DE202006020399U1

DE202006020399U1 - Auspuffkrümmer für Auspuffgase

Info

Publication number: DE202006020399U1
Application number: DE202006020399U
Authority: DE
Original assignee: Faurecia Systemes dEchappement SAS
Current assignee: Faurecia Systemes dEchappement SAS
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2016-03-10
Also published as: WO2006095096A1; US20090031716A1; DE112006000537T5; US7930884B2; DE112006000537B4; FR2883032B1; FR2883032A1

Abstract

Auspuffkrümmer für die Auspuffgase eines Verbrennungsmotors, mit oberen und unteren Halbschalen (18A, 18B), die miteinander eine Auspuffleitung begrenzen, und ausgerichteten Bohrungen (28), die in Verlängerung der Auspuffauslässe des Verbrennungsmotors anzuordnen sind, welche Halbschale jeweils einen umlaufenden Rand (19A, 19B) aufweisen und miteinander durch wenigstens erste Segmente (20A, 20B) der umlaufenden Ränder (19A, 19B), die miteinander verschweisst sind, verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Mittelebene (P) vorgesehen ist, die durch die Bohrungen (28) verläuft und wenigstens zwei Mal die ersten Segmente (20A, 20B) kreuzt, und dass die ersten Segmente (20A, 20B) alternierend Ausbauchungen (50) und Einschnürungen (52) bilden, die sich oberhalb und unterhalb der Mittelebene (P) erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft einen Auspuffkrümmer für Auspuffgase, die einen Verbrennungsmotor verlassen, welcher Auspuffkrümmer eine obere Halbschale und eine untere Halbschale aufweist, die miteinander eine Auspuffleitung begrenzen, sowie in Reihe angeordnete Bohrungen, die bestimmt sind zur Anordnung in Verlängerung der Auspuffauslässe des Motors, welche Halbschalen jeweils einen umlaufenden Rand aufweisen und miteinander durch wenigstens ein erstes Randstück ihres umlaufenden Randes miteinander verschweißt sind.
Derartige Auspuffe sind bekannt und werden insbesondere verwendet zum Einsammeln der Auspuffgase an den Zylinderauslässen des Verbrennungsmotors.
Ein derartiger Auspuff wird beispielsweise in der französischen Schrift FR - 2 757 565 beschrieben.
Die obere Halbschale trägt eine Auslassleitung, der den Auslass des Auspuffkrümmers bildet. Diese Auslassleitung wird realisiert durch Ziehen des Materials, das die Halbschale bildet, und bildet eine zerbrechliche Zone, insbesondere bei starken thermischen Belastungen. Es hat sich gezeigt, dass Risse gebildet werden an der Basis der Auslassleitung nach ausgedehnter Gebrauchszeit des Auspuffkrümmers.
In diesem Zusammenhang hat die Erfindung die Aufgabe, einen Auspuffkrümmer zu schaffen, der mechanisch widerstandsfähiger ist als die bekannten Auspuffkrümmer.
Zu diesem Zweck schafft die Erfindung einen Auspuffkrümmer der vorstehenden Art, der dadurch gekennzeichnet ist, dass wenigstens eine Mittelebene existiert, die durch die Bohrungen verläuft und wenigstens zweimal die ersten Segmente kreuzt.
Entsprechend bevorzugten Ausführungsformen kann der Auspuffkrümmer eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:

– die ersten Segmente bilden eine abwechselnde Anordnung von Ausbauchungen und Einbuchtungen, die sich oberhalb und unterhalb der Mittelebene erstrecken;
– die obere Halbschale ist im wesentlichen oberhalb der Mittelebene angeordnet und die untere Halbschale befindet sich im wesentlichen unterhalb der Mittelebene;
– die obere Halbschale umfaßt eine mechanisch empfindliche Zone in der Nähe der ersten Segmente, die eine Ausbauchung entlang der empfindlichen Zone bildet;
– die mechanisch empfindliche Zone ist ein Auslasskanal des Auspuffkrümmers;
– der Auspuffkrümmer umfaßt einen Flansch, an den die obere und untere Halbschale durch zweite Segmente ihrer umlaufenden Ränder angeschweißt sind, die sich parallel zueinander in Richtung im wesentlichen parallel zur Mittelebene jeweils oberhalb und unterhalb der Mittelebene erstrecken, wobei der Flansch eine Anzahl von Befestigungsbohrungen aufweist, die in Abstand entlang der Hauptrichtung liegen und alternierend oberhalb der zweiten Segmente der oberen Halbschale und unterhalb der zweiten Segmente der unteren Halbschale angeordnet sind, wobei sich eine mittlere Partie der ersten Segmente parallel zu der Hauptrichtung erstreckt und Ausbuchtungen in Bezug zu den Bohrungen oberhalb der Mittelebene bildet;
– die oberen und unteren Halbschalen bilden parallele Wellen, die sich jeweils in Verlängerung der Ausbauchungen und Einschnürungen des Mittelbereichs der ersten Segmente erstrecken.

Die Erfindung wird besser verständlich werden durch die folgende Beschreibung, die auf die Figur Bezug nimmt:
1 ist eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Auspuffkrümmers;
2 ist eine perspektivische Darstellung eines aufgeschnittenen Auspuffkrümmers gemäß 1.
Der erfindungsgemäße Auspuffkrümmer, der in 1 und 2 gezeigt ist, umfaßt im wesentlichen ein äußeres, dichtes Gehäuse 10 und eine innere Schale 12 zur Führung und Abgabe der Auspuffgase. Die innere Schale 12 begrenzt einen langgestreckten Kanal 14 zum Sammeln der Gase, in den die einzelnen Auspuffauslässe der Zylinder einmünden. Die innere Schale 12 bildet zugleich einen gemeinsamen Auslass 15 für die Gase aus dem Auspuffkrümmer.
Das Gehäuse 10 weist einen Flansch 16 zur Befestigung des Auspuffkrüm mers am Motor und zwei obere und untere Halbschalen 18a, 18b auf, die durch umlaufende Ränder 19A, 19B begrenzt werden. Die beiden Halbschalen 18A, 18B sind verbunden durch erste Segmente 20A, 20B der umlaufenden Ränder. Die ersten Segmente 20A, 20B sind miteinander verbunden durch eine Schweißnaht 20. Die Halbschalen 18A, 18B sind außerdem mit dem Flansch 16 verschweißt über zweite Segmente 21A, 21B der umlaufenden Ränder 19A, 19B.
Die innere Schale 12 besteht aus zwei Halbschalen 22A, 22B, die miteinander dicht verschweißt sind.
Eine dieser Halbschalen, 22A, umfaßt eine längliche Auslassleitung 24 zu dem Auslass 15 des Auspuffkrümmers. Die Auslassleitung 24 erstreckt sich axial in einem entsprechenden Auslass 25, der von der oberen Halbschale 18A des externen Gehäuses 10 ausgeht.
Der Flansch 16 ist eine ebene Platte erheblicher Dicke mit länglicher Form in der Längsrichtung. Die zweiten Segmente 21A, 21B sind auf die Hauptfläche des Flansches 16 aufgeschweisst und erstrecken sich parallel zueinander in der generellen Längsrichtung.
Die oberen und unteren Halbschalen 18A, 18B sind konkave Pressteile, deren konkaver Hohlraum der jeweils anderen Halbschale zugewandt ist, und erstrecken sich im wesentlichen senkrecht zu dem Flansch 16.
Die ersten Segmente 20A, 20B der umlaufenden Ränder 19A, 19B erstrecken sich von einem längsseitigen Ende des Flansches 16 bis zum gegenüberliegenden längsseitigen Ende des Flansches 16 und umfassen einen mittleren Abschnitt 26, der sich im wesentlichen parallel zur Längsrichtung erstreckt, und zwei seitliche Abschnitte 27 auf gegenüberliegenden Seiten, die die Enden des zentralen Abschnitts 26 mit den zweiten Segmenten 21A, 21B verbinden.
Aus 2 ist ersichtlich, dass die ersten Segmente 20A, 20B der umlaufenden Ränder 19A, 19B im wesentlichen und gegeneinander gelegt sind.
Die innere Schale 12 ist an den Flansch 16 geschweißt und folgt dabei einem Rand, der den langgestreckten Kanal 14 begrenzt, der die Öffnungen 28 aufnimmt, die sich in dem Flansch 16 befinden und die vorgesehen sind zur Anordnung in Verlängerung der Auspuffauslässe des Zylinders des Motors. Die Öffnungen 28 sind kreisförmig, und ihre Zentren sind in Längsrichtung ausgerichtet.
Die beiden Halbschalen 22A und 22B sind miteinander mit einer umlaufenden Schweißnaht 30 verschweißt. die zwischen den beiden seitlichen umlaufenden, mit 32A, 32B bezeichneten Rändern der beiden Halbschalen ausgebildet sind. Die umlaufenden Ränder 32A, 32B überlappen einander. Zu diesem Zweck weist die Halbschale 22A eine Schulter 34 auf, die mit dem Rand der Halbschale den Bereich 32A begrenzt, der leicht nach innen versetzt ist. Der Bereich 32B der zugehörigen Halbschale 22B wird aufgenommen in den begrenzten Versatz durch die Schulter 34.
So liegt die äußere Oberfläche der Halbschale 22B gegen die innere Oberfläche der Halbschale 22A entlang des Bereichs der Überlappung 32A, 32B.
Die überlappenden Bereiche 32A, 32B erstrecken sich senkrecht zur Verbindungsebene zwischen den beiden Halbschalen 22A, 22B, derart, dass jeder Bereich eine schiefe Zylinderfläche bildet, die erzeugt wird durch einen senkrecht zur Verbindungsebene stehenden Abschnitt und die Schweißnaht 30 umgibt.
Ein freier Zwischenraum 40 wird gebildet zwischen der inneren Schale 22 und dem äußeren Gehäuse 18. Dieser Zwischenraum 40 weist eine Stärke zwischen 1 und 30 mm auf. So weist die innere Schale 12 an jedem Punkt einen Abstand von dem äußeren Gehäuse 18 auf. Insbesondere die Verbindungsbereiche, wo die Schweißnähte 20 und 30 ausgeführt sind, sind voll ständig getrennt.
Ein thermisch oder akustisch isolierendes Material 42 ist in dem Zwischenraum zwischen der inneren Schale 12 und dem äußeren Gehäuse 18 vorgesehen. Dieses Material füllt den Zwischenraum vollständig aus. Das Material wird gebildet beispielsweise durch eine Fasermatte, wie eine Keramikfasermatte.
Wie in 1 zu sehen ist, ist die obere Halbschale 18A im wesentlichen oberhalb einer Mittelebene P angeordnet, und die untere Halbschale 18B im wesentlichen unterhalb dieser Mittelebene P.
Diese Mittelebene liegt parallel zur Längsrichtung und im wesentlichen senkrecht zu dem Flansch 16 und enthält die Zentren der Öffnungen 28.
Diese Halbschalen 18A und 18B sind miteinander in Richtung senkrecht zur Mittelebene P verbunden.
Der Verlauf der ersten Segmente 20A, 20B beschreibt eine ableitbare Kurve, d. h. ohne den jeweiligen Winkel, wie er gebildet wird zwischen zwei geraden Segmenten unterschiedlicher Richtung.
Die ersten Segmente 20A, 20B der umlaufenden Ränder 19A, 19B erstrecken sich entlang einer sinusförmigen Bahn und kreuzen mehrere Male die Mittelebene P. Die ersten Segmente bilden damit eine wechselnde Anordnung von Ausstülpungen 50 und Einbuchtungen 52, die sich oberhalb und unterhalb der Mittelebene befinden.
Die Oszillationsperiode, d. h. der Abstand, der die Gipfel der beiden Ausbuchtungen trennt, liegt zwischen 5 und 20 cm. Die Amplitude der Oszillation, d. h. die Höhe des Gipfels der Ausstülpungen in Bezug auf die Mittelebene, liegt zwischen 1 und 5 cm.
Insbesondere bilden die ersten Segmente 20A und 20B eine Ausbuchtung 50 entlang der Röhre 25, die eine zerbrechliche Zone der oberen Halbschale I8A bildet.
Die zweiten Segmente 21A und 21B der umlaufenden Ränder 19A und 19B erstrecken sich parallel zur Mittelebene P jeweils oberhalb und unterhalb der Mittelebene.
Aus 1 geht hervor, dass der Flansch eine Anzahl von Befestigungsbohrungen 54 aufweist, die in Längsrichtung in Abstand liegen und alternativ oberhalb des zweiten Endstücks 21A der oberen Halbschale I8A und unterhalb des zweiten Endstücks 21B der unteren Halbschale 18B angeordnet sind.
Die ersten Segmente 20A und 20B bilden Ausbuchtungen 50 in Bezug auf die Löcher 54, die sich oberhalb der Mittelebene P und der Einbuchtungen 52 in Bezug auf die Löcher oberhalb der Ebene P befinden. Es ist daher ersichtlich, dass sich die Ausbuchtungen 50 und die Einbuchtungen 52 in der Verlängerung der Löcher 54 befinden, die oberhalb und unterhalb der Mittelebene P liegen, und sich in Richtung quer und wesentlichen senkrecht zu dem Flansch 16 erstrecken.
Aus 1 ist zu ersehen, dass die oberen und unteren Halbschalen 18A, 18B beide eine Anzahl von Wellen 56 bilden, die quergerichtet und parallel zueinander sind und durch Einsenkungen 58, die in Querrichtung verlaufen und parallel zueinander sind, getrennt werden. Die in der oberen Halbschale 18A gebildet werden, befinden sich in der Verlängerung der Auswölbungen 50 des mittleren Bereichs des ersten Endstücks 20A, 20B. Die Wellen 56 der unteren Halbschale 18B liegen in Verlängerung der Einbuchtungen des mittleren Bereichs des ersten Randstücks 20A, 20B, derart, dass die Halbschalen 18A und 18B, im Schnitt in einer Ebene parallel zu dem Flansch 16 (2), parallel zueinander liegende Sinusformen bilden.
Die zweiten Segmente 21A, 21B weisen ebenfalls Sinusformen auf, wie in 1 und 2 gezeigt ist und bilden ebenso Auswölbungen 50 und Senken 52, die sich in seitlicher Verlängerung der Wellen 56 und der Absenkungen 58 der oberen und unteren Halbschalen 18A, 18B erstrecken.
Für die Herstellung eines derartigen Auspuffs, werden die beiden Halbschalen 22A, 22B durch Pressen bzw. Eindrücken gebildet. Anschließend wird der Kanal 24 gebildet durch Verformen des Materials, beispielsweise durch Schleuderguss mit einem Kern angepaßter Form. Schließlich werden die Halbschalen 22A, 22B miteinander verbunden durch eine Schweiß naht 30.
Die untere Halbschale wird sodann an den Flansch mit dem Rand des langgestreckten Kanals 14 angeschweißt. Das Isoliermaterial 42, das zunächst als 25 Matte verwendet wird, wird sodann angebracht und um die innere Schale 12 gewickelt.
Die beiden Halbschalen 18A, 18B werden anschließend in ihre Form durch Ausbauchen gebracht. Dies gestattet es, erste und zweite Segmente der umlaufenden Ränder in Sinusform auszubilden. Sodann wird der Kanal 25 durch Ziehen des Materials, beispielsweise im Schleuderverfahren um einen Kern geeigneter Form gebildet. Die Halbschalen werden sodann in ihre Position um das isolierende Material herum gebracht und werden miteinander verbunden durch die Schweißnaht 20. Schließlich wird das äußere Gehäuse 10 an den Flansch 16 angeschweißt.
Der vorliegende Auspuff hat erhebliche Vorteile.
Die Tatsache, dass der umlaufende Rand der oberen Halbschale 18A eine Ausbauchung entlang dem Auslasskanal 25 bildet, gestattet eine Reduzierung der mechanischen Spannungen in dieser Zone. Tatsächlich wird das Material in dieser Zone zur Außenseite der Halbschale verschoben beim Ausbauchen. Bei der Herstellung des Auslasskanals 25 wird dieses Material weiter zum Äusseren der Halbschale von der am Ende der Ausbauchung eingenommenen Position gezogen. Das Material unterliegt daher einer Zugwirkung mit weniger großer Amplitude, als wenn der umlaufende Rand an dieser Stelle ein gerades Profil aufweisen würde. Die mechanischen Spannungen in dieser Zone sind daher reduziert, so dass sich auch die Risiken der thermischen Rissbildung reduzieren.
Im übrigen sind die Vertiefungen 58, die in Verlängerung der Löcher 54 des Flansches 16 gebildet werden, in der Lage, den Gebrauch eines Werkzeugs, wie eines elektrischen oder pneumatischen Schraubers zum Befestigen des Auspuffkrümmers am Motor zu erleichtern. Diese Operation erfordert in der Tat, dass zuerst die Schrauben in die Löcher des Flansches 16 eingedreht werden und sodann ein Werkzeug an die Schrauben von der Seite der Halbschale herangeführt wird, um die Schrauben zu befestigen. Die Existenz der Vertiefungen 58 erleichtert das Ansetzen des Werkzeugs oberhalb oder unteralb der Halbschalen.
Es ist ersichtlich, dass Ausbauchungen gebildet werden können in den seitlichen umlaufenden Rändern, und nicht nur bei dem Auslasskanal 25, sondern ebenfalls entlang jeder anderen Zone der Halbschale, bei denen man die Höhe der mechanischen Spannungen vermindern möchte.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- FR 2757565 [0003]

Claims

Auspuffkrümmer für die Auspuffgase eines Verbrennungsmotors, mit oberen und unteren Halbschalen (18A, 18B), die miteinander eine Auspuffleitung begrenzen, und ausgerichteten Bohrungen (28), die in Verlängerung der Auspuffauslässe des Verbrennungsmotors anzuordnen sind, welche Halbschale jeweils einen umlaufenden Rand (19A, 19B) aufweisen und miteinander durch wenigstens erste Segmente (20A, 20B) der umlaufenden Ränder (19A, 19B), die miteinander verschweisst sind, verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Mittelebene (P) vorgesehen ist, die durch die Bohrungen (28) verläuft und wenigstens zwei Mal die ersten Segmente (20A, 20B) kreuzt, und dass die ersten Segmente (20A, 20B) alternierend Ausbauchungen (50) und Einschnürungen (52) bilden, die sich oberhalb und unterhalb der Mittelebene (P) erstrecken.
Auspuffkrümmer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Halbschale (18A) im wesentlichen oberhalb der Mittelebene (P) an geordnet ist und die untere Halbschale (18B) im wesentlichen unterhalb der Mittelebene (P).
Auspuffkrümmer gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Halbschale (18A) eine mechanisch empfindliche Zone in der Nähe der ersten Segmente (20A, 20B) aufweist, die eine Ausbauchung (50) entlang dieser empfindlichen Zone (25) aufweisen.
Auspuffkrümmer gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanisch empfindliche Zone ein Auslassrohr des Auspuffkrümmers aufweist.
Auspuffkrümmer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flansch 16 vorgesehen ist, an den die oberen und unteren Halbschalen (18A, 18B) über zweiten Segmente (21A, 21B) ihrer umlaufenden Ränder (19A, 19B) angeschweißt sind, welche umlaufenden Ränder sich parallel zueinander im wesentlichen parallel zur Mittelebene (P) jeweils oberhalb und unterhalb der Mittelebene (P) erstrecken, welcher Flansch (16) eine Anzahl von Befestigungsbohrungen (54) aufweist, die in Abstand entlang der Hauptrichtung alternative oberhalb des zweiten Endstücks (21A) der oberen Halbschale (18A) und unterhalb des zweiten Endstücks (21B) der unteren Halbschale (18B) liegen, wobei ein mittlerer Abschnitt (26) der ersten Segmente (20A, 20B) sich parallel zu der Hauptrichtung erstreckt und Ausbauchungen (50) entsprechend den Bohrungen (54) bildet, die unterhalb der Hauptebene (P) liegen, sowie Einschnürungen (52) in Bezug auf die Bohrungen (54), die unterhalb der Hauptebene (P) liegen
Auspuffkrümmer gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen und unteren Halbschalen (18A, 18B) parallele Wellen (56) bilden, die in Verlängerung der Ausbauchungen (50) und der Einschnürungen (52) des mittleren Abschnitts der ersten Segmente (20A, 20B) liegen.