DE3424704C2 - - Google Patents

Description

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 metalli­ schen Mantel versehen ist, der im Inneren des Wellrohres angeordnet ist.

Bei einem bekannten Wellrohr dieser Art (US-PS 29 34 095) erstreckt sich der metallische Mantel über die gesamte Länge des Wellrohres in dessen Inneren. Der Mantel besteht aus einem zylindrischen Rohr­ teil, der aus einem Fasergeflecht, z. B. aus Metalldraht, gebildet ist und endseitig an ungewellten Rohrstutzen fest angebracht ist, an denen auch der gewellte Abschnitt befestigt ist, wobei die un­ gewellten Rohrstutzen daran befestigte Befestigungsflansche tragen. Der innere metallische Mantel liegt mit Berührungskontakt von innen her an den einzelnen Wellen des gewellten Abschnittes an, ohne in sonstiger Weise damit fest verbunden zu sein. Durch diesen inneren Mantel soll ein durch die nach innen offenen Wellen be­ dingter Druckabfall beim hindurchströmenden Medium reduziert werden. Ferner sollen etwaige Turbulenzen des hindurchströmenden Mediums und ferner Schwingungen des Wellrohres reduziert werden. Von Nachteil ist, daß der innere Mantel in relativ auf­ wendiger Weise befestigt werden muß und im übrigen auf den Flächenbereichen, die keine Abstützung im Bereich des gewellten Abschnittes erfahren, verstärkt dem Angriff des das Wellrohr passierenden Mediums ausgesetzt ist, so daß verstärkt in diesen Bereichen Verformungen mit einhergehenden Schäden auftreten können. Dort, wo in Umfangsrichtung betrachtet ein etwa linienförmiger Be­ rührungskontakt zwischen dem metallischen Mantel und den Wellen des gewellten Abschnittes besteht, besteht in er­ höhtem Maße aufgrund der im Betrieb herrschenden Schwingungen eine Reibungsbeanspruchung, da sich der ge­ wellte Abschnitt relativ zum inneren Mantel in diesen Bereichen bewegen kann. Diese erhöhte Reibung birgt die Gefahr erhöhten Reibungsverschleißes des inneren Mantels in sich. Insgesamt muß mit einer relativ kurzen Lebens­ dauer des metallischen Mantels gerechnet werden.

Es sind auch Wellrohre bekannt (DE-GM 81 37 649, DE-OS 32 19 360, DE-GM 83 34 872), bei denen sich der Mantel außen be­ findet. 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. Da­ durch 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 be­ dingt 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.

Besteht der Mantel aus einem metallenen Geflecht, Gewebe oder Gestricke, führt dies bei einem außen aufgeformten Mantel dieser Art auch zu Festigkeitsproblemen. Ein sol­ ches Material hat für sich keine ausreichende Eigenstei­ figkeit und eigene Festigkeit, um dauerhaft sicherzu­ stellen, daß bei der Aufformung auf die Außenseite des gewellten Abschnittes ein solcher Mantel auf Dauer seine geprägte Wellenform behält. Ein solcher Mantel ist also der Gefahr ausgesetzt, daß er sich im Laufe der Zeit lockert und dann klappert und eigene, seinerseits stören­ de Geräusche erzeugt oder sich je nach Lockerungsgrad völ­ lig vom Wellrohr ablöst und dann auf im Durchmesser klei­ nere Zylinderabschnitte der Rohrleitung wandert und dort erst recht Geräusche verursacht. Will man dies zuverläs­ sig verhindern, müßte ein solcher Mantel aus Sicherheits­ gründen daher mit dem Wellrohr mechanisch fest verbunden werden, zumindest punktuell, was aber den Aufwand wieder beträchtlich erhöhen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wellrohr der eingangs genannten Art so auszubilden, daß mit einfachen und kostengünstigen Mitteln die Eigenschaft als glocken­ ähnlich klingender Klangkörper mit relativ langem Nach­ halleffekt und als bei Schwingungsanregung störender Schallerreger beseitigt ist, dabei der metallische Man­ tel gegen äußere Einwirkungen geschützt ist und ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Befestigung möglichst dauer­ haft fest mit dem Wellrohr verbunden bleibt, und daß der Mantel zugleich relativ klein, leicht und kostengünstig gehalten ist.

Die Aufgabe ist bei einem Wellrohr der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Mantel der innenseitigen Kontur der Wellen des Wellrohres folgend in die Innenwellen des Well­ rohres 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 korrodierender Auf­ tausalze und dergleichen zuverlässig geschützt. Verhin­ dert 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 montagefreundlich. Man muß beim Hantieren nicht mehr besondere Vorsicht walten lassen, um den Mantel vor Beschädigung zu bewahren. Auch das äußere Erscheinungsbild des erfindungsgemäßen Wellroh­ res ist ansprechender. Durch die Einformung des Mantels im Inneren des Wellrohres ist der Mantel im Durchmesser kleiner als etwa bei Aufformung auf die äußere Umfangs­ fläche des Wellrohres. Mithin ist also eine gewisse Ma­ terialersparnis sowie Gewichtsreduzierung erreicht. Von Vorteil ist außerdem, daß der innen eingeformte Mantel vom durchströmenden Medium gleichmäßig und stark beauf­ schlagt ist, so daß sich Schmutznester oder Feuchtig­ keitsinseln 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 außer­ dem, daß ein innen eingeformter Mantel verglichen mit einem außen auf­ geprägten 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. 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 anschließen­ den 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.

Zugleich hat das erfindungsgemäße Wellrohr 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 z. B. aus DE-GM 81 37 649 bekannt.

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 ver­ stimmen, daß es verstummt. Zugleich ist ein solcher Mantel besonders leicht und ohne Notwendigkeit großer Verformungs­ kräfte im Inneren des Wellrohres, der innenseitigen Kon­ tur der Wellen des Wellrohres folgend, bereits bei der Herstellung des Wellrohres gleich mit einformbar. Wenn sich das Material dieses Mantels bei Temperaturbeanspru­ chung durch die im Wellrohr herrschenden Temperaturen ausdehnen sollte, führt dies - anders als bei einem auf die Außenseite des Wellrohres aufgeformten Mantel glei­ cher Art - nicht zur Aufhebung der Eigensteifigkeit und Festigkeit und Prägeform. Vielmehr hat die Drehung 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 ver­ festigt, statt zu lockern.

Von Vorteil kann es ferner sein, wenn der eingeformte Man­ tel aus einem ein Gitter, insbesondere ein rechteckiges oder rhombisches Gitter, aufweisenden Metallgittermaterial, z. B. Streckmetall, gebildet ist. Ein derartiger Mantel steht besonders kostengünstig zur Verfügung, da derartiges Mate­ rial 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. Dadurch wird das Gewicht des Wellrohres praktisch nicht, oder nur vernachlässigbar, vergrößert. Ebenso wie bei einem eingeformten Mantel aus einem Geflecht, Gewebe, Ge­ wirke oder Gestricke wird auch bei einem Mantel aus Metall­ gittermaterial die axiale und angulare Beweglichkeit des Wellrohres nicht gestört.

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.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische, zum Teil aufgebrochene Seitenansicht eines Wellrohres für z. B. Aus­ puffleitungen von Kraftfahrzeugen,

Fig. 2 und 3 jeweils einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie II-II bzw. III-III in Fig. 1.

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 Kraft­ fahrzeugen, wie überhaupt als ein strömendes Medium füh­ rendes Rohr bestimmt. Ein derartiges Wellrohr 10 gewähr­ leistet eine Nachgiebigkeit in axialer Richtung und auch quer dazu. Gerade deswege ist das Wellrohr 10 für Aus­ puffleitungen oder auch z. B. für Lenkspindeln von Kraft­ fahrzeugen 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 Auspuff­ leitungen werden Bewegungen ausgeglichen, die zwischen der Brennkraftmaschine und der Auspuffleitung vorkommen und sonst nur durch komplizierte Gelenke zu beherrschen sind.

Das Wellrohr 10 besteht aus Metall, hierbei vorzugsweise aus einem hochwertigen Chrom-Nickel-legierten Stahl, z. B. der Güte 43.01 (V2A). Es weist an beiden Enden jeweils einen ungewellten Rohrstutze 11 und 12 und zwischen bei­ den einen gewellten Abschnitt 13 auf, der hier z. B. ins­ gesamt 16 Wellen besitzt, die alle gleich gestaltet und zumindest im wesentlichen rechtwinklig zur Längsmittel­ achse 14 ausgerichtet sind. Die beiden Rohrstutzen 11, 12 sind mit beispielsweise zwei diametral gegenüberliegenden Längsschlitzen 5 bzw. 16 versehen, die zum Ende hin offen sind.

Erfahrungen haben gezeigt, daß ein einwandiges Wellrohr dieser Art ein Schallerreger ist, und z. B. eingebaut in Auspuffleitungen, dadurch aufklingen kann, daß es entwe­ der durch Körperschall direkt oder durch Schwingungen des hindurchgehenden Mediums, die sich auf das Wellrohr über­ tragen, indirekt zu Schwingungen angeregt wird. Diese Pro­ blematik ist bekannt (DE-GM 81 37 649, 83 34 872). Das sich einstellende Klingen des Wellrohres wird als stören­ des Geräusch empfunden.

Das dargestellte Wellrohr 10 schafft hier Abhilfe in be­ sonders einfacher und kostengünstiger Weise. Dies ge­ schieht durch einen sich über zumindest einen Teil der Länge des Abschnittes 13 erstreckenden metallischen Man­ tel 20, der beim gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem metallischen Geflecht, Gewebe, Gewirke oder Gestricke ge­ bildet ist, das schematisch mit 21 bezeichnet ist.

Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der metallische Mantel 20 statt dessen aus einem ein Gitter, insbesondere ein rechteckiges oder rhombisches Gitter, aufweisenden Metallgittermaterial, z. B. aus Streck­ metall, auch Rippenstreckmetall genannt.

Der metallische Mantel 20 erstreckt sich zumindest über einen mittleren Längenabschnitt des gewellten Abschnittes 13, der im Längsmittenbereich zwischen den beiden unge­ wellten Rohrstutzen 11, 12 liegt. Beim gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel hat der Mantel 20 die Axiallänge l. Er er­ streckt sich hier über die Länge von insgesamt 8 Wellen, wobei beidseitig zwischen dem Mantel 20 und dem endseiti­ gen Rohrstutzen 11 bzw. 12 jeweils vier Wellen des ge­ wellten Abschnittes frei bleiben, die nicht mit dem Mantel 20 versehen sind.

Die Besonderheit liegt darin, daß der Mantel 20 im Inneren des Wellrohres der innenseitigen Kontur der einzelnen Wel­ len 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 Innen­ fläche des Wellrohres ebenfalls wie ein Wellrohr verläuft und flächig nicht nur längs der Wellenflanken sondern auch, von innen gesehen, der Wellentäler und Wellenberge eng an­ liegt. 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 axi­ alen Enden des Mantels 20 innenseitig im Bereich der Wel­ lentäler enden. Dann werden diese Enden des innen einge­ formten Mantels 20 nicht vom durch das Wellrohr 10 strö­ mendem Medium beaufschlagt, weil sie sozusagen im Schatten der innenseitig radial vorstehenden Wellenberge verlaufen.

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, Ge­ stricke oder Gewirke 21 so zusammengeschoben, daß in den dortigen, innenseitigen Wellentälern die metallischen Fa­ sern sehr eng beieinanderliegen, ohne Bildung merklicher, sonst vorhandener Zwischenräume dazwischen.

Der Mantel 20 kann, ebenso wie der übrige Teil des Well­ rohre 10, aus einem Chrom-Nickel-legierten Stahl, z. B. 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 form­ schlüssig, auf der Innenfläche des innenseitig damit aus­ gekleideten Bereichs des gewellten Abschnittes 13 auf­ sitzt. Die Wandstärke s 2 des metallischen Mantels 20 kann kleiner sein als diejenige s 1 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 Ver­ formungseigenschaften des Wellrohrgrundkörpers nicht be­ einträchtigt und nicht verändert. Ein so gleich beim Um­ formen mit innenseitig eingeformter Mantel führt dazu, daß das Wellrohr 10 das eingangs erläuterte Klingverhalten ver­ liert. Schlägt man gegen das so gestaltete Wellrohr 10 von außen oder innen mit irgendwelchen Gegenständen oder wird es durch strömendes, pulsierendes Medium zum Schwingen an­ geregt, so ist praktisch keinerlei Schallerregung zu ver­ zeichnen, 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 Vor­ teilen. 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 Well­ rohres 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 Metallgittermaterial, z. B. Streckmaterial, kosten­ günstig.

Auch seine Verformung durch Einformen in die Innenwellen des Wellrohres erfordert keine größeren Umformkräfte und ist problemlos gleich mit zu bewerkstelligen.

Vorteilhaft ist ferner, daß der innenseitig in die Innen­ wellen 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. Durch die Einformung des Mantels 20 in die Innenwellen im Inneren des Wellrohres ist der Mantel 20 geschützt unter­ gebracht. Dies erhöht dessen Lebensdauer und damit die Lebensdauer des gesamten Wellrohres.

Von Vorteil ist ferner, daß die Zwischenräume zwischen dem innen eingeformten Mantel 20 einerseits und der Innenflä­ che 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. 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 Strö­ mungsmedium beaufschlagt und gut belüftet wird. Ein weite­ rer 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.

Claims (4)

1. Wellrohr, insbesondere für Auspuffleitungen von Kraftfahrzeu­ gen, dessen Grundkörper an beiden Enden vorzugsweise unge­ wellte Rohrstutzen (11, 12) und zwischen diesen den gewellten Abschnitt (13) aufweist, der mit einem sich zumindest über einen Teil seiner Länge erstreckenden metallischen Mantel (20) versehen ist, der im Inneren des Wellrohres (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der innenseitigen Kontur der Wellen des Wellrohres folgend in die Innenwellen des Wellrohres eingeformt ist.

2. Wellrohr nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der eingeformte Mantel (20) aus einem Geflecht, Gewebe, Gewirke oder Gestricke (21) gebildet ist.

3. Wellrohr nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der eingeformte Mantel (20) aus einem ein Gitter, insbesondere ein rechteckiges oder rhombisches Gitter, aufweisenden Metallgittermaterial, z. B. Streckmetall, gebil­ det ist.

4. Wellrohr nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeformte Mantel (20) sich zumindest über einen mittleren Längenabschnitt (l) des gewellten Abschnittes (13) erstreckt.