SE506516C2 - Avgasljuddämpare för motorfodon - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 506 516 2 komponenter blir lätta att montera och åtkomliga för demontering och service, och så att det finns tillräckligt utrymme för eventuell extrautrustning i eller vid fordonsramen, och givetvis också så att det går att montera påbyggnader, såsom lastflak, skåp eller liknande, på ramen, samtidigt som markfrigången för fordonen ändå blir tillräcklig.

En avgasljuddämpare måste ha en relativt stor volym för att ge effektiv ljuddämpning, vilket medför utrymmes- problem eftersom ljuddämparen oundvikligen inkräktar på det begränsade utrymme som står till förfogande för den utrustning och de komponenter som krävs på en lastbil.

För att utnyttja det tillgängliga utrymmet effektivt har lastbilstillverkare hittills ofta ansett sig nödsakade att använda en eller flera relativt långa, cylinderforma- de ljuddämpare, vilka då antingen monterats i vertikalt läge bakom fordonshytten eller i horisontellt läge under fordonet. Den relativt stora längden på sådana cylinderformade ljuddämpare gör att dessa blir relativt svårmonterade. Ytterligare ett problem i sammanhanget är också att det blir nödvändigt att montera ljuddämparen eller ljuddämparna på olika ställen på olika fordonstyper eftersom dessa är försedda med olika typer av utrymmesbegränsande utrustning. Detta har fått till följd att en fordonstillverkare i dag måste lagerhålla ett stort antal avgasrörvarianter och olika typer av upphängningsorgan för dessa, och en sådan lagerhållning är både utrymmeskrävande och dyrbar.

För att en standardiserad avgasljuddämparkonstruktion av viss typ och storlek skall kunna användas vid ramförsedda motorfordon av olika typer och storlekar, är det således av bland annat utrymmesskäl nödvändigt att ljuddämparen utgör en kompakt konstruktion som förmår åstadkomma effektiv ljuddämpning för olika motortyper och motor- 10 15 20 25 30 35 506 516 3 effekter. Av kostnadsskäl måste en sådan standardiserad ljuddämparkonstruktion också vara så utförd, att de i densamma ingående konstruktionsdelarna och komponenterna är lätta att tillverka, och möjliggör en enkel och snabb ihopmontering av ljuddämparen.

De kända ljuddämparna har emellertid en relativt kompli- cerad konstruktion med många ingående delar, vilket gör att ihopmonteringen av en sådan ljuddämpare kommer att omfatta många monteringssteg vilket gör den både tids- krävande och kostnadskrävande.

I svenska utläggningsskriften 351 696 beskrivs en ickecylindrisk ljuddämpare för förbränningsmotorer, vilken består av ett ihåligt hus bildat av två identiskt lika, på det hela taget skålformade husdelar i stansad plåt. Eftersom ljuddämparhuset i detta fall uppvisar oval längssektion (se fig. 1-2 respektive fig. 6-7 i utläggningsskríften) är det inte möjligt att med en sådan ljuddämpare effektivt utnyttja tillgänligt utrymme på fordonsramen. u E.. u: å] Uppfinningens primära ändamål är att åstadkomma en avgasljuddämpare för fordonsramförsedda motorfordon, vilket avgasljuddämpare är så utformad, att den utan problem kan placeras på väsentligen samma ställe i området vid fordonsramens utsida, lämpligen bakom förarhytten, på en mängd olika biltyper, så att en och samma ljuddämparkonstruktion kan användas för olika modeller i ett produktprogram. Ljuddämparen skall också vara enkel att tillverka och lätt att montera i området av fordonsramen. Uppfinningen syftar alltså till att åstadkomma en för lastbilar avsedd avgasljuddämpare med en universellt användbar konstruktion. Med en sådan avgasljuddämpare erhålles betydande 10 15 20 25 30 35 50 O 516 4 standardiseringsfördelar beträffande ljuddämparens konstruktion och placering, varigenom behovet av att lagerhålla avgasrör av olika utföranden väsentligt minskar, vilket gör denna lagerhållning billigare.

Uppfinningen har också till ändamål att åstadkomma en kompakt ljuddämpare som tar i anspråk minsta möjliga utrymme vid fordonsramen, och som dessutom är enkel att tillverka och möjliggör okomplicerad och snabb ihopmontering av de separata konstruktionsdelar som ljuddämparen består av.

B I N J En E. .

Ovannämnda ändamål uppnås enligt uppfinningen med en avgasljuddämpare av det inledningsvis angivna slaget, vilken ljuddämpare uppvisar de i patentkravet 1 kännetecknande del angivna särdragen.

I de osjälvständiga kraven redovisas ytterligare särdrag för vidareutvecklingar av avgasljuddämparen enligt kravet 1. å Det för en avgasljuddämpare enligt uppfinningen primärt utmärkande är att den omfattar ett ihåligt hus, som utvändigt åtminstone i huvudsak uppvisar formen av ett rätblock och som tillåter att ljuddämparen på ett utrymmesoptimalt sätt kan anordnas i området av fordonsramen.

Ett speciellt utrymmessnålt och tillverkningsanpassat ut- förande av avgasljuddämparens hus uppnås om huset är åtminstone tillnärmelsevis kubiskt och sammansatt av två åtminstone ungefär lika stora husdelar. Husdelarna anordnas då den ena över den andra, varvid husdelarna är anslutna till varandra vid ett anslutningsplan eller 10 15 20 25 30 35 506 516 5 delningsplan, som är väsentligen parallellt med fordons- ramens eget horisontalplan.

För att i möjligaste mån förenkla och därmed förbilliga rördragningen för avgasledningarna till och från avgas- ljuddämparen är det att föredra att ljuddämparens av- gasinlopp är anordnat i ljuddämparhusets övre del i området av husets främre ändvägg, medan ljuddämparens avgasutlopp är anordnat i ljuddämparhusets nedre del på den in mot fordonsramen vända sidan av huset.

För att i möjligaste mån optimera avgasljuddämparens ljuddämpande förmåga är det att föredra att ljuddämparkonstruktionen dessutom uppvisar de särdrag som framgår av något eller några av de osjälvständiga kraven.

Härigenom kan uppnås att ljuddämparhusets övre husdel ur bullerdämpningssynpunkt kommer att fungera såsom bassteg, medan ljuddämparhusets under den övre husdelen belägna, nedre husdel kommer att fungera såsom diskantsteg.

Konstruktivt uppnås detta genom att den övre husdelen innehåller dels en större kammare, dels en mindre kammare som är skild från den större genom en första skiljevägg försedd med genomströmningsöppning, medan den nedre husdelen innehåller dels en större kammare (diskantsteg- delen), dels en mindre kammare åtskild från den större genom en andra skiljevägg försedd med en genomströmnings- öppning. Den övre husdelens mindre kammare är då anordnad rakt ovanför den nedre husdelens mindre kammare och dessa båda mindre kammare står vid ljuddämparhusets delnings- plan i direkt öppen förbindelse med varandra och bildar tillsammans en mellanregisterkammare i ljuddämparhuset.

K l 1 I . . _! . E.

Avgasljuddämparen enligt uppfinningen kommer nu nedan att beskrivas och förklaras ytterligare under hänvisning till på de bifogade ritningarna visade utföringsexempel. 10 15 20 25 30 35 506 516 6 För ritningsfigurerna gäller att: fíg. 1 visar en sidovy av huvudkomponenterna till ett avgassystem, vid utsidan av balkramen till ett endast delvis antytt motorfordon av lastbilstyp; fig. 2 visar en planvy av det i fíg. 1 visade omrâdet av ett fordon; fíg. 3 visar ett snitt genom en endast schematiskt visad utföringsform av en avgasljuddämpare i princip motsvarande den i fig. 1-2 visade, vid snittlinjen III-III i fig. 1; fíg. 4 visar ett snitt genom ljuddämparen i fíg. 3, vid snittlinjen IV-IV i fig. 3; fíg. 5 visar ett snitt genom ljuddämparen i fíg. 3, vid snittlinjen V-V i fig. 3; fíg. 6 visar i sidovy (jämför fig. 1) ett mera kommersiellt utförande av en avgasljuddämpare enligt uppfinningen; fig. 7 visar en vy (jämför fíg. 3) av ljuddämparen i fig. 6 sedd i pilriktningen F i fíg. 6; fíg. 8 visar den övre husdelen i fig. 6 sedd underifrån (i pilriktningen B) vid delningsplanet (anslutningsplanet) D-D i fíg. 6; och fig. 9 visar den nedre husdelen i fig. 6 sedd ovanifrån (i pilriktningen A) vid delningsplanet D-D i fig. 6. fig. 10 visar en perspektivvy av avgasljuddämparen vid utsidan av balkramen.

E I . . [Eu . 1 I fíg. 1 och fíg. 2 visas i sidovy respektive i planvy ett avsnitt av den separata balkramen 2 hos en i övrigt endast schematiskt antydd, tyngre lastbil. Det visade avsnittet av balkramen sträcker sig bakåt från fordonets här icke visade förarhytt, som är belägen i området ovanför och strax bakom fordonets framhjul 4 av vilka endast det ena visas i figurerna. I fíg. 2 visas också ett i lastbilens drivlina ingående kardanaxelparti 6.

Avgaserna från lastbilens icke visade drivmotor, som är 10 15 20 25 30 35 506 516 7 en förbränningsmotor, leds bort från motorns avgasutlopp via ett avgassystem.Detta avgassystem omfattar en första avgasledning 8 i form av ett främre avgasrör, en därtill ansluten, väsentligen kubisk avgasljuddämpare 10, och en från avgasljuddämparen utgående, andra avgasledning 12 i form av ett bakre avgasrör. Genom den första avgasledningen 8 leds avgaserna från motorns avgasutlopp till ljuddämparens avgasinlopp 14, och genom den andra avgasledningen 12 leds avgaserna från ljuddämparens avgasutlopp 16 ut till den fordonet omgivande atmosfären.

I fordonets avgassystem kan också tänkas ingå ytterligare en eller flera här icke visade ljuddämpare, samt en avgasrenare som lämpligen placeras uppströms avgasljuddämparen 10 eller som integreras i ljuddämparen.

Av figur 10 framgår att avgasljuddämparen 10 är ansluten vid balkramen 2 med konsoler 90,91. Konsolerna 90,91 är anslutna vid balkramen med skruvförband 92, 93 och vid avgasljuddämparen 10 med skruvar 94 som låsande samverkar med ej visade svetsmuttrar vilka är integrerade i avgasljuddämparens 10 vägg.

Avgasljuddämparen 10 omfattar ett ihåligt hus, vilket såsom framgår av fig. 1-2 i stort sett har formen av ett rätblock med avrundade hörn. I det visade utförandet är rätblocket väsentligen liksidigt och liknar således en kub. Ljuddämparen är så monterad i området av fordonets balkram 2 att ett övre väggområde av ljuddämparhuset 18 är beläget invid en i riktning utåt, bort från fordonsramens 2 längdaxel vänd, vertikal sidoyta 20 på ramen 2. Såsom framgår av fig. 1, 6 och 7 är ljuddämparens hus 18 sammansatt av två väsentligen lika stora husdelar, nämligen en övre husdel 22 och en därunder belägen, nedre husdel 24. Vid en alternativ utföringsform är det möjligt att utnyttja fler husdelar även om en sådan lösning blir mer komplex. De båda husdelarna 22, 24 har således formen av 10 15 20 25 30 35 506 516 8 parallellepipediska "baljor" som vid runtomgående anslutningskantflänsar 26 och 28 är anslutna till varandra vid ett anslutningsplan eller delningsplan 30, som är väsentligen parallellt med fordonsramens 2 horisontalplan och även med rätblockets ändplan.

Husdelarna 22 och 24 är lämligen sammanfogade medelst svetsförband vid de till varandra anslutande, runtomgående flänsarna 26 och 28. Eftersom de båda husdelarna 22,24 är baljformade är det mycket enkelt att tillverka dessa genom tex pressningsförfarande eller liknande. De baljformade husdelarna 22,24 möjliggör dessutom okomplicerad och snabb ihopmontering av ljuddämaren eftersom de separata konstruktionsdelar som ljuddämparen består av mycket lätt kan monteras i respektive baljformad husdels 22,24 relativt vida öppning, varefter delarna 22,24 monteras vid varandra.

Ljuddämparens 10 avgasinlopp 14 är, såsom visas i fig. 1-2 respektive 6-7, anordnat i ljuddämparhusets 18 övre husdel 22, i husets främre ändvägg 32, och ljuddämparens avgasutlopp 16 är anordnat i den nedre husdelen 24 på den åt fordonsramen 2 vända sidan 34 av huset.

Den principiella, konstruktiva utformningen av avgas- systemets avgasljuddämpare 10 skall nu förklaras och beskrivas närmare under hänvisning till den i fig. 3-5 schematiskt visade utföringsformen.

Såsom framgår av fig. 3 innehåller den övre husdelen 22 dels en större kammare 36 som upptar mer än hälften av den övre husdelens 22 volym, dels en mindre kammare 38 som är åtskild från den större kammaren 36 genom en första skiljevägg 40 med en genomströmningsöppning 42 genom vilken kamrarna 36, 38 står i inbördes förbindelse.

Genomströmningsöppningen 42 i skiljeväggen 40 bildas av ett väggen väsentligen vinkelrätt genomgående rörstycke 44. 10 15 20 25 30 35 506 516 9 Avgasljuddämparens 10 avgasinlopp 14 omfattar ett i den övre husdelen 22 infäst inloppsrör 46. Detta inloppsrör sträcker sig från utsidan av huset 18 in genom den övre husdelens 22 främre ändvägg 32 och fortsätter in i den större kammaren 36 i huvudsak parallellt med skiljeväggen 40 och på avstånd från kammarens övriga begränsnings- väggar 48, 50 och 52. Inloppsröret 46 löper väsentligen rakt genom den större kammaren 36 och åtminstone över halva kammarens 36 längd. Rörstycket 44 är beläget i nivå med inloppsrörets 46 mynning 54 i kammaren 36.

Den nedre husdelen 24 innehåller i sin tur dels en större kammare 56 som upptar mer än hälften av nedre husdelens 24 volym och som är belägen rakt under den övre husdelens 22 större kammare 36, dels en mindre kammare 58 som är åtskild från kammaren 56 genom en andra skiljevägg 60. I väggen 60 finns en genomströmningsöppning 62 genom vilken kamrarna 58 och 56 står i inbördes förbindelse. Kammaren 56 är åtskild från den övre husdelens 22 större kammare 36 genom en väsentligen horisontell dubbelvägg konstruktion sammansatt av kammarens 36 nedre begränsningsvägg 52 och en ett stycke under sistnämnda vägg anordnad övre begränsningsvägg 64 till kammaren 56.

I denna dubbelväggkonstruktion ingår också absorbentmaterial 66, såsom glasfibermatta eller mineralull, placerat mellan begränsningsväggarna 52 och 64.

Upptill står den nedre husdelens 24 mindre kammare 58 i direkt öppen förbindelse med den övre husdelens 22 mindre kammare 38. Den övre husdelens större kammare 36 har ungefär samma volym som den sammanlagda volymen av den övre och den nedre husdelens mindre kammare 38 och 58, som alltså står i direkt öppen förbindelse med varandra och tillsammans utgör en mellanregisterkammare i ljuddämparhuset 18. 10 15 20 25 30 35 506 516 10 Avgasljuddämparens 10 avgasutlopp 16 omfattar ett i den nedre husdelen 24 infäst utloppsrörstycke 68, som från husets utsida sträcker sig in i kammaren 56 genom hus- delens 24 begränsningsvägg 70 på den åt fordonsramen 2 vända sidan 34 av huset. Utloppsrörstycket 68 är beläget väsentligen mitt på undre husdelens 24 nedre del och riktat nedåt inåt mot fordonets mitt.

Genomströmningsöppningen 62 i den andra skiljeväggen 60 bildas, såsom framgår av fig. 3 i kombination med fig. 5, av ett i väggen 60 insatt, i tvärsnitt väsentligen rektangulärt rörstycke 72. Detta rörstycke står i förbindelse med utloppsrörstycket 68 via en i kammaren 56 snett nedåtriktad strömningspassage 74 som består av en strömningskanal med perforerad kanalvägg. På utsidan av kanalväggen är anordnat ett strömningspassagen 74 runt omkring omslutande, relativt tjockt lager av absorbentmaterial 76, såsom glasull eller annan mineralull (se fig. 5). Det i väggen 60 insatta, i tvärsnitt väsentligen rektangulära rörstycket 72 har ungefär samma hydrauliska diameter som utloppsrörstycket 68. För att uppnå effektiv ljuddämpning i kammaren 56 är det väsentligt att absorbentmaterialet 76 anligger ordentligt mot utsidan av passagens 74 perforerade kanalvägg. Detta kan lämpligen åstadkommas medelst ett sträckmetallnät 78 som förhindrar att absorbentmaterialet 76 blåser ner i kammarens 56 hörn 80 och 82.

Såsom framgår av fig. 3-5 har den övre husdelens 22 större kammare 36 ävensom den övre och den nedre hus- delens mindre kammare 38 och 58 insidorna av sina begränsningsväggar beklädda med absorbentmaterial 84, såsom glasfiberull, som hålls på plats invid begränsningsväggarna medelst perforerade innerväggsplåtar 86 anordnade på ett visst avstånd innanför begränsningsväggarnas insidor, för att ge utrymme för absorbentmaterialet 84. Avgasljuddämparens hus 18 är i 10 15 20 25 30 35 506 516 ll sin helhet tillverkat av plåt, d.v.s. kamrarnas 36, 38, 58 och 56 begränsningsväggar, inloppsröret 46, utloppsrörstycket 68, samt rörstyckena 44 och 72 och strömningspassagen 74 är tillverkade av lämplig plåt.

Beträffande avgasljuddämparens 10 ljuddämpande funktion kan konstateras följande. Den övre husdelens 22 större kammare 36 utgör, sedd i avgasernas genomströmnings- riktning, ljuddämparens första ljuddämpningskammare som dämpar basfrekvensljudet hos avgasbullret. Ljuddämparens andra ljuddämpningskammare består av de båda sammanbyggda mindre kamrarna 38 och 58 som tillsammans utgör dämparens mellanregisterkammare som är avstämd mot den första kammaren 36. Avgasljuddämparens 10 tredje ljuddämpnings- kammare är den nedre husdelens 24 större kammare 56 som utgör en absorptionsdel som tar hand om det högfrekventa ljudet hos avgasbullret.

Basljudkammarens 36 stora tvärsnitt tillsammans med absorbenten (absorbentmaterialet 84) vid insidan av kammarens begränsningsväggar gör att kammarens dämpning blir väldigt bred, så att den också fungerar ned i tänd- frekvensområdet. Genomströmningsöppningen 42, d.v.s. rörstycket 44, bildar avgasutloppet från kammaren 36, och detta utlopp bör ligga ungefär i höjd med inloppsrörets 46 mynning 54. Vid det i fig. 6-9 visade utförandet ligger dock avgasutloppet 42 från kammaren 36 något högre än inloppsrörets 46 mynning 54. Diametern på avgas- utloppsröret 44 påverkar basljudet och är en kompromiss mellan basljud och mottryck. Absorbenten på insidan av kammarens 36 väggar inte bara sänker mynningsljudet, utan minskar också mantelavstrålat ljud, och inte minst över- hörningen mellan de olika kamrarna i ljuddämparen. Just för att minska överhörningen mellan basljudkammaren 36 och diskantljudkammaren 56 har man valt en dubbelvägg- konstruktion 52, 64 med mellanliggande absorbentmaterial 66, mellan dessa båda kammare 36 och 56. 10 15 20 506 516 12 Ljuddämpningen i mellanregisterområdet åstadkommes med hjälp av inloppsröret 46 och genom att mellanregister- kammaren 38, 58 har ungefär samma volym som basljudkammaren 36 och genom att ett avstämt rörstycke 44 är insatt mellan kamrarna 36 och 38, 58. Absorbenten 84 på insidorna av dubbelkammarens 38, 58 ytterväggar motverkar stående vågor i kammaren, vilka annars skulle kunna störa kammarens ljuddämpande funktion. Dessutom minskas mantelavstrålningen och överhörningen på samma sätt som för basljudkammaren 36.

Ljuddämparens högfrekvensdämpning sker såsom beskrivits ovan i diskantkammaren 56. För att utnyttja det kubiska ljuddämparhusets 18 bredd är avgasinloppet till kammaren 56 utfört såsom relativt låg, horisontell spalt 62 (det rektangulära rörstycket 72) som dock har ungefär samma hydrauliska diameter som det runda utloppsrörstycket 68.

Den perforerade strömningspassagens 74 lutning är i detta fall till för att utloppsrörstycket med anslutande av- gasledning 12 skall gå fritt från framaxelns fjäderfäste.

Claims (7)

10 15 20 25 30 506 516 13

1. Avgasljuddämpare för anslutning till en förbrännings- motor, vilken avgasljuddämpare (10) i stort sett har formen av ett rätblock och har ett hus med in- och utlopp (14,16) vilket hus är sammansatt av åtminstone två väsentligen lika stora husdelar (22,24), kännetecknad av att ena husdelen (22,24) har en baskammare (36) och den andra husdelen (22,24) en diskantkammare (56) samt att båda husdelarna (22,24) tillsammans bildar en mellanregisterkammare (38,58) varvid ljuddämparens inlopp (14) leder in i baskammaren (36) och dess utlopp (16) leder ut från diskantkammaren (56).

2. Avgasljuddämpare enligt patentkrav 1, kännetecknad av att husdelarna (22,24) har ett gemensamt anslutningsplan (30) beläget väsentligen parallellt med rätblockets ändplan.

3. Avgasljuddämpare enligt patentkrav 1, kännetecknad av att inloppet (14) i baskammaren (36) innefattar ett rör (46) med i baskammaren (36) mynnande öppen rörände, vilket rör (46) löper väsentligen rakt genom baskammaren (36) och åtminstone över halva baskammarens (36) längd.

4. Avgasljuddämpare enligt patentkrav 3, kännetecknad av att väsentligen vinkelrät mot rörets (46) utsträckning och i närheten av röränden har baskammaren (36) och mellanregisterkammaren (38,58) en genomströmningsöppning (42) innefattande ett rörstycke (44) som genomgår en för nämnda kammare (36,38,58) gemensam skiljevägg (40) varvid rörstycket (44) har ett i mellanregisterkammaren (38,58) påtagligt instick och är beläget i nivå med eller nästan i nivå med inloppsrörets (46) mynning (54). 10 15 20 25 30 506 516 14

5. Avgasljuddämpare enligt patentkrav 1, kännetecknad av att mellan mellanregisterkammaren (38,58) och diskantkammaren (56) är anordnat en skiljevägg (60) med en genomströmningsöppning (62) vilken' genomströmningsöppning (62) bildas av ett i skiljeväggen (60) insatt, i tvärsnitt väsentligen rektangulärt rörstycke (72), och att i diskantkammaren (56) är anordnad en strömningspassage (74) som förbinder rörstycket (72) med ett utloppsrörstycke (68), vilken strömningspassage (74) utgörs av en strömningskanal med perforerad kanalvägg, företrädesvis av plåt, på vars utsida är anordnat ett kanalen omslutande, relativt tjockt skikt eller lager av absorbentmaterial (76), såsom glasull eller annan mineralull.

6. Avgasljuddämpare enligt patentkrav 5, kännetecknad av att det i tvärsnitt väsentligen rektangulära rörstycket (72) är insatt i skiljeväggen (60) på en högre nivå än den nivå på vilken utloppsrörstycket (68) är infäst i ljuddämparens sidovägg (70), och rörstycket (72) har ungefär samma genomströmningsarea som utloppsrörstycket (se).

7. Avgasljuddämpare enligt patentkrav 1, kännetecknad av att baskammaren (36) har åtminstone ungefär samma volym som den sammanlagda volymen av den övre och den nedre husdelens (22,24) mindre kammare (38, 58), vilka står i direkt öppen förbindelse med varandra och tillsammans utgör mellanregisterkammaren i ljuddämparhuset (18).