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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, der mit einem
sich zumindest über einen Teil seiner Länge erstreckenden metallischen Mantel versehen
ist.
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Wellrohre dieser Art sind bekannt (DE-GM 81 37 649, DE-OS 32 19 360,
DE-GM 83 34 872). In allen genannten Fällen befindet sich der Mantel außen. Er ist
außen auf den gewellten Abschnitt so aufgeformt, daß der Mantel das Wellrohr außen
praktisch wie eine zweite Haut umkleidet. Die Anordnung auf der Außenseite des Wellrohres
hat vielfältige Nachteile. Dadurch ist der Mantel allen äußeren Einwirkungen ausgesetzt,
also äußeren Kräften, Feuchtigkeit, Auftausalzen od.dgl. Dadurch ist der außen befindliche
Mantel in hohem Maße beansprucht und gefährdet. Auch kann sich auf oder in dem Mantel,
auch in Zwischenbereichen zwischen dem Mantel und der Außenseite des Wellrohres,
Schmutz und/oder Feuchtigkeit einnisten, die bedingt durch eine solche Oberflächenstruktur
des Mantels mit öffnungen dazwischen auch auf Dauer festgehalten werden und sich
zunehmend vergrößern. Auch dies erhöht die Gefahr von Korrosion und vorschneller
Schädigung oder gar Zerstörung.
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Besteht der Mantel aus einem metallenen Geflecht, Gewebe oder Gestricke,
führt dies bei einem außen aufgeforuiten Mantel dieser Art auch zu Festigkeitsproblemen.
Ein solches Material hat für sich keine ausreichende Eigensteifigkeit und eigene
Festigkeit, um dauerhaft sicherzustellen, daß bei der Aufformung auf die Außenseite
des gewellten Abschnittes ein solcher Mantel auf Dauer seine geprägte Wellenform
behält. Ein solcher Mantel ist siso der Gefahr ausgesetzt, daß er sich im Lauf der
Zeit lockert und dann klappert und eigene, seinerseits storende Geräusche erzeugt
oder sich je nach Lockerungsgrad völlig vom Wellrohr ablöst und dann auf im Durchmesser
kleinere Zylinderabschnitte der Rohrleitung wandert und dort erst recht Geräusche
verursacht. Will man dies zuverlässig verhindern, müßte ein solcher Mantel aus Sicherheitsgründen
daher mit dem Wellrohr mechanisch fest verbunden werden, zumindest punktuell, was
aber den Aufwand wieder beträchtlich erhöhen würde.
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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
metallische Hantel gegen äußere Einwirkungen geschützt ist und ohne die Notwendigkeit
zusätzlicher Befestigung möglichst dauerhaft fest mit dem Wellrohr verbunden bleibt,
und daB der Mantel zugleich relativ klein, leicht und kostengünstig gehalten ist.
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Die Aufgabe ist bei einem Wellrohr der eingangs genannten Art gemäß
der Erfindung dadurch gelöst, daß der Mantel im Inneren des Wellrohres der innenseitigen
Kontur der Wellen des Wellrohres folgend in die Innenwellen des Wellrohres eingeformt
ist. Durch die Anordnung im Inneren des
Wellrohres ist der satt
eingeformte Mantel gegen sämtliche äußeren Einflüsse, insbesondere Einflüsse äußerer
Kräfte, Steinschlag, sonstige Schläge, Einwirkung von Flüssigkeit oder Feuchtigkeit
von außen, Einwirkung korrodierenderAuftausalze und dergleichen zuverlässig geschützt.
Verhindert ist dadurch auch, daß bei der Handhabung der Mantel Schaden nehmen kann,
z.B. durch Anschlagen, Hängenbleiben oder dergleichen Beschädigung. Dadurch gestaltet
sich das Wellrohr handhabungsfreundlich und montagefreundich. Man muß beim Hantieren
nicht mehr-besondere Vorsicht walten lassen, um den Mantel vor Beschädigung zu bewahren-.
Auch das äußere Erscheinungsbild des erfindungsgemäßen Wellrohres ist ansprechender.
Durch die Einformung des Mantels im Inneren des Wellrohres ist der Mantel im Durchmesser
kleiner als etwa bei Aufformung auf die äußere Umfangsfläche des Wellrohres. Mithin
ist also eine gewisse Materialersparnis sowie Gewichtsreduzierung erreicht. Von
Vorteil ist außerdem, daß der innen eingeformte Mantel vom durchströmenden Medium
gleichmäßig und stark beaufschlagt ist, so daß sich Schmutznester oder Feuchtigkeitsinseln
erst gar nicht bilden können und außerdem der Mantel durch diese Beaufschlagung
immer fest von innen nach außen und gegen die Innenfläche des Wellrohres gepreßt
wird. Von Vorteil ist außerdem, daß ein innen eingeformter Mantel verglichen mit
einem außen aufgeprägten Mantel die größere Neigung hat, seine geprägte Wellenform
zu behalten. Der innen eingeformte Mantel unterliegt deshalb nicht der Gefahr, sich
im Laufe der Zeit zu lockern und dann zu klappern.
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Selbst wenn sich der innen eingeformte Mantel lösen sollte, ist jedoch
ausgeschlossen, daß er dann im Rohrinneren weiter wegwandern kann, weil er dann
an sich anschließenden Rohrabschnitten mit einem dem Innendurchmesser des Wellrohres
etwa entsprechenden Innendurchmesser hängen bleibt. Selbst dann noch kann der Mantel
in der Lage sein, daß Klingen des Wellrohres zu verhindern. Auf jeden Fall ist es
nicht nötig, einen derartigen in das Innere des Wellrohres eingeformten Mantel zusätzlich
noch mit dem Wellrohr in sonstiger Weise fest zu verbinden, z.B. durch Schweißen,
Löten, Festspannen mittels Flanschen od.dgl.
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Zugleich hat das erfindungsgemäße Wellrohr die Wirkung, daß auf einfache
und kostengünstige Weise das lästige Klingen des Wellrohres durch den Mantel verhindert
ist.
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Insoweit werden die gleichen Vorteile erreicht, wie z.B.
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aus DE-GM 81 37 649 bekannt.
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Von Vorteil kann es sein, wenn der eingeformte Mantel aus einem Geflecht,
Gewebe, Gestricke oder Gewirke gebildet ist. Ein derartiges Material ist leicht
und kostengünstig und in der Lage, das Wellrohr als Klangkörper so zu verstimmen,
daß es verstummt. Zugleich ist ein solcher Mantel besonders leicht und ohne Notwendigkeit
großer Verfcrmungskräfte im Inneren des Wellrohres, der innenseitigen Kontur der
Wellen des Wellrohres folgend, bereits bei der Herstellung des Wellrohres gleich
mit einformbar. Wenn sich das Material dieses Mantels bei Temperaturbeanspruchung
durch die im Wellrohr herrschenden Temperaturen ausdehnen sollte, führt dies - anders
als bei einem auf die Außenseite des Wellrohres aufgeformten Mantel gleicher Art
- nicht zur Aufhebung der Eigensteifigkeit und Festigkeit und Prägeform. Vielmehr
hat die Dehnung eines derartigen innen eingeformten Mantels zur Folge, daß der Mantel
von innen nach außen noch fester in die Innenwellen des Wellrohres drückt und sich
damit sein Sitz noch verfestigt, statt zu lockern.
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Von Vorteil kann es ferner sein, wenn der eingeformte Mantel aus einem
ein Gitter, insbesondere ein rechteckiges oder rhombisches Gitter, aufweisenden
Metaligittermaterial, z.B. Streckmetall,gebildet ist. Ein derartiger Mantel steht
besonders kostengünstig zur Verfügung, da derartiges Material in Matten gehandelt
und demgemäß schnell und einfach auf die jeweils benötigten Stücke zugeschnitten
werden kann. Vorteilhaft ist außerdem, daß ein solcher Mantel sehr dünnwandig, hochgradig
flexibel und außerdem leicht ist.
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Dadurch wird das Gewicht des Wellrohres praktisch nicht, oder nur
vernachlässigbar, vergrößert. Ebenso wie bei
einem eingeformtstn
Mantel aus einem Geflecht, Gewebe, Gewirke oder Gestricke wird auch bei einem Mantel
aus Metallgittermaterial die axiale und angulare Beweglichkeit des Wellrohres nicht
gestört.
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Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn sich der eingeformte Mantel
zumindest über einen mittleren Längenabschnitt des gewellten Abschnittes erstreckt.
Es hat sich gezeigt, daß dies bereits ausreichend ist, um eine Schallerzeugung beim
Wellrohr wirksam zu verhindern.
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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. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische, zum
Teil aufgebrochene 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.
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Das 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.
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. 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-Nickel-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. 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. Diese Problematik ist bekannt (DE-GM 81 37 649, 83 34 872). 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 einen sich über zumindest einen
Teil der Länge des Abschnittes 13 erstreckenden metallischen Mantel 20, der beim
gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem metallischen Geflecht, Gewebe, Gewirke oder
Gestricke gebildet ist, das schematisch mit 21 bezeichnet ist.
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Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel
besteht
der metallische Mantel 20 statt dessen aus einem ein Gitter, insbesondere ein rechteckiges
oder rhombischos Gitter, aufweisenden Metallgittermaterial, z.B. aus Streckmetall,
auch Rippenstreckmetall genannt.
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Der metallische Mantel 20 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 Mantel 20 die Axiallänge t. Er erstreckt sich hier über die Länge von insgesamt
8 Wellen, wobei beidseitig zwischen dem Mantel 20 und dem endseitigen Rohrstutzen
11 bzw. 12 jeweils vier Wellen des gewellten Abschnittes frei bleiben, die nicht
mit dem Mantel 20 versehen sind.
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Die Besonderheit liegt darin, daß der Mantel 20 im Inneren des Wellrohres
der innenseitigen Kontur der einzelnen Wellen folgend in die Innenwellen des Wellrohres,
und zwar seines gewellten Abschnittes 13,eingeformt ist, und zwar so eng eingeformt
ist, daß der Mantel 20 auf der Innenfläche des Wellrohres ebenfalls wie ein Wellrohr
verläuft und flächig nicht nur längs der Wellenflanken sondern auch, von innen gesehen,
der Wellentäler und Wellenberge eng anliegt. Dabei kann der Mantel 20 im Inneren
des Wellrohres so eingeformt sein, daß eine zumindest geringe relative Drehbeweglichkeit
zwischen dem gewellten Abschnitt 13 und dem Mantel 20 verbleibt. Es ist nicht nötig,
den Mantel 20 zusätzlich fest mit dem gewellten Abschnitt 13 zu verbinden.Vorteilhaft
kann es außerdem sein, wenn die axialen Enden des Mantels 20 innenseitig im Bereich
der Wellentäler enden. Dann werden diese Enden des innen eingeformten Mantels 20
nicht vom durch das Wellrohr 10 strömendem Medium beaufschlagt, weil sie sozusagen
im Schatten der innenseitig radial vorstehenden Wellenberge verlaufen.
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Bedingt durch die Umformung beim Einformen des Mantels 20 von innen
in das Innere des Wellrohres wird in den Berei-
chen der innen
verlaufenden Wellentäler der Mantel 20 hin sichtlich der Zwischenräume beim Geflecht,
Gewebe, Gestricke oder Gewirke 21 so zusammengeschoben, daß in den dortigen, innenseitigen
Wellentälern die metallischen Fasern sehr eng beieinanderliegen, ohne Bildung merklicher,
sonst vorhandener Zwischenräume dazwischen.
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Der Mantel 20 kann, ebenso wie der übrige Teil des Wellrohres 10,aus
einem Chrom-Nickel-legierten Stahl, z.B.
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der Güte 43.01 (V2A) bestehen. Beim Einformen des Mantels im Inneren
des Wellrohres in dessen Innenwellen ergibt sich, daß der Mantel 20 satt und paßgenau,
dabei formschlüssig, auf der- Innenfläche des innenseitig damit ausgekleideten Bereichs
des gewellten Abschnittes 13 aufsitzt. Die Wandstärke s2 des metallischen Mantels
20 kann kleiner sein als diejenige s1 des Wellrohrgrundkörpers (Fig. 3). Dadurch
und ohnehin bedingt durch das Geflecht, Gewebe, Gewirke oder Gestricke 21, aus dem
der Mantel 20 gebildet ist, werden die mechanischen Gütewerte und Verformungseigenschaften
des Wellrohrgrundkörpers nicht beeinträchtigt und nicht verändert. Ein so gleich
beim Umformen mit innenseitig eingeformter Mantel 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 hat ein sehr geringes Gewicht, das im Verhältnis zum sonstigen Gewicht des Wellrohres
10 praktisch nicht zu Buche schlägt. Außerdem ist ein derartiger Mantel 20 aus einem
Geflecht, Gewebe, Ge-
wirke oder Gestricke 21 oder auch, wie nicht
gezeigt ist, aus einem Metaligittermaterial, z.B. Streckmetall, kostengünstig.
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Auch seine Verformung durch Einformen in die Innenwellen des Wellrohres
erfordert keine größeren Umformkräfte und ist problemlos gleich mit zu bewerkstelligen.
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Vorteilhaft ist ferner, daß der innenseitig in die Innenwellen des
Wellrohres eingeformte Mantel 20 von außen überhaupt nicht sichtbar ist und weder
äußeren Kräften noch sonstigen äußeren Einwirkungen, wie Feuchtigkeit, korrodierenden
Salzen oder dergleichen' ausgesetzt ist.
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Durch die Einformung des Mantels 20 in die Innenwellen im Inneren
des Wellrohres ist der Mantel 20 geschützt untergebracht. Dies erhöht dessen Lebensdauer
und damit die Lebensdauer des gesamten Wellrohres.
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Von Vorteil ist ferner, daß die Zwischenräume zwischen dem innen eingeformten
Mantel 20 einerseits und der Innenfläche des Wellrohres andererseits immer gut in
Bezug auf das hindurchströmende Medium belüftet sind und mit diesem in Kontakt kommen.
Es können sich keine Hohlräume zwischen dem Mantel 20 einerseits und dem innenseitig
damit bedeckten gewellten Abschnitt 13 andererseits ausbilden, in denen sich etwa
Feuchtigkeit ansammeln könnte oder in denen ein Temperaturstau mit Temperaturspitzen
vorkommen könnte.
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Vielmehr sorgt das hindurchströmende Medium, insbesondere bei Kraftfahrzeug-Auspuffleitungen
das hindurchströmende heiße Abgas, dafür, daß das gesamte Innere des Wellrohres,
also auch der Zwischenbereich zwischen dem Mantel 20 und den Innenseiten des gewellten
Abschnittes 13, vom Strömungsmedium beaufschlagt und gut belüftet wird. Ein weiterer
Vorteil liegt darin,daß der Mantel 20 die Bewegung des gewellten Abschnittes 13
weder in Achsrichtung noch quer dazu behindert. Der gewellte Abschnitt 13 ist nach
wie vor viel mehr frei beweglich. Durch Verformung des Materials
des
Mantels 20 sowie durch gegenseitige Reibung wird Schwingungsenergie vernichtet.
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- L e e r s e i t e -