug auf den Schalldämpfer 1 eingangs- und ausgangsseitigen Rohrleitungen dargestellt.Of the exhaust system into which the silencer 1 according to the invention is installed, only the ends of pipes on the inlet and outlet sides of the silencer 1 are shown in the figures.
Der in Figur 1 dargestellte Schalldämpfer 1 hat ein Gehäuse 2, in dem die für Schalldämpfer üblichen Funktionselemente aufgenommen sind.The silencer 1 shown in Figure 1 has a housing 2 in which the functional elements usual for silencers are accommodated.
Das Gehäuse 2 gliedert sich bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform des Schalldämpfers 1 in einen Mittelabschnitt 3 und zwei sich beidseitig an den Mittelabschnitt 3 anschließende Endabschnitte 4, 5.In the embodiment of the silencer 1 shown in Figure 1, the housing 2 is divided into a central section 3 and two end sections 4, 5 adjoining the central section 3 on both sides.
Der in Figur 1 linke bzw. eingangsseitige Endabschnitt 4 bildet einen Aufnahmestutzen 6 aus, in dem das dem Schalldämpfer 1 zugewandte Ende einer Rohrleitung 7 der im übrigen nicht dargestellten Auspuffanlage aufgenommen ist.The left or inlet-side end section 4 in Figure 1 forms a receiving socket 6 in which the end of a pipe 7 of the exhaust system (not otherwise shown) facing the silencer 1 is received.
Der in Figur 1 rechte bzw. ausgangsseitige Endabschnitt 5 des Schalldämpfers 1 bildet einen Aufnahmestutzen 8 aus, in dem das dem Schalldämpfer 1 zugewandte Ende einer an der Ausgangsseite des Schalldämpfers 1 angeordneten Rohrleitung 9 der im übrigen nicht dargestellten Auspuffanlage aufgenommen ist.The right or outlet-side end section 5 of the silencer 1 in Figure 1 forms a receiving socket 8 in which the end facing the silencer 1 of a pipe 9 of the exhaust system (not otherwise shown) arranged on the outlet side of the silencer 1 is received.
Das Gehäuse 2 des Schalldämpfers 1 ist aus einem glasfaserverstärkten und hitze- bzw. wärmestabilisierten Polyphthalamid (PPA) ausgebildet. Diese Polyphthalamid (PPA) enthält zu 45 Massen-% verstärkende Glasfasern.The housing 2 of the silencer 1 is made of glass fiber reinforced and heat or thermally stabilized polyphthalamide (PPA). This polyphthalamide (PPA) contains 45% by mass of reinforcing glass fibers.
Als derartiges Polyphthalamid (PPA) kann bevorzugt der Werkstoff „AMODEL AS-1145HS" der Amoco Polymers, Inc., Alpharetta, Georgia 30202, USA, zum Einsatz kommen.The material "AMODEL AS-1145HS" from Amoco Polymers, Inc., Alpharetta, Georgia 30202, USA, can preferably be used as such a polyphthalamide (PPA).
Bei diesem Werkstoff handelt es sich um einen glasfaserverstärkten wärmestabilisierten technischen Kunststoff, der eine hohe Wärmeformbeständigkeit, einen hohen Biegemodul und eine große Zugfestigkeit aufweist und sich außerdem durch hervorragende Kriechfestigkeit und geringe Feuchtigkeitsaufnahme auszeichnet. Dabei ist die Verarbeitung des genannten Werkstoffs mit herkömmlichen Methoden und Maschinen vergleichsweise wenig aufwendig.This material is a glass fiber reinforced heat stabilized engineering plastic that has a high heat resistance, a high flexural modulus and a high tensile strength and is also characterized by excellent creep resistance and low moisture absorption. Processing the material mentioned using conventional methods and machines is comparatively easy.
Im trockenen Zustand beträgt seine Dichte 1,56 g/cm3 , seine Schmelztemperatur 310 Grad C, seine Wasseraufnahme in 24 Stunden 0,12 %, seine Formschwindung in Längs- bzw. Querrichtung 0,2 bzw. 0,6 %.In the dry state, its density is 1.56 g/cm 3 , its melting temperature is 310 degrees C, its water absorption in 24 hours is 0.12%, its shrinkage in the longitudinal and transverse directions is 0.2 and 0.6% respectively.
Seine Zugfestigkeit beträgt 259 MPa, seine Bruchdehnung 2,6 %, seine Biegefestigkeit 362 MPa, sein Biegemodul 13600 MPa,Its tensile strength is 259 MPa, its elongation at break is 2.6%, its flexural strength is 362 MPa, its flexural modulus is 13600 MPa,
seine Scherfestigkeit 108 MPa, seine Druckfestigkeit 314 MPa, seine Poisson'sche Zahl 0,41, seine Izod-Kerbschlagzähigkeit bei 3,2 mm 133 J/m, seine Izod-Kerbschlagzähigkeit 12,9 kJ/m2, seine Izod-Schlagzähigkeit 72,5 kJ/m2, seine Charpy-Kerbschlagzähigkeit 14,8 kJ/m2, seine Charpy-Schlagzähigkeit 81,2 kJ/m2 und seine Rockwell-Härte 125 R.its shear strength 108 MPa, its compressive strength 314 MPa, its Poisson's ratio 0.41, its Izod impact strength at 3.2 mm 133 J/m, its Izod notched impact strength 12.9 kJ/m 2 , its Izod impact strength 72.5 kJ/m 2 , its Charpy notched impact strength 14.8 kJ/m 2 , its Charpy impact strength 81.2 kJ/m 2 and its Rockwell hardness 125 R.
Seine Wärmeformbeständigkeit beträgt bei 1,82 MPa 287 Grad C, bei 0,45 MPa 301 Grad C. Seine Dauergebrauchstemperatur beträgt bei 5000 Stunden 185 Grad C, bei 20000 Stunden 165 Grad C.Its heat distortion temperature is 287 degrees C at 1.82 MPa and 301 degrees C at 0.45 MPa. Its continuous service temperature is 185 degrees C at 5000 hours and 165 degrees C at 20000 hours.
Bei einer Wandstärke von 3,17 mm ist sein Brandverhalten in HB einzuordnen. Sein linearer Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt bei einem Temperaturbereich von 0 bis 100 Grad C in Längsrichtung 1,5 &khgr; 10"5 1/Grad C, in Querrichtung 5,0 &khgr; 10~5 VGrad C, in einem Temperaturbereich von 100 bis 250 Grad C in Längsrichtung 1,0 &khgr; 10"5 VGrad C und in Querrichtung 10,0 &khgr; 10"5 VGrad C.With a wall thickness of 3.17 mm, its fire behaviour can be classified as HB. Its linear thermal expansion coefficient is 1.5 x 10" 5 1 /degree C in the longitudinal direction and 5.0 x 10~ 5 Vdegree C in the transverse direction at a temperature range of 0 to 100 degrees C, and 1.0 x 10" 5 Vdegree C in the longitudinal direction and 10.0 x 10" 5 Vdegree C in the transverse direction at a temperature range of 100 to 250 degrees C.
Zur weiteren Begrenzung der Temperaturbelastung kann das Gehäuse 2 eine zusätzliche Wärmedämmungsschicht aufweisen, die bevorzugterweise aus Steinwolle ausgebildet sein kann.To further limit the temperature load, the housing 2 can have an additional thermal insulation layer, which can preferably be made of rock wool.
Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers sind der eingangsseitige Aufnahmestutzen 6 und der ausgangsseitige Aufnahmestutzen 8 der jeweiligen Endabschnitte 4, 5 exzentrisch angeordnet.In the embodiment of the silencer according to the invention shown in Figure 1, the inlet-side receiving socket 6 and the outlet-side receiving socket 8 of the respective end sections 4, 5 are arranged eccentrically.
Hiervon unterscheidet sich die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers 1, bei dem sowohl der eingangsseitige Aufnahmestutzen 6 als auch derThe embodiment of the silencer 1 according to the invention shown in Figure 2 differs from this, in which both the inlet-side receiving nozzle 6 and the
ausgangsseitige Aufnahmestutzen 8 zentrisch in bezug auf die Endabschnitte 4, 5 angeordnet sind.outlet-side receiving nozzles 8 are arranged centrally with respect to the end sections 4, 5.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schalldämpfers 1 bildet der eingangsseitige Endabschnitt 4 des Schalldämpfers 1 einen externen Aufnahmestutzen 6 aus, wohingegen der ausgangsseitige Endabschnitt 5 des Schalldämpfers 1 einen konzentrischen Aufnahmestutzen ausbildet.In the embodiment of the silencer 1 according to the invention shown in Figure 3, the inlet-side end section 4 of the silencer 1 forms an external receiving socket 6, whereas the outlet-side end section 5 of the silencer 1 forms a concentric receiving socket.
Im Falle der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers 1 bildet sowohl der eingangsseitige Endabschnitt 4 als auch der ausgangsseitige Endabschnitt 5 einen Doppelaufnahmestutzen 10 bzw. 11 aus, in dem zwei Enden eines in bezug auf den Schalldämpfer 1 eingangsseitigen Rohrleitungssystems 12 bzw. ausgangsseitigen Rohrleitungssystems 13 aufgenommen sind.In the case of the embodiment of the silencer 1 according to the invention shown in Figure 4, both the inlet-side end section 4 and the outlet-side end section 5 form a double receiving socket 10 and 11, respectively, in which two ends of a pipe system 12 on the inlet side and a pipe system 13 on the outlet side with respect to the silencer 1 are received.
Schließlich hat die in Figur 5 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers 1 einen eingangsseitigen Endabschnitt 4 mit einem zentrischen Aufnahmestutzen 6, wohingegen der ausgangsseitige Endabschnitt 5 einen Doppelaufnahmestutzen 11 ausbildet, in dem zwei Enden eines in bezug auf den Schalldämpfer 1 ausgangsseitigen Rohrleitungssystems 13 gehaltert sind.Finally, the embodiment of the silencer 1 according to the invention shown in Figure 5 has an inlet-side end section 4 with a central receiving socket 6, whereas the outlet-side end section 5 forms a double receiving socket 11 in which two ends of a pipe system 13 on the outlet side with respect to the silencer 1 are held.
In den Figuren 6 und 8 sind die Vorder- bzw. Rückseite erfindungsgemäßer Schalldämpfer 1 dargestellt, die einen in etwa ovalen Querschnitt aufweisen, wobei im Falle des in Figur 6 dargestellten Schalldämpfers 1 ein mittig angeordneter Aufnahmestutzen 6 und im Falle des in Figur 8 dargestelltenFigures 6 and 8 show the front and rear sides of silencers 1 according to the invention, which have an approximately oval cross-section, with the silencer 1 shown in Figure 6 having a centrally arranged receiving socket 6 and the silencer 1 shown in Figure 8 having a
Schalldämpfers 1 ein Doppelaufnahmestutzen 10 vorgesehen sind.A double mounting socket 10 is provided for the silencer 1.
In den Figuren 7 und 9 ist ein mit mehreren abgerundeten und geraden Seiten ausgebildeter Querschnitt des Schalldämpfers vorgesehen, wobei die Ausführungsform gemäß Figur 7 einen einzigen Aufnahmestutzen 6 aufweist, wohingegen die Ausführungsform gemäß Figur 9 einen Doppelaufnahmestutzen 10 hat.In Figures 7 and 9, a cross-section of the silencer is provided which is formed with several rounded and straight sides, wherein the embodiment according to Figure 7 has a single receiving socket 6, whereas the embodiment according to Figure 9 has a double receiving socket 10.
Bei der in Figur 10 im Prinzip dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalldämpfers hat dieser einen kreisförmigen Querschnitt, wobei ein zentrisch angeordneter Aufnahmestutzen 6 vorgesehen ist.In the embodiment of the silencer according to the invention shown in principle in Figure 10, the silencer has a circular cross-section, with a centrally arranged receiving socket 6 being provided.
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