EP1099829B1

EP1099829B1 - Schalldämpfereinsatz

Info

Publication number: EP1099829B1
Application number: EP00124521A
Authority: EP
Inventors: Roland Kess
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 2000-11-09
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2020-11-09
Also published as: DE10055535A1; EP1099829A2; ES2255937T3; ATE316606T1; EP1099829A3; DE29919767U1; DE50012121D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dämpfereinsatz gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Insbesondere importierte Auspuffanlagen, auch solche von importierten Motorrädern erfüllen vielfach nicht die vorgeschriebenen Grenzwerte hinsichtlich Lärmemission, so dass dann eine Umrüstung notwendig wird. Dies ist nicht nur teuer, sondern wird in vielen Fällen wegen der Beeinträchtigung des ursprünglichen optischen Erscheinungsbildes z.B. eines Motorrades nur ungern vorgenommen.
Aus der US 3,545,565, der US 3,710,891 sowie der US 4,550,799 sind Schalldämpfer mit einem Dämpfereinsatz bekannt, wobei der Dämpfereinsatz eine mit dem Einlass verbundene erste Kammer sowie eine zu dem Auslass führende und von der ersten Kammer getrennte zweite Kammer aufweist. Die Kammern sind von einer Expansionskammer umgeben, die durch eine Vielzahl von kleinen Öffnungen mit den Kammern in Verbindung steht.
Aus der EP 0 084 598 A1 ist ein Schalldämpfer für Druckluftgeräte mit einem Schalldämpfereinsatz bekannt. Der Schalldämpfer weist zwei nacheinander angeordnete und getrennte Kammern auf, die jeweils durch eine Durchbrechung mit einer Expansionskammer verbunden sind.
In der GB 146 378 ist ein Schalldämpfer für Auspuffanlagen offenbart.
Aus der DE 198 06 219 A1 ist ein Motorradschalldämpfer mit einer Verstellplatte bekannt. Die Verstellplatte weist mehrere Bohrungen auf, die mit einem zentralen Auslass des Schalldämpfers in Verbindung stehen. Zur Lautstärkeeinstellung des Schalldämpfers ist ein Teil der Bohrungen verschließbar. Nachteilig bei einem derartigen Schalldämpfer ist, dass die Leistung des Motorrades stark reduziert wird.
Aus der US 4,751,980 ist bekannt, den Auslass eines Schalldämpfers mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden und voneinander beabstandeten Scheiben zu versehen. Die Scheiben weisen jeweils eine mittige Öffnung auf, so dass der Abgasstrom an Auslassöffnungen austritt, die zwischen benachbarten Scheiben an deren Umfang gebildet sind.
Aus der US 5,767,459 ist ein Schalldämpfer für eine Druckluftvorrichtung bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Dämpfungselement aufzuzeigen, welches sich ohne Änderung des ursprünglichen optischen Erscheinungsbildes der Auspuffanlage eines Motorrades in diese integrieren lässt und darüber hinaus trotz Einhaltung der vorgeschriebenen Grenzwerte beim Fahren auch den von Bikern gewünschten "Sound" vermittelt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Dämpfereinsatz entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Der erfindungsgemäße Dämpfereinsatz lässt sich problemlos in bereits vorhandene Auspuffanlagen bzw. deren Töpfe nachrüsten. Der erfindungsgemäße Dämpfereinsatz kann aber auch bereits beim Hersteller in einem Auspufftopf eingebaut werden, ohne dass dadurch das originäre optische Erscheinungsbild beeinträchtigt wird. Der Dämpfereinsatz ist also Nachrüstteil oder Bestandteil eines Auspufftopfes.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: in vereinfachter Darstellung und im Längsschnitt zur allgemeinen Erläuterung einen Dämpfereinsatz, der nicht Gegenstand der Erfindung ist;
Fig. 2: einen Schnitt entsprechend der Linie I - I der Figur 1;
Fig. 3 und 4: jeweils im Längsschnitt ein Dämpfereinsatz der Figuren 1 und 2 in einem Auspufftopf eines Motorrades montiert;
Fig. 5: in vereinfachter Darstellung und im Längsschnitt einen Dämpfereinsatz gemäß der Erfindung;
Fig. 6 - 8: in verschiedenen Darstellungen, auch im Schnitt das rückwärtige Ende des Dämpfereinsatzes der Fig. 5 mit Verstellplatte.

Der in den Figuren 1 - 4 allgemein mit 1 bezeichnete Dämpfereinsatz besteht u.a. aus einem inneren, mit seiner Achse achsgleich mit der Längsachse L des Dämpfereinsatzes angeordneten Strömungsrohr 2, welches beidendig offen ist und in der Mitte durch ein Prallblech 3 in zwei durch das Prallblech 3 gegeneinander abgedichtete bzw. getrennte Abschnitte 2' und 2" unterteilt ist. Das eine Ende, d.h. das dem Prallblech 3 entfernt liegende Ende des Abschnitts 2' ist über ein beidendig offenes Reduzierstück 4 mit dem von einem weiteren Reduzierstück 5 gebildeten . Einlass 6 verbunden, über den der Dämpfungseinsatz 1 an ein nicht dargestelltes Auspuffrohr bzw. an einen Auspuffkrümmer beispielsweise eines Motorrades anschließbar ist.
Das Strömungsrohr 2 ist konzentrisch von einem äußeren Expansionsrohr 7 umgeben, und zwar derart, dass zwischen der Außenfläche des Strömungsrohres 2 und der Innenfläche des Expansionsrohres 7 ein die Längsachse L konzentrisch umschließender Ringkanal 8 gebildet ist. Dieser Ringkanal ist beidendig verschlossen, und zwar an dem einen, in der Figur 1 rechten Ende durch die dort dicht miteinander und mit dem Strömungsrohr 2 sowie Expansionsrohr 7 verbundenen Reduzierstücke 4 und 5 und am anderen, in der Figur 1 linken Ende durch ein kreisscheibenartiges Endstück 9, welches in einer Ebene senkrecht zur Längsachse L angeordnet ist und mit welchem die dortigen Enden des Strömungsrohres 2 und des Expansionsrohres 7 dicht verbunden sind. Das mit seiner Achse achsgleich mit Längsachse L angeordnete Endstück 9 besitzt einen Außendurchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Expansionsrohres 7, so dass das Endstück 9 mit seinem Rand 10 radial über das Expansionsrohr 7 vorsteht.
Das Endstück 9 ist napfartig ausgebildet, d.h. der Rand 10 ist von einem die Längsachse L konzentrisch umschließenden hohlzylinderförmigen Wandabschnitt gebildet.- In der Mitte besitzt das Abschtüssstück 9 eine Öffnung 11, durch die dasdortige Ende des Abschnittes 2" offen ist.
In der Nähe des Prallbleches 3 ist das Strömungsrohr 2 beidseitig von diesem Prallblech perforiert, d.h. mit einer Vielzahl von Öffnungen 12 versehen, über die der Innenraum der Abschnitte 2' und 2" jeweils mit dem Ringkanal 8 in Verbindung steht. Wie dargestellt ist, ist die Anzahl der Öffnungen 12 am Abschnitt 2' größer als die entsprechende Anzahl am Abschnitt 2", d.h. die von den Öffnungen 12 gebildete Perforation erstreckt sich ausgehend vom Prallblech 3 in axialer Richtung am Abschnitt 2' über eine größere Länge als am Abschnitt 2".
Zumindest in einem Teilbereich ist auch das äußere Expansionsrohr 7 mit einer von Öffnungen 13 gebildeten Perforation versehen.
An der dem Krümmungsrohr 2 und Expansionsrohr 7 abgewandten Seite ist am Endstück 9 eine Vielzahl von kreisscheibenförmigen Scheiben 14 angeordnet, die jeweils den gleichen Außendurchmesser aufweisen und mit ihren Achsen achsgleich mit der Längsachse L orientiert sind. Die Scheiben 14 sind an Bolzen 15 befestigt, die in entsprechende Gewinde am Endstück 9 eingeschraubt sind. Zwischen dem Endstück 9 und der benachbarten Scheibe 14, zwischen den Scheiben 14 und auch zwischen der dem Endstück 9 am weitesten entfernt liegenden Scheibe 14 und einer an den Bolzen 15 gehaltenen Abschlussscheibe 16 sind Abstandhalter vorgesehen, die einen Abstand zwischen den Scheiben 14 sowie zwischen der ersten Scheibe 14 und dem Endstück 9 und der letzten Scheibe 14 und der Abschlussscheibe 16 sicherstellen. Die Scheiben 14 und die Abschlussscheibe 16 sind jeweils mit einem tellerrandartigen kegelstumpfförmigen Randbereich versehen, so dass sich zwischen diesen Scheiben schlitz- bzw. ringförmige Auslässe 17 ergeben, die bei der Schnittdarstellung der Figur 1 mit ihrer Achse einen Winkel mit Längsachse L einschließen, der kleiner als 90° ist und sich zu der Rückseite des Dämpfungseinsatzes 1, d.h. zu der Abschlussscheibe 16 hin öffnet.
Die einzelnen Scheiben 14 sind mit Öffnungen 18 versehen, so dass das aus dem Abschnitt 2" durch die Öffnung 11 des Endstückes 9 in die von den Scheiben 14 gebildete Scheibenanordnung 19 strömende Abgas an der Vielzahl der ringschlitzartigen Öffnungen 18 austreten kann.
Die Figur 3 zeigf den Einbauzustand des Dämpfereinsatzes 1 in einem im wesentlichen kreiszylinderförmigen Dämpfer bzw. Dämpfertopf 20 eines Motorrad-Auspuffs; Der Dämpfereinsatz 1 ist so eingebaut, dass der Einlass 6 mit dem Einlass 21 verbunden ist, über den der Topf 20 an den nicht dargestellten Auspuffkrümmer angeschlossen ist. Der Topf 20 besitzt einen Innen- und Außendurchmesser, der wesentlich größer ist als der Außendurchmesser des Expansionsrohres 7. Der Innendurchmesser des Topfes 20 entspricht dem Außendurchmesser, den das Endstück 9 am Rand 10 aufweist, so dass der Dämpfereinsatz 1 an seinem dem Einlass 6 entfernt liegenden Ende durch das Endstück 9 mit seiner Achse L achsgleich mit der Achse des Topfes 20 in diesem gehalten und auch axial fixiert ist. Die Scheibenanordnung 19 befindet sich am offenen Ende des Topfes 20, allerdings innerhalb dieses Topfes.
Der das Expansionsrohr 7 umgebende Ringraum zwischen der Außenfläche dieses Rohres und der Innenfläche des Topfes 20 ist mit einem schallabsorbierenden Material 23, beispielsweise mit Glas- oder Steinwolle ausgefüllt.
Das Dämpfungselement 1 wirkt in diesem in der Figur 3 dargestellten montierten Zustand einerseits als Expansions-Dämpfer und andererseits auch als Absorbtionsdämpfer. Das Abgas gelangt über den Topf-Anschluss 21 und den Einlass 6 in den Abschnitt 2' des Strömungsrohres 2, wird dann zumindest teilweise am Prallblech 3 reflektiert und tritt durch die Perforation 12 im Abschnitt 2' in die das Strömungsrohr 2 umgebende Expansionskammer 8, wo eine Expansion des Gases und hiermit verbunden eine Schalldämpfung durch Expansion sowie gleichzeitig durch die Perforation 13 in Verbindung mit dem Absorbtionsmaterial 23 auch durch Absorbtion erfolgt. Aus dem Expansionsraum 8 gelangt das Abgas dann durch die Perforation 12 am Abschnitt 2" in diesen Abschnitt, und zwar unter nochmaliger Expansion, bevor das Abgas dann über die Scheibenanordnung 19 an den Auslass 22 des Topfes 20 gelangt.
Der Dämpfereinsatz 1 hat somit den Vorteil, dass unter Beibehaltung der äußeren Form bzw. des Designs der Auspuffanlage und dabei insbesondere des Topfes 20 die durch die gesetzlichen Bestimmungen vorgeschriebenen Schalldämpfungswerte problemlos erreicht werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Dämpfereinsatz 1 jederzeit nachgerüstet werden kann.
Die Figur 4 zeigt den Einbau des Dämpfereinsatzes 1 in einem Topf 20a, dessen Durchmesser sich kegelstumpfförmig vom Anschluss 21 a zum Auslass 22a hin vergrößert. Der zwischen der Außenfläche des Expansionsrohres 7 und der Innenfläche des Topfes 20a gebildete Ring-Raum mit einer zum Auslass 22a hin zunehmender Breite ist wiederum mit dem Absorbtionsmaterial 23 ausgefüllt. Mit dem scheibenartigen Endstück 9 stützt sich der Dämpfereinsatz 1 im Bereich des Auslasses 22a an der Innenfläche des Topfes 20a ab, so dass der Dämpfereinsatz 1 achsgleich mit der Achse des Topfes 20a in diesem gehalten ist. Die Scheibenanordnung 19 steht bei dieser Ausführung über den Auslass 22 des Topfes 20 nach außen vor.
Die Figur 5 zeigt in Teildarstellung einen dort allgemein mit 1c bezeichneten Dämpfereinsatz. Dieser besteht im wesentlichen aus einem äußeren Rohrstück 53, welches als Expansions- und Absorptionsrohr dem Expansions- oder Absorbtionsrohr 7 entspricht und einen Expansionsraum 54 bildet, in den ein dem Abschnitt 2" des Strömungsrohres 2 entsprechendes und mit einer Preislatte 55 verschlossenes Strömungsrohr 56 hineinreicht. Dieses ist achsgleich mit der Achse des Rohres 53 angeordnet, weist einen im Vergleich zum Innendurchmesser des Rohres 53 verkleinerten Außendurchmesser auf und ist mit seinem in der Figur 7 nicht sichtbaren rechten Ende im Verwendungsfall des Dämpfereinsatzes 1c mit dem Krümmer-Auslaß verbunden ist. Das Rohr 56, welches eine erste Kammer bildet, ist an seinem Umfang perforiert, d. h. mit einer Vielzahl von Öffnungen 57 versehen. In Achsrichtung des Rohres 53 gegenüber dem Rohr 56 versetzt ist ein weiteres Strömungsrohr 58 vorgesehen, welches eine zweite Kammer bildet, wiederum achsgleich mit der Achse des Rohres 53 angeordnet ist, einem im Vergleich zum Innendurchmesser des Rohres 53 verkleinerten Außendurchmesser aufweist und an seinem dem Rohr 56 zugewandten Ende mit einem spitz zulaufenden Abschnitt 59 (Prallkonus) verschlossen ist: Die beiden Enden 55 und 59 sind in Achsrichtung des Rohres 53 voneinander beabstandet.
Das Rohr 58 ist ebenfalls perforiert, d. h. es weist eine Vielzahl von Öffnungen 60 auf. Wie insbesondere die Figur 6 zeigt, führt das Rohr 58 mit seinem in der Figur 7 linken Ende an eine der Scheibenanordnung 19 entsprechende Scheibenanordnung 19a, d.h. an die mittige Öffnung 11 dieser Anordnung, so daß das Abgas aus dem Rohr 58 durch die Öffnungen 11 und die weiteren, in den Scheiben 14 der Scheibenanordnung 19a vorgesehenen Öffnungen 18 hindurchströmend schließlich an dem am Umfang der Scheibenanordnung 19a gebildeten schlitzförmigen Auslässen 17 austreten kann, wie dies auch bereits für den Austritt des Abgases aus dem Strömungsrohrabschnitt 2" des Dämpfereinsatzes 1 beschrieben wurde.
Eine Besonderheit der in der Figur 6 mit 19a bezeichneten Scheibenanordnung besteht aber darin, dass zusätzliche zu der zentralen Öffnung 11 um die Achse L der Scheibenanordnung 19a verteilt und gegenüber den zentralen Öffnungen 11 radial nach außen versetzt zusätzliche Gasaustrittsöffnungen 61 vorgesehen sind, und zwar für einen Gasstrom aus dem zwischen einem äußeren Rohr 53 und einem Rohr 58 gebildeten und als Expansionskammer wirkenden Ringraum 62 in die Scheibenanordnung 19a bzw. in die zwischen den Scheiben 14 gebildeten Teilräume. Durch eine Verstellplatte 63, die um einen vorgegebenen Schwenkwinkel um die Achse L der Scheibenanordnung 19a hin- und herschwenkbar ist und an ihrem Umfang einen wegstehenden Verstellhebel 64 bildet, sind die zusätzlichen Gasdurchtrittsöffnungen 61 ganz oder teilweise verschließbar. Die Verstellplatte 63 besitzt hierzu Steueröffnungen 65, die in einer Extremstellung der Verstellplatte 63 (Fig. 6) deckungsgleich mit jeweils einer Gasdurchtrittsöffnung 61 liegen und in der anderen Extremstellung der Verstellplatte 63 (Fig. 7) jeweils gegenüber den Gasdurchtrittsöffnungen 61 derart versetzt sind, dass letztere durch die Verstellplatte 63 vollständig verschlossen sind, wobei in Zwischenstellungen die Gasdurchtrittsöffnungen 61 teilweise geöffnet sind.
Der Abgasstrom führt bei dem Dämpfereinsatz 1c also unabhängig von der Stellung der Verstellplatte 63 aus der von dem Rohr 58 gebildeten Kammer durch die innenliegende Gasdurchtrittsöffnung 11 in die Scheibenanordnung 19a. Zusätzlich zu diesem ersten Abgasstrom ist ein weiterer Abgasstrom in die Scheibenanordnung 19a möglich, und zwar aus dem Ringraum 62 durch die äußeren Durchtrittsöffnungen 61, wobei dieser zweite Gasstrom durch Verstellen der Verstellplatte 63 eingestellt werden kann und damit insbesondere auch der Sound und der Abgasgegendruck der mit dem Dämpfereinsatz 1c versehenen Auspuffanlage.
Das Verstellen der Verstellplatte 63 ist nach einem Lösen der Schraubbolzen 15 möglich. Nach dem Festziehen dieser Schraubbolzen ist die Verstellplatte 63 in ihrer jeweiligen Einstellung fixiert. Im Verwendungsfall sind der Dämpfereinsatz 1c sowie die Scheibenanordnung 19a in dem äußeren Topf aufgenommen, der in der Figur 5 mit 20c bezeichnet ist und so ausgeführt ist, dass der Handgriff 64 zugänglich bleibt.

Bezugszeichenliste

1, 1c: Dämpfereinsatz
2: Strömungsrohr
2', 2": Strömungsrohrabschnitt
3: Prallblech
4, 5: Reduzierstück
6: Einlass
7: Expansions- oder Absorbtionsrohr
8: Ring-, Kanal- oder Expansionsraum
9: Endstück
10: Rand
11: Öffnung
12, 13: Perforierung
14: Scheibe
15: Bolzen, Schraube
16: Abschlussscheibe oder Abschlusskappe
17: Auslass
18: Scheibenöffnung
19, 19a: Scheibenanordnung
20, 20a, 20b, 20c: Topf
21, 21a, 21b: Anschluss
22, 22a: Auslass
23: Absorbtionsmaterial
53: Expansionsrohr
54: Expansionsraum
55: Prallplatte
56: Rohrstück, Strömungsrohr
57: Öffnung bzw. Perforation
58: Rohrstück, Strömungsrohr
59: verschlossenes Ende, Prallkonus
60: Perforation bzw. Öffnung
61: Gasdurchtrittsöffnung
62: Ringraum, Expansionskammer
63: Verstellplatte
64: Verstellhebel
65: Steueröffnung
L: Längsachse

Claims

Dämpfereinsatz zur Verwendung in Auspuffanlagen bzw. Auspufftöpfen von Fahrzeugen, insbesondere Motorrädern,
a. mit einem Einlass (6) und mit einem Auslass (19; 19a),

b. mit einer mit dem Einlass (6) verbundenen ersten Kammer (2'; 56) und mit einer an den Auslass (19; 19a) führenden zweiten Kammer (2"; 58),
i. die in einer Längsrichtung (L) des Dämpfereinsatzes aufeinander folgend und voneinander getrennt vorgesehen sind,

ii. wobei die zweite Kammer (2"; 58) mit dem Auslass (19; 19a) über eine konzentrisch zu der Längsrichtung (L) angeordnete zentrale Öffnung (11) in Verbindung steht,

c. mit einer die beiden Kammern (2', 2"; 56, 58) zumindest in einem Teilbereich umschließenden Expansionskammer (8; 62),
i. mit der wenigstens eine der Kammern (2', 2"; 56, 58) über wenigstens einen von einer Vielzahl von Öffnungen (12) gebildeten perforierten Abschnitt in Verbindung steht,

ii. wobei der Querschnitt dieser Öffnung (12) wesentlich kleiner ist als der Strömungsquerschnitt für das Abgas in den Kammern (2', 2"; 56, 58),

dadurch gekennzeichnet, dass

d. die Expansionskammer (8; 62) mit dem Auslass (19; 19a) über mindestens eine gegenüber der zentralen Öffnung (11) radial nach außen versetzte Gasaustrittsöffnung (61) in Verbindung steht, und

e. eine um die Längsrichtung (L) verschwenkbare Verstellplatte (63) zum zumindest teilweisen Verschließen der mindestens einen Gasaustrittsöffnung (61) vorgesehen ist.
Dämpfereinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellplatte (63) mindestens eine Steueröffnung (65) aufweist.
Dämpfereinsatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Steueröffnung (65) derart ausgebildet ist, dass diese in einer Extremstellung der Verstellplatte (63) deckungsgleich mit der mindestens einen Gasaustrittsöffnung (61) ist.
Dämpfereinsatz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Steueröffnung (65) derart ausgebildet ist, dass diese in einer Extremstellung der Verstellplatte (63) derart gegenüber der mindestens einen Gasaustrittsöffnung (61) versetzt ist, dass diese durch die Verstellplatte (63) vollständig verschlossen ist.
Dämpfereinsatz nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Steueröffnung (65) derart ausgebildet ist, dass diese in einer Zwischenstellung der Verstellplatte (63) derart gegenüber der mindestens einen Gasaustrittsöffnung (61) versetzt ist, dass diese teilweise geöffnet ist.
Dämpfereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Lösen und Festziehen der Verstellplatte (63) mindestens ein Schraubbolzen (15) vorgesehen ist.
Dämpfereinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellplatte (63) einen wegstehenden Verstellhebel (64) aufweist.