EP0022063A1 - Vorrichtung zum Ableiten der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

Vorrichtung zum Ableiten der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen und Verfahren zur Herstellung derselben Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a device for discharging the exhaust gases of internal combustion engines with at least one sleeve-like muffler comprising an exhaust pipe and forming an interior from at least two interconnected parts, the exhaust pipe possibly having perforations in the interior of the muffler and, if appropriate, sound absorbers being arranged.
  • They usually consist of steel, sheet steel or chrome steel sheet and in some cases are provided with a corrosion-protective surface coating.
  • the inventor has set itself the goal of developing a device of the type mentioned at the outset which is easy and inexpensive to manufacture, is light in weight, shows little susceptibility to corrosion and reduces the number of susceptible weld seams.
  • the sleeve parts of the muffler and possibly the exhaust pipe and / or the sound absorbers consist of aluminum and / or an aluminum alloy.
  • this design has the advantage that the durability of the device is significantly improved by the high corrosion resistance of the aluminum.
  • the lower mass of aluminum compared to the previously used manufacturing materials causes a significant reduction in the problems of vibration fracture.
  • the exhaust pipe is preferably produced by means of extrusion, the sound absorbers by means of cold extrusion or deep drawing or the like.
  • the inventive idea also includes that the Ab - gas pipe and / or optionally of the sound absorbers made of steel or chromium steel with the coating and is used only for the production of the sleeve parts of the silencer aluminum.
  • the sleeve parts consist of preferably extruded hollow bodies with cylindrical or Egyptian shapes, deep-drawing or a grain also being used as the production process combination of deep drawing and ironing techniques comes into question.
  • the sleeve parts are positively and / or non-positively connected to one another. This connection is preferably made radially to the longitudinal axis of the sleeve parts, since the seam is as short as possible and the vibrations can be better absorbed.
  • the sleeve parts are provided at the end with seamless tapering approaches which can be produced both during extrusion and during deep drawing.
  • a sleeve, which surrounds the exhaust pipe, is seamlessly molded onto each of these tapering approaches. This avoids the frequent breaking point between the muffler and the exhaust pipe, which usually consists of a weld seam in the known exhaust systems, and also increases the adhesion of the two parts to one another.
  • a coupling area is preferably formed, in which one sleeve part has a ring edge radially offset on an annular shoulder, against which the edge area of the other sleeve part rests on the inside or outside.
  • the ring shoulder serves as a slide-in limitation.
  • the profiling and thus the connection of the two sleeve parts by means of the Magneform process is carried out either by placing a workpiece with the desired profile on the inner surface of the muffler or by pre-profiling the inserted sleeve part. In both cases, the existing profile is transferred to the non-profiled part (s) by applying the Magneform tool.
  • Magneform process also allows an easy and inexpensive connection of the sleeves and the exhaust pipe, with an adhesive optionally being introduced between the two to produce an airtight seal.
  • a silencer R according to FIG. 2 consists of a sleeve 1 encompassing a tube 4, which can be dismantled into a sleeve part 2 with a wall 6 and a sleeve part 3 with a wall 7.
  • the sleeve parts 2, 3 can have a cylindrical or oval cross section Q, the wall 6 of the sleeve part 2 having a shoulder-like shoulder 9 at one end, through which the opening cross section Q of the sleeve part 2 is increased by approximately the size of a wall thickness and a coupling area B is formed. The sleeve part 3 is inserted into this coupling area B.
  • the opening cross section Q is reduced by tapering shoulders 16, which are followed by sleeves 10, on the inner wall 11 of which part of the tube wall 5 of the tube 4 abuts.
  • a workpiece 14 preferably made of steel, is placed on the inner wall 11 of the sleeve part 3, which has a profile 15 in the coupling region B, which has the walls 6 and 7 of the sleeve parts 2 and match 3.
  • Fig. 3 offers three connection options for both sleeve parts 2 and 3.
  • the wall 7 of the sleeve part 3 is pre-profiled, while the wall 6 of the sleeve part 2 adjusts to this profile or is adjusted by means of magnetic deformation.
  • connection of the two sleeve parts 2 and 3 is produced in a coupling area B 2 by welding or gluing.
  • connection can, however, also be made by laying together and gluing or the like of folded edges of the two sleeve parts 2 and 3 or by taking an impression 20 of the Sleeve part 3 engages in a groove 21 formed by the sleeve part 2.
  • the tube 4 has openings 12 within the interior space encompassed by both sleeve parts.
  • sound absorbers are arranged in the interior 13 - not shown - can also consist of known inserts and other muffler systems known today can also be used.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Ableiten der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen mit mindestens einem ein Abgasrohr umfangenden und einen Innenraum bildenden hülsenartigen Schalldämpfer aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Hülsenteilen (2, 3), oder je einen Hülsenund Bodenteil, wobei im Innenraum des Schalldämpfers das Abgasrohr (4) Perforationen aufweist und gegebenenfalls Schallabsorber angeordnet sind, bestehen die Hülsenteile (2, 3) des Schalldämpfers und gegebenenfalls das Abgasrohr (4) und/oder die Schallabsorber aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung. Die Hülsenteile (2, 3) des Schalldämpfers werden im Fliesspress-, Tiefzieh- oder einem ähnlichen Verfahren hergestellt und sind vorzugsweise radial zu ihrer Längsachse miteinander verbunden. Sie gehen endseitig nahtlos über Verjüngungsabsätze (16), in Manschetten (10) über, die das Abgasrohr (4) umgeben. Zur Verbindung der Hülsenteile (2, 3) und der Manschette (10) mit dem Abgasrohr (4) wird ein Kupplungsbereich gebildet, der mittels elektromagnetischen Kräften erzeugte Profilierungen aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ableiten der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen mit mindestens einem ein Abgasrohr umfangenden und einem Innenraum bildenden hülsenartigen Schalldämpfer aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen, wobei im Innenraum des Schalldämpfers das Abgasrohr unter Umständen Perforationen aufweist und gegebenenfalls Schallabsorber angeordnet sind.
  • Auspuffanlagen sind für die meisten Arten von Verbrennungsmotoren bekannt und in einer Vielzahl von Formen und Ausprägungen auf dem Markt erhältlich.
  • Sie bestehen in der Regel aus Stahl, Stahlblech oder Chromstahl- blech und sind in einigen Fällen mit einer korrosionsschützenden Oberflächenbeschichtung versehen.
  • Trotz Korrosionsschutz bleibt die Lebensdauer dieser bekannten Auspuffanlagen ungenügend, da zum einen der verwendete Stahl korrosionsanfällig ist, das Gewicht der Anlage wesentlich erhöht und so Schwingungsbruchprobleme mit sich bringt; zum anderen werden die Auspuffanlagen beim Zusammenbau in der Regel mit einigen Schweissnähten versehen, die besonders bruch-und rissanfällig sind. Diese Anfälligkeit betrifft vor allem die in der Regel geschweisste Verbindung von Schalldämpfer und Abgasrohr, da dort die negativen Auswirkungen der Schwingung am grössten sind.
  • Verbesserungen am Stahl bezüglich dieser Nachteile, sei es durch eine Beimengung eines Legierungsstoffes oder eine Beschichtung, verteuern aber die Herstellung wiederum wesentlich, während die erreichten Vorteile gering sind.
  • Der Erfinder hat sich zum Ziel gesetzt, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu entwickeln, die leicht und preisgünstig herzustellen ist, ein geringes Gewicht aufweist, wenig Korrosionsanfälligkeit zeigt und die Anzahl der anfälligen Schweissnähte reduziert.
  • Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch bewerkstelligt, dass die Hülsenteile des Schalldämpfers und gegebenenfalls das Abgasrohr und/oder die Schallabsorber aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung bestehen.
  • Diese Ausführung bringt zum einen den Vorteil mit, dass durch die hohe Korrosionbeständigkeit des Aluminiums die Lebensdauer der Vorrichtung wesentlich verbessert wird. Zum anderen bewirkt die gegenüber den bisher verwendeten Herstellungsstoffen geringere Masse von Aluminium eine erhebliche Verminderung der Schwingungsbruchprobleme.
  • Aluminium und seine Legierungen sind ausserdem besonders gut verformbar, sodass auch die Herstellung kostengünstig erfolgt. Das Abgasrohr wird vorzugsweise mittels Strangpressen, die Schallabsorber mittels Kalt-Fliesspressen oder Tiefziehen oder dergleichen hergestellt.
  • Der erfindungsgemässe Gedanke umfasst aber auch, dass das Ab- gasrohr und/oder die Schallabsorber aus Stahl oder Chromstahl gegebenenfalls mit Beschichtung bestehen und nur zur Herstellung der Hülsenteile des Schalldämpfers Aluminium verwendet wird.
  • Die Hülsenteile bestehen aus vorzugsweise fliessgepressten Hohlkörpern mit zylindrischen oder elyptischen Formen, wobei als Herstellungsverfahren auch die Tiefziehung oder eine Kombination von Tiefzieh- und Abstreckungstechniken in Frage kommt. Die Hülsenteile sind form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden. Vorzugsweise geschieht diese Verbindung radial zur Längsachse der Hülsenteile, da damit die Nahtstelle eine möglichst geringe Länge aufweist und die Schwingungen besser abgefangen werden können.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, die Hülsenteile endseitig mit nahtlosen Verjüngungsansätze zu versehen, die sowohl beim Fliesspressen als auch beim Tiefziehen erzeugt werden können. An diese Verjüngungsansätze ist jeweils nahtlos eine Manschette angeformt, welche das Abgasrohr umgibt. Dadurch wird diehäufige Bruchstelle zwischen Schalldämpfer und Abgasrohr, die bei den bekannten Auspuffanlagen in der Regel aus einer Schweissnaht besteht, umgangen und zudem die Haftfähigkeit beider Teile zueinander erhöht.
  • Zur Verbindung der Hülsenteile wird vorzugsweise ein Kupplungsbereich gebildet, in dem ein Hülsenteil einen an einer Ringschulter radial versetzten Ringrand aufweist, dem der Randbereich des anderen Hülsenteiles innen oder aussen anliegt. Dabei dient die Ringschulter als Einschubbegrenzung.
  • An Stelle der erwähnten 2 Hülsenteile kann auch nur ein Hülsenteil und ein Bodenteil verwendet werden. Die Teile können nach erwähnter Art hergestellt und verbunden werden.
  • Als besonders vorteilhaft erweist sich für die Verbindung beider Hülsenteile miteinander, für die Verbindung der Hülsenteile bzw. des Schalldämpfers mit dem Abgasrohr und/oder für die Verbindung der Schallabsorber mit dem Abgasrohr bzw. den Hülsenteilen die Anwendung des sogenannten Magneform-Verfahrens. Bei diesem Verfahren wird in einem Ladegerät elektrische Energie gespeichert und einem Werkzeug zugeführt, das dadurch für die Dauer von ca. 10 - 20 Mikrosekunden ein magnetisches Feld mit magnetischen Kräften von bis zu 50 000 PSI erzeugen kann und elektrisch leitendes Metall verformt.
  • Die Profilierung und damit Verbindung beider Hülsenteile mittels des Magneform-Verfahrens erfolgt entweder durch Anlegen eines mit dem gewünschten Profil versehenen Werkstückes an die Innenfläche des Schalldämpfers oder durch Vprprofilieruns des eingeschobenen Hülsenteils. In beiden Fällen wird durch Anlegung des Magneform-Werkzeuges das vorhandene Profil auf den bzw. die nichtprofilierten Teile übertragen.
  • Es ist aber auch vorgesehen, die Hülsenteile zu verkleben oder zu verschweissen bzw. durch Falzbildung oder Nut- und Federbildung zu verbinden.
  • Die Verwendung des Magneform-Verfahrens erlaubt auch eine leichte und günstige Verbindung von Manschetten und Abgasrohr,wobei gegenbenenfalls zur Herstellung eines luftdichten Abschlusses ein Klebstoff zwischen beiden eingebracht ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter-Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
    • Fig.l einen Querschnitt durch einen Teil einer Auspuffanlage, geschnitten nach Linie I - I in Fig. 2
    • Fig.2 eine Seitenansicht eines Schalldämpfers, teilweise geschnitten nach Linie II - II in Fig. 1
    • Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 in vier Ausführungsbeispielen.
  • Ein Schalldämpfer R besteht nach Fig. 2 aus einer ein Rohr 4 umfangenden Hülse 1, welche in einen Hülsenteil 2 mit einer Wandung 6 und einem Hülsenteil 3 mit einer Wandung 7 zerlegbar ist.
  • Die Hülsenteile 2,3 können einen zylindrischen oder ovalen Querschnitt Q besitzen, wobei die Wandung 6 des Hülsenteils 2 einends einen schulterartigen Absatz 9 aufweist, durch welchen der Oeffnungsquerschnitt Q des Hülsenteils 2 um etwa das Mass einer Wandstärke vergrössert und ein Kupplungsbereich B gebildet wird. In diesen Kupplungsbereich B ist das Hülsenteil 3 eingeschoben.
  • An dem jeweils vom Kupplungsbereich B fernen Ende der Hülsenteile 2 und 3 verkleinert sich der Oeffnungsquerschnitt Q durch Verjüngungsabsätze 16, denen Maschetten 10 folgen, an deren Innenwandung 11 ein Teil der Rohrwandung 5 des Rohres 4 anliegt.
  • Zwecks Verbindung beider Hülsenteile 2 und 3 mittels z.B eines Magneform-Verfahrens wird an die Innenwandung 11 des Hülsenteils 3 ein Werkstück 14, vorzugsweise aus Stahl, angelegt, das im Kupplungsbereich B eine Profilierung 15 aufweist, der sich die Wandungen 6 und 7 der Hülsenteile 2 und 3 angleichen.
  • Fig. 3 bietet drei Verbindungsmöglichkeiten beider Hülsenteile 2 und 3 an.
  • Bei einem Kupplungsbereich B1 ist die Wandung 7 des Hülsenteils 3 vorprofiliert, während sich die Wandung 6 des Hülsenteils 2 diesem Profil angleicht bzw. mittels Magneverformung angeglichen wird.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiels wird die Verbindung beider Hülsenteile 2 und 3 in einem Kupplungsbereich B2 durch Schweissen oder Verkleben hergestellt.
  • Die Verbindung kann aber auch durch ein Aneinanderlegen und Verkleben oder dergleichen von umgefalzten Kanten der beiden Hülsenteile 2 und 3 erfolgen oder indem eine Abformung 20 des Hülsenteils 3 in eine vom Hülsenteil 2 gebildete Nut 21 eingreift.
  • Das Rohr 4 weist innerhalb des von beiden Hülsenteilen umfangenen Innenraum 13 Durchbrüche 12 auf. Am Rohr 4 und den Wandungen 6,7 sind im Innenraum 13 - nicht dargestellte - Schallabsorber angeordnet, welche z.B. auch aus bekannten Einlagen bestehen können im weiteren können auch andere heute bekannte Schalldämpfersysteme zur Anwendung kommen.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Ableiten der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen mit mindestens einem ein Abgasrohr umfangenden und einen Innenraum bildenden hülsenartigen Schalldämpfer aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen, wobei im Innenraum des Schalldämpfers das Abgasrohr Perforationen aufweist und gegebenenfalls Schallabsorber angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hülsenteile (2,3) des Schalldämpfers (R) und gegebenenfalls das Abgasrohr (4) und/oder die Schallabsorber aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung bestehen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsenteile (2,3) aus fliessgepressten oder tiefgezogenen bzw. tiefgezogenen abgestreckten Hohlkörpern bestehen sowie formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden und mittels Manschetten (10) an das Abgasrohr (4) angelegt sind, welche durch endseitige nahtlose Verjüngungsansätze (16) an den Hohlkörper angeformt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsenteile (2,3) radial zu ihrer Längsachse (17) und dem Abgasrohr (4) miteinander verbunden sind.
4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Hülsenteile (2,3) in einem Kupplungsbereich (B) besteht, in welchem eines der Hülsenteile mit einem an einer Ringschulter (9) radial versetzten Ringrand dem Randbereich des anderen konzentrischen Hülsenteiles innen oder aussen anliegt und die Ringschulter (9) als Einschubbegrenzung dient.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Hülsenteile (2,3) aus einer mittels elektromagnetischen Kräften erzeugten Profilierung (15) des Kupplungsbereiches (B, B1) besteht, wobei gegebenenfalls an einer Innenwandung (11) eines Hülsenteiles (3) ein Werkstück (14) mit Profilierung angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Hülsenteile (2,3) aus einer Schweissung oder Verklebung im Kupplungsbereich (B2) besteht.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenteil (3) mit einer Abformung (20) in eine Nut (21) des Hülsenteiles (2) eingreift.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschetten (10) am Rohr (4) mittels Profilierung durch elektromagnetische Kräfte festgelegt ist.
9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallabsorber am Abgasrohr (4) und/oder an den Hülsenteilen (2,3) mittels Profilierung durch elektromagnetische Kräfte angebracht sind.
EP80810177A 1979-06-06 1980-05-27 Vorrichtung zum Ableiten der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen und Verfahren zur Herstellung derselben Expired EP0022063B1 (de)

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