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Wellrohr
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Wellrohr, insbesondere für Auspuffleitungen
von Kraftfahrzeugen, dessen Grundkörper an beiden Enden vorzugsweise ungewellte
Rohrstutzen und zwischen diesen den gewellten Abschnitt aufweist, auf dem ein sich
zumindest über einen Teil seiner Länge erstreckender metallischer Mantel aufgeformt
ist.
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Wellrohre dieser Art sind bekannt (DE-GM 81 37 649, DE-OS 32 19 3so)
. Der Mantel besteht beim erstgenannten Beispiel aus einem undurchbrochenen Rohrstück,
welches z.B. an jeder Endseite des gewellten Abschnittes, etwa bis an den ungewellten
Rohrstutzen reichend, vorgesehen ist. Auch wenn ein solches undurchbrochenes Rohrstück,
zusammen mit der Formgebung aufgeformt, eine im Vergleich zum Wellrohrgrundkörper
deutlich kleinere Wandstärke haben kann, ist doch der Kostenaufwand nicht unerheblich.
Vor allem können sich zwischen jedem aufgeformten Rohrstück und dem davon außen
überdeckten gewellten Abschnitt Zwischenräume bilden, in denen sich Feuchtigkeit
sammelt oder die einen Wärmestau begründen. Auch ist nicht auszuschließen, daß Axial-
und Angularbewegungen des Wellrohres möglicherweise durch die beidseitig aufgeformten
Rohrstücke als den Gesamtquerschnitt vergrößernde
üllelemente etwas
gestört werden. Beim anderen beschriebenen Wellrohr bekannter Art besteht der aufgeformte
Mantel aus einem metallenen Geflecht, Gewebe, Gestricke oder aus einem mit Durchbrechungen
ausgestatteten Blech, welches der Kontur der Wellen des Wellrohres wenigstens entlang
der betroffenen Wellenflanken folgend aufgeformt oder bei der Bildung des Wellrohres
mitgeformt ist. Ein derartiges metallenes Geflecht, Gewebe oder Gestricke oder Blech,
mit Durchbrechungen ausgestattet, ist aufwendig und teuer. Ein Geflecht, Gewebe
oder Gestricke, auch in Metall, hat für sich keine ausreichende Eigensteifigkeit
und eigene Festigkeit, um dauerhaft sicherstellen zu können, daß bei der Aufformung
auf den gewellten Abschnitt dieser Mantel auf Dauer seine geprägte Wellenform behält.
Außerdem ist aus gleichen Gründen nicht sichergestellt, daß ein derartiger, aufgeformter
Mantel sich nicht doch zu stark lockert und dann klappert und somit eigene störende
Geräusche erzeugt. Er müßte aus Sicherheitsgründen daher mit dem Wellrohr mechanisch
fest verbunden werden, zumindest punktuell. Abgesehen davon, daß ein solches Geflecht,
Gewebe oder Gestricke oder auch ein mit Durchbrechungen ausgestattetes Blech relativ
teuer und auch schwer ist, ist die Durchlässigkeit eines Geflechts, Gewebes oder
Gestricke zumindest nur in sehr kleinem Maße gegeben, so daß die Gefahr besteht,
daß sich zwischen diesem Mantel und dem damit überzogenen gewellten Abschnitt nicht
nach außen belüftete Zwischenräume bilden, in denen sich Feuchtigkeit stauen kann
und die insbesondere auch einen Wärmestau hervorrufen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wellrohr der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß mit einfachen und kostengünstigen Mitteln die
Eigenschaft als glockenähnlich klingender Klangkörper mit relativ langem Nachhalleffekt
und als bei Schwingungsanregung störender
Schallerreger beseitigt
ist, dabei der aufgeformte Mantel kostengünstig, leicht und in hohem Maße nach außen
durchlässig ist, und daß die gleichzeitige Mitaufformung des Mantels praktisch keine
größeren Umformungskräfte bedingt, der Mantel der Beweglichkeit des Wellrohres keine
nennenswerten zusätzlichen Kräfte entgegenstellt und auch dauerhaft seine beim Aufformen
erzeugte Wellenform behält.
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Die Aufgabe ist bei einem Wellrohr der eingangs genannten Art gemäß
der Erfindung dadurch gelöst, daß der aufgeformte Mantel aus einem ein Gitter, insbesondere
ein rechteckiges oder rhombisches Gitter, aufweisenden Metallgittermaterial gebildet
ist. Vorzugsweise ist der Mantel aus Streckmetall, bekannt auch unter der Bezeichnung
Rippenstreckmetall, gebildet. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn der Mantel aus
Metallgittermaterial, insbesondere Streckmetall, sich zumindest über einen mittleren
Längenabschnitt des gewellten Abschnittes erstreckt. Vorteilhaft kann es ferner
sein, wenn das Metallgittermaterial, insbesondere Streckmetall, der Wellenform folgend
auf dem gewellten Abschnitt eng, aber demgegenüber relativ drehbeweglich, aufgeformt
ist. Vorteilhaft kann es außerdem sein, wenn das Metallgittermaterial, insbesondere
Streckmetall, längs einer Wellrohrmantellinie übereinanderliegende Längsränder aufweist
und als röhrenförmiges, auf den Grundkörper aufgeschobenes Teil zusammen mit diesem
gewellt ist.
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Ein erfindungsgemäß gestaltetes Wellrohr hat zunächst die Wirkung,
daß auf einfache und kostengünstige Weise das lästige Klingen des Wellrohres durch
den Mantel verhindert ist. Insoweit werden die gleichen Vorteile erreicht, wie bekannt
(DE-GM 81 37 649). Besonders vorteilhaft ist demgegenüber, daß der Mantel aus Metallgittermaterial
kostengünstig zur Verfügung steht, da derartiges Material in Matten gehandelt und
demgemäß schnell und einfach auf
die benötigten Stücke zugeschnitten
werden kann. Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, daß der Mantel aus Metallgittermaterial
sehr dünnwandig, hochgradig flexibel und außerordentlich leicht ist. Dadurch wird
das Gewicht des Wellrohres durch einen solchen Mantel praktisch nicht, oder nur
vernachlässigbar, vergrößert.
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Ferner wird die axiale und angulare Beweglichkeit des Wellrohres selbst
durch den in sich beweglichen Mantel aus Metallgittermaterial nicht gestört. Da
ein Mantel aus einem solchen Material, insbesondere Streckmetall, keine großen Umformungskräfte
erfordert, sind die zum#gemeinsamen Umformen nötigen Umformkräfte praktisch nicht
höher.
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Vorteilhaft ist ferner, daß ein Mantel aus einem solchen Metallgittermaterial
Schwingungen selbst durch Reibung der Einzelelemente aneinander vernichten kann.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, daß das Metallgittermaterial eine
große Gitterfläche mit Durchbrüchen nach außen hat, so daß also der damit umhüllte
Teil des Wellrohres nach außen voll belüftet ist. Dadurch ist ein Feuchtigkeitsstau
oder Temperaturstau in diesem Bereich verhindert. Es kann auf dem mit dem Mantel
überdeckten gewellten Bereich praktisch die gleiche Temperaturabgabe wie auf den
restlichen, nicht bedeckten Bereichen geschehen. Da ein Mantel aus Metallgittermaterial
eine genügend große Eigensteifigkeit im umgeformten Zustand hat, ist sichergestellt,
daß der zusammen mit dem Grundkörper gewellte Mantel aus Metaligittermaterial diese
Wellenform auch auf Dauer beibehält und sich nicht etwa über Gebühr lockert und
dann etwa klappert. Dabei ist eine geringe Relativbeweglichkeit, insbesondere Drehbarkeit,
zwischen dem Mantel aus Metallgittermaterial und dem Wellrohr zugelassen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Wellrohres
für z.B. Auspuffleitungen von Kraftfahrzeugen, Fig. 2 und 3 jeweils einen vergrößerten
Schnitt entlang der Linie II - II bzw. III - III in Fig. 1, Fig. 4 einen schematischen
Längsschnitt eines Teiles des Wellrohres in Fig. 1, Fig. 5 eine schematische, vergrößerte
Ansicht eines Teiles des aufgeformten Mantels.
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Das in Fig. 1 gezeigte Wellrohr 10 steht in dieser Form einbaufertig
zur Verfügung und wird als Zulieferteil oder Ersatzteil so geliefert. Es ist für
den Einbau z.B.
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in Auspuffleitungen von Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen, insbesondere
Kraftfahrzeugen, wie überhaupt als ein strömendes Medium führendes Rohr bestimmt.
Ein derartiges Wellrohr 10 gewährleistet eine Nachgiebigkeit in axialer Richtung
und auch quer dazu. Gerade deswegen ist das Wellrohr 10 für Auspuffleitungen oder
auch z.B.
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für Lenkspindeln von Kraftfahrzeugen prädestiniert, die im Falle eines
Aufpralls des Fahrzeugs auf ein Hindernis infolge der auftretenden Druckbelastungen
in axialer Richtung nachgiebig sind und damit gegen Verletzungen schützen. Beim
Einbau in Auspuffleitungen werden Bewegungen ausgeglichen, die zwischen der Brennkraftmaschine
und der Auspuffleitung vorkommen und sonst nur durch komplizierte Gelenke zu beherrschen
sind.
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Das Wellrohr 10 besteht aus Metall, hierbei vorzugsweise aus einem
hochwertigen, Chrom-~lickel-legierten Stahl, z.B.
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der Güte 43.01 (V2A) . Es weist an beiden Enden jeweils einen ungewellten
Rohrstutzen 11 und 12 und zwischen beiden einen gewellten Abschnitt 13 auf, der
hier z.B.
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insgesamt 16 Wellen besitzt, die alle gleich gestaltet und zumindest
im wesentlichen rechtwinklig zur Längsmittelachse 14 ausgerichtet sind. Die beiden
Rohrstutzen 11, 12 sind mit beispielsweise zwei diametral gegenüberliegenden Längsschlitzen
15 bzw. 16 versehen, die zum Ende hin offen sind.
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Erfahrungen haben gezeigt, daß ein einwandiges Wellrohr dieser Art
ein Schallerreger ist und,z.B. eingebaut in Auspuffleitungen,dadurch aufklingen
kann, daß es entweder durch Körperschall direkt oder durch Schwingungen des hindurchgehenden
Mediums, die sich auf das Wellrohr übertragen, indirekt zu Schwingungen angeregt
wird.
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Die Problematik ist bekannt (DE-GM 81 37 649). Das sich einstellende
Klingen des Wellrohres wird als störendes Geräusch empfunden.
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Das dargestellte Wellrohr 10 schafft hier Abhilfe in besonders einfacher
und kostengünstiger Weise. Dies geschieht durch ein metallisches Uberzugselement
in Gestalt eines sich über zumindest einen Teil der Länge des Abschnittes 13 erstreckenden
metallischen Mantels 20, der aus einem ein Gitter 22 aufweisenden Metallgittermaterial
21 gebildet ist. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um herkömmliches
Streckmetall, auch Rippenstreckmetall genannt, das ein rhombisches Gitter 22 aufweist.
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Ein derartiges Metallgittermaterial 21 liegt mattenförmig vor, wird
auf bestimmte Länge
und Breite zugeschnitten, zu einem röhrenförmigen
Teil mit sich überlappenden Längsrändern gebogen und sodann auf den Grundkörper
aufgeschoben und zusammen mit diesem unter Bildung des Wellrohres 10 geformt.
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Der metallische Mantel 20 aus Metallgittermaterial 21 erstreckt sich
zumindest über einen mittleren Längenabschnitt des gewellten Abschnittes 13, der
im Längsmittenbereich zwischen den beiden ungewellten Rohrstutzen 11, 12 liegt.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel hat der aufgeformte Mantel 20 aus Metallgittermaterial
21 die Axiallänge 1. Er erstreckt sich hier über insgesamt 8 Wellen, wobei beidseitig
zwischen dem Mantel 20 und dem'endseitigen Rohrstutzen 11 bzw. 12 jeweils vier Wellen
des gewellten Abschnittes 13 frei bleiben, die nicht vom Mantel 20 umkleidet sind.
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Der Mantel 20 aus Metallgittermaterial 21 ist, der Wellenform folgend,
auf den gewellten Abschnitt 13 eng aufgeformt, jedoch so, daß eine zumindest geringe
relative Drehbeweglichkeit zwischen dem gewellten Abschnitt 13 und dem Mantel 20
verbleibt. Es ist nicht nötig, den Mantel 20 in Drehrichtung fest mit dem gewellten
Abschnitt 13 zu verbinden. Vorteilhaft ist außerdem, wenn die axialen Enden des
Mantels 20 im Bereich der Wellentäler enden, wie Fig. 1 zeigt, statt etwa im Bereich
der Wellenberge.
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Bedingt durch die Umformung beim Wellen wird in den Bereichen der
Wellentäler das Metallgittermaterial 21 hinsichtlich der Gitter 22 so zusammengeschoben,
daß sich in den Wellentälern diese Gitter nicht mehr mit starken, deutlichen Gitterzwischenräumen
darstellen. Insoweit zeigt Fig. 1 nur eine schematische Verdeutlichung des metallischen
Mantels 20 aus Metallgittermaterial 21. Der Mantel 20 kann, ebenso wie der übrige
Teil des Wellrohres, aus einem Chrom-Nickel-legierten Stahl, z.B. der Güte 43.01
(V2A) bestehen. Beim Aufformen zusammen mit der
Formgebung des
Wellrohres ergibt sich, daß der Mantel 20 satt und paßgenau, dabei formschlüssig,
auf der Außenfläche des damit überzogenen Bereichs des gewellten Abschnittes 13
aufsitzt. Die Wandstärke s2 des metallischen Mantels 20 kann kleiner sein als diejenige
s1 des Wellrohrgrundkörpers (Fig. 2). Dadurch und ohnehin bedingt durch das Metallgittermaterial
21 werden die mechanischen Gütewerte und Verformungseigenschaften des Wellrohrgrundkörpers
nicht beeinträchtigt und nicht verändert. Ein so gleich beim Umformen mit aufgebrachter
Mantel 20 führt dazu, daß das Wellrohr 10 das eingangs erläuterte Klingverhalten
verliert. Schlägt man gegen das so gestaltete Wellrohr 10 von außen oder innen mit
irgendwelchen Gegenständen, oder wird es durch strömendes, pulsierendes Medium zum
Schwingen angeregt, so ist praktisch keinerlei Schallerregung zu verzeichnen, vor
allem kein bisher als störend empfundener, relativ heller Klington, der glockenähnlich
über lange Zeit nachhallt. Das beschriebene Wellrohr 10 ist also im wesentlichen
klangfrei mit allen daraus resultierenden Vorteilen. Es ist ferner besonders einfach
und kostengünstig sowie leicht: denn der Mantel 20 aus Metallgittermaterial 21,
insbesondere aus Streckmetall, hat ein sehr geringes Gewicht, das im Verhältnis
zum sonstigen Gewicht des Wellrohres 10 praktisch nicht zu Buche schlägt. Außerdem
ist ein derartiges Metallgittermaterial 21 kostengünstig. Auch seine Umformung zusammen
mit der Formgebung des Wellrohres 10 erfordert keine größeren Umformkräfte und ist
problemlos gleich mit zu bewerkstelligen. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß
durch die Gitter 22 eine Verbindung zur Umgebung besteht. Es bilden sich daher keine
Hohlräume -zwischen dem Mantel 20 einerseits und dem davon umgebenen gewellten Abschnitt
13 andererseits aus, in denen sich Feuchtigkeit ansammeln könnte oder in denen ein
Temperaturstau mit Temperaturspitzen vorkommen könnte. über die regelmäßigen, in
hoher Anzahl dank des Metallgittermaterials 21
vorgesehenen Gitter
22 erfolgt ein gleichmäßiger Austausch zur Umgebung. Die Wärmeabfuhr vom Wellrohr
ist daher durch den Mantel 20 nicht im geringsten beeinträchtigt. Vorteilhaft ist
außerdem, daß durch Verformung des Materials zwischen den Gittern 22 des Metallgittermaterials
21, d.h. durch gegenseitige Reibung, eine Vernichtung von Schwingungsenergie möglich
ist. Ein weiterer Vorzug liegt darin, daß der Mantel 20 aus Metallgittermaterial
21 die Bewegung des gewellten Abschnittes 13 in Achsrichtung oder quer dazu nicht
als starrer Stützmantel etwa behindert, sondern der gewellte Abschnitt 13 nach wie
vor frei beweglich ist.
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- L e e r s e i t e -