DE102008006401A1

DE102008006401A1 - Verfahren zur Herstellung eines Abgasschalldämpfers und Abgasschalldämpfer

Info

Publication number: DE102008006401A1
Application number: DE102008006401A
Authority: DE
Inventors: Christian Dr. Smatloch; Pieter Van Den Eijkel
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2009-07-30
Also published as: US7926615B2; EP2085581A1; US20090188747A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Abgasschalldämpfers (1), umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen von Blechzuschnitten; Tiefziehen der Blechzuschnitte, um Innenschalen (4, 5) und Außenschalen (6, 7) herzustellen; Einformen von wenigstens einer Sicke (8, 9) in eine Innenschale (4, 5) und/oder Außenschale (6, 7); Einlegen der Innenschalen (4, 5) in die jeweiligen korrespondierenden Außenschalen (6, 7), um Halbschalen (2, 3) herzustellen; und Fügen zweier korrespondierender Halbschalen (2, 3). Die Erfindung betrifft ferner einen Abgasschalldämpfer (1), der zwei Halbschalen (2, 3) umfasst, wobei die Halbschalen (2, 3) jeweils eine Innenschale (4, 5) und eine Außenschale (6, 7) aufweisen. Diese sind aus Blechzuschnitten durch Tiefziehen hergestellt. In einer Innenschale (4, 5) oder einer Außenschale (6, 7) ist eine Sicke (8, 9) vorgesehen. Ein Blechzuschnitt hat eine Dicke von 0,3 mm bis 0,5 mm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Abgasschalldämpfers und einen Abgasschalldämpfer.
Abgasschalldämpfer sind im Stand der Technik in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Beispielsweise geht aus der US 2,835,336 ein Silencer oder Muffler hervor, der im Bereich seiner Mantelfläche aus zwei aufeinander liegenden Blechen gewickelt ist, die an einem Ende gefalzt sind. Die Bleche weisen auf der Innen- und/oder Außenseite Sicken auf, wodurch die Bleche beabstandet sind.
Als nachteilig an den bekannten Abgasschalldämpfern wird das hohe Gewicht angesehen. Das Gewicht wird maßgeblich durch die Dicke der verwendeten Bleche bestimmt. Bei herkömmlichen Abgasschalldämpfern kommen Bleche mit einer Dicke von 0,7 mm bis 1,2 mm zum Einsatz. Das hohe Gewicht hat einen entsprechend erhöhten Kraftstoffverbrauch zur Folge. Weiterhin ist die Gestaltungsvielfalt durch die bekannten Tiefzieh- und Wickelverfahren stark eingeschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Abgasschalldämpfers und einen Abgasschalldämpfer aufzuzeigen, die sich durch ein geringeres Gewicht auszeichnen und zudem rationeller gefertigt werden können.
Die Lösung des verfahrensmäßigen Teils der Aufgabe besteht in einem Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1. Der gegenständliche Teil der Aufgabe wird durch einen Abgasschalldämpfer mit den Merkmalen von Patentanspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung gehen aus den von Patentanspruch 1 oder 12 abhängigen Ansprüchen hervor.
Das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sieht vor, zunächst Blechzuschnitte bereitzustellen. Diese Blechzuschnitte werden tiefgezogen, um Innenschalen und Außenschalen herzustellen. Anschließend wird zumindest eine Sicke in eine Innenschale und/oder eine Außenschale eingeformt. Danach werden die Innenschalen in die jeweiligen korrespondierenden Außenschalen eingelegt, um Halbschalen herzustellen. Abschließend werden korrespondierende Halbschalen gefügt.
Das Besondere an dem Verfahren ist, dass die Sicken erst nach dem Tiefziehen eingeformt werden, während es bisher üblich war, die Sicken beim Tiefziehen einzuformen. Auf diese Weise müssen beim Tiefziehen nicht mehr die Restriktionen beachtet werden, die sich durch das Tiefziehen von Sicken ergeben würden. Insbesondere können kostengünstigere Materialien eingesetzt werden, weil die Umformgrade geringer sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Blechdicken reduziert werden können, wodurch sich eine Gewichtsersparnis ergibt. Letztlich steigt auch die Gestaltungsfreiheit, so dass eine größere Anzahl von Formen möglich ist.
Der Abgasschalldämpfer gemäß Patentanspruch 12 umfasst zwei Halbschalen, wobei die Halbschalen jeweils eine Innenschale und eine Außenschale aufweisen, welche aus Blechzuschnitten durch Tiefziehen hergestellt sind, und wobei in einer Innenschale oder einer Außenschale eine Sicke vorgesehen ist. Bei dem Abgasschalldämpfer hat ein Blechzuschnitt eine Dicke von 0,3 mm bis 0,5 mm.
Der erfindungsgemäße Abgasschalldämpfer ist besonders rationell herstellbar und zeichnet sich durch sein geringes Gewicht aus. Insbesondere, weil die Sicken erst nach dem Tiefziehen in die Innenschale und/oder Außenschale eingeformt sind, kann ein Abgasschalldämpfer bereitgestellt werden, der hinsichtlich seiner Form an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden kann – ohne dass dazu höherwertige Materialien eingesetzt werden müßten. Durch die geringe Dicke des Blechzuschnitts wird zudem das Gewicht vorteilhaft reduziert. Beides wirkt sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten des Abgasschalldämpfers aus.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung werden in eine Innenschale und eine Außenschale an korrespondierenden Stellen Sicken eingeformt, die einen Kanal ausbilden. Hierzu wird in die Innenschale eine Sicke nach innen – zur Mitte des späteren Abgasschalldämpfers – eingeformt, während an der gleichen Stelle in der Außenschale eine Sicke nach außen umgeformt wird. Dadurch wird ein Kanal ausgebildet, der sich beispielsweise schlauchförmig über die Mantelfläche einer Halbschale erstreckt. Es ist auch möglich, mehrere dieser Kanäle parallel auf einer Mantelfläche einer Halbschale anzuordnen, so dass die Mantelfläche eine Querschnittsform erhält, die einer Luftmatratze ähnelt. Durch diese Maßnahme wird die Querschnittssteifigkeit der Halbschalen vorteilhaft erhöht.
In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen einer Innenschale und einer Außenschale wenigstens eine Zwischenschale angeordnet. Die Zwischenschale ermöglicht einen mehrlagigen Aufbau des Abgasschalldämpfers und kann verwendet werden, um das Dämpfungs- bzw. Geräuschübertragungsverhalten zu beeinflussen.
Es wird für das Verfahren zumindest ein Blechzuschnitt mit einer Dicke zwischen 0,3 mm und 0,5 mm verwendet. Die geringe Dicke bewirkt zunächst eine Gewichtsreduzierung des hergestellten Abgasschalldämpfers. Zudem wirkt sich die geringe Blechdicke positiv auf die Übertragungsfähigkeit von Abgasschallgeräuschen aus. Möglich wird die Reduzierung der Dicke dadurch, dass die Innenschale neben der Außenschale eine tragende Funktion übernimmt.
Ferner kann als Blechzuschnitt ein Tailored Blank verwendet werden. Tailored Blanks sind auch als Patchwork Blanks bekannt. Es handelt sich jeweils um Bleche, die aus mehreren randseitig verschweißten Blechstücken zusammengesetzt sind. Dies ermöglicht es, die Dicke der Blechzuschnitte an die zu erwartenden Belastungssituationen anzupassen und in den Bereichen stärker auszuführen, in denen eine höhere mechanische Beanspruchung beispielsweise durch einen Abgaseintritt, einen Abgasaustritt oder eine Aufhängung auftritt.
Weiterhin können Bereiche der Innenschalen, Außenschalen und/oder Zwischenschalen, die Abstrahlgeräusche übertragen, in der Dicke dünner ausgeführt werden. Auf diese Weise wird der Übertritt von Geräuschen von der Innenseite des Abgasschalldämpfers zur Außenseite erleichtert. Dies kann verwendet werden, um das Abgasgeräusch zu gestalten, d. h. um ein Sound Design zu ermöglichen.
Es können Blechzuschnitte aus unterschiedlichen Materialien verwendet werden. Dadurch kann ein kostengünstigerer Abgasschalldämpfer hergestellt werden, weil nur die besonders beanspruchten Bereiche der Innenwände aus einem hochwertigen Werkstoff vorgesehen werden müssen. Für die Außenschalen kann ein kostengünstigeres Material eingesetzt werden.
Zwischen den Innenschalen, Außenschalen und/oder Zwischenschalen können weiterhin Dämmstoffe angeordnet werden. Die Dämmstoffe dienen der Schall- und/oder Wärmeisolation.
Weiterhin ist vorgesehen, dass vor oder während des Fügens der Halbschalen die Innenschale, Außenschale und/oder Zwischenschale einer Halbschale im Bereich ihrer Mantelflächen zumindest abschnittsweise gefügt werden. Durch diese Maßnahme wird die Stabilität und Steifigkeit des Abgasschalldämpfers erhöht. Weiterhin werden störende Geräusche, insbesondere Klappergeräusche, durch ein Aneinanderschlagen der Innen- und Außenschalen vermieden.
Zudem kann in einer Innenschale, Außenschale und/oder Zwischenschale mindestens eine Öffnung eingebracht, vorzugsweise gebohrt, sein. Die Öffnung kann für vielfältige Aufgaben vorgesehen sein. Beispielsweise kann sie als Ablassöffnung für Kondensat dienen. Kondensat sammelt sich regelmäßig beim Betrieb eines Verbrennungsmotors in einem Abgasschalldämpfer an seinem tiefsten Punkt an. Wenn das Kondensat nicht abgeführt wird, führt das zu einer vorzeitigen Korrosion des Abgasschalldämpfers. Anstelle einer Ablassöffnung kann aber auch eine Kondensatabsaugvorrichtung im Abgasschalldämpfer montiert sein, die einen Austrag des Kondensats durch eine Abgasaustrittsöffnung bewirkt. Auch kann sich durch die Öffnung Schall vom Innenraum des Abgasschalldämpfers in den Kanal oder in die Kanäle zwischen der Innenschale und der Außenschale ausbreiten, dort reflektiert werden und zur Auslöschung bzw. Dämpfung des Abgasschallgeräuschs führen.
In einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform werden in die Innenschale, Außenschale und/oder Zwischenschale mehrere Sicken eingeformt, die ein verzweigtes Netz von Kanälen zwischen einer Innenschale und einer benachbarten Außenschale ausbilden. Durch die Kanäle werden Resonatoren ausgebildet, die den Schall gezielt reflektieren, um das störende Abgasschallgeräusch durch Interferenz auszulöschen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Abgasschalldämpfers;
2 eine Querschnittsdarstellung der Mantelfläche einer Halbschale;
3 die Darstellung des Flanschbereichs des Abgasschalldämpfers;
4 eine perspektische Darstellung einer oberen Halbschale;
5 die Halbschale von 4 in einem Längsschnitt;
6 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus der Mantelfläche der Halbschale von 4 und
7 ein Blechzuschnitt.
In 1 ist ein Abgasschalldämpfer 1 ausschnittsweise dargestellt. Der Abgasschalldämpfer 1 besteht aus zwei Halbschalen 2, 3, die jeweils eine Innenschale 4, 5 und eine Außenschale 6, 7 aufweisen. In die Innenschalen 4, 5 und die Außenschalen 6, 7 sind jeweils an korrespondierenden Stellen Sicken 8, 9 eingeformt, die parallele Kanäle 10 auf der Mantelfläche 11 des Abgasschalldämpfers 1 ausbilden. Für die Herstellung der Innenschalen 4, 5 und der Außenschalen 6, 7 durch Tiefziehen wurden Blechzuschnitte 50 (7) mit einer Dicke d von 0,3 mm bis 0,5 mm verwendet. Die Halbschalen 2, 3 weisen randseitige, umlaufende Flansche 12, 13 auf, an denen die Halbschalen 2, 3 gefügt, insbesondere verschweißt, sind. An einem Ende 14 des Abgasschallsdämpfers 1 ist ein Boden 15 vorgesehen, der eine zentrale Öffnung 16 für einen Abgaseintritt aufweist. Die Innenschalen 4,5 sind aus hochwertigem, besonders hitze- und abgasbeständigem Edelstahl gefertigt, während die Außenschalen 6, 7 aus einfacherem Stahl hergestellt sind.
In 2 ist die Mantelfläche 11 einer Halbschale 2 im Detail dargestellt. Man erkennt deutlich die an korrespondieren Stellen angeordneten Sicken 8, 9 in der Innenschale 4 und der Außenschale 6, die in dieser Darstellung insgesamt sieben Kanäle 10 ausbilden, die parallel zueinander angeordnet sind. Hierzu sind die Sicken 8, 9 in der Innenschale 4 nach innen und in der Außenschale 6 nach außen eingeformt worden. Um die Stabilität des Abgasschalldämpfers 1 (1) zu erhöhen, sind die Innenschalen 4, 5 und die Außenschalen 6, 7 auch im Bereich der Mantelfläche 11 an Kontaktstellen 17 (2) miteinander gefügt, insbesondere formgeprägt, also mechanisch untereinander verpresst.
3 zeigt eine Schnittdarstellung des Abgasschalldämpfers 1 im Bereich der seitlichen Flansche 12, 13 der Halbschalen 2, 3. Man erkennt, dass die Sicken 8 in den Innenschalen 4, 5 und die Sicken 9 in den Außenschalen 6, 7 in einem Abstand a zu den Flanschen 12, 13 enden. Durch diese Maßnahme liegen die Innenschalen 4, 5 und die Außenschalen 6, 7 im Bereich der Flansche 12, 13 unmittelbar aufeinander, wodurch die Stabilität des Abgasschalldämpfers 1 vorteilhaft erhöht wird. Im Bereich der Flansche 12, 13 ist eine randseitige, umlaufende Fügung, insbesondere Schweißung, vorgesehen. Die Wahl des Schweißverfahrens wird durch die zu verschweißenden Materialien und die Dicken d der Innenschalen 4, 5 und der Außenschalen 6, 7 bestimmt. Durch die Sicken 8, 9 werden Kanäle 10 ausgebildet, die ein erhebliches Volumen haben. Die Kanäle 10 sind durch Dämmstoffe 18 ausgefüllt.
In den 4, 5 und 6 ist eine Halbschale 30 eines Abgasschalldämpfers 31 dargestellt, dessen Außenschale 32 glatt ausgeführt ist. Bei der Halbschale 30 handelt es sich um die Oberschale des Abgasschalldämpfers 31. Die Unterschale ist spiegelsymmetrisch ausgeführt. Nur die Innenschale 33 weist nach innen eingeformt Sicken 34 auf, die einen breiten Sickengrund 35 haben. Eine Abgaseintrittsöffnung 36 ist nicht im Bereich der endseitigen Schalenabschnitten 37, 38 vorgesehen, sondern im Bereich der Mantelfläche 39. In die Innenschale 33 ist eine Öffnung 40 gebohrt, die der Entlüftung dient und einen Übertritt von Abgasschall vom Innenraum 41 des Abgasschalldämpfers 31 in einen zwischen der Innenschale 33 und der Außenschale 32 ausgebildeten Kanal 42 ermöglicht.
In 7 ist ein Blechzuschnitt 50 dargestellt, der ein Tailored Blank ist. Der Blechzuschnitt 50 besteht aus zwei Blechstücken 51, 52, die randseitig miteinander verschweißt sind. Ein Blechstück 51 hat eine Dicke d1 von 0,3 mm und das andere Blechstück 52 hat eine Dicke d2 von 0,35 mm.

1: Abgasschalldämpfer
2: Halbschale
3: Halbschale
4: Innenschale
5: Innenschale
6: Außenschale
7: Außenschale
8: Sicke
9: Sicke
10: Kanal
11: Mantelfläche
12: Flansch
13: Flansch
14: Ende v. 1
15: Boden
16: Öffnung
17: Kontaktstelle
18: Dammstoff
30: Halbschale
31: Abgasschalldämpfer
32: Außenschale
33: Innenschale
34: Sicke
35: Sickengrund
36: Abgaseintrittsöffnung
37: Schalenabschnitt
38: Schalenabschnitt
39: Mantelfläche
40: Öffnung
41: Innenraum
42: Kanal
50: Blechzuschnitt
51: Blechstück
52: Blechstück
a: Abstand
d: Dicke
d1: Dicke
d2: Dicke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2835336 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Abgasschalldämpfers (1, 31), umfassend: • Bereitstellen von Blechzuschnitten (50), • Tiefziehen der Blechzuschnitte (50), um Innenschalen (4, 5, 33) und Außenschalen (6, 7, 32) herzustellen, • Einformen von wenigstens einer Sicke (8, 9, 34) in eine Innenschale (4, 5, 33) und/oder eine Außenschale (6, 7, 32), • Einlegen der Innenschalen (4, 5, 33) in die jeweiligen korrespondieren Außenschalen (6, 7, 32), um Halbschalen (2, 3, 30) herzustellen, • Fügen zweier korrespondierender Halbschalen (2, 3, 30).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Innenschale (4, 5, 33) und in eine Außenschale (6, 7, 32) an korrespondierenden Stellen Sicken (8, 9, 34) eingeformt werden, die einen Kanal (10) ausbilden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Innenschale (4, 5, 33) und einer Außenschale (6, 7, 32) wenigstens eine Zwischenschale angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Blechzuschnitt (50) mit einer Dicke (d, d1, d2) zwischen 0,3 mm und 0,5 mm verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tailored Blank als Blechzuschnitt (50) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche der Innenschalen (4, 5, 33), Außenschalen (6, 7, 32) und/oder Zwischenschalen, die Abstrahlgeräusche übertragen, dünner ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Blechzuschnitte (50) aus unterschiedlichen Materialien verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Innenschalen (4, 5, 33), Außenschalen (6, 7, 32) und/oder Zwischenschalen Dämmstoffe (18) angeordnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder während des Fügens der Halbschalen (2, 3, 30) die Innenschale (4, 5, 33), Außenschale (6, 7, 32) und/oder Zwischenschale einer Halbschale (2, 3, 30) im Bereich ihrer Mantelflächen (11, 38) zumindest abschnittsweise gefügt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Innenschale (4, 5, 33), Außenschale (6, 7, 32) und/oder Zwischenschale eine Öffnung (39) vorgesehen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Innenschale (4, 5, 33), Außenschale (6, 7, 32) und/oder Zwischenschale mehrere Sicken (8, 9, 34) eingeformt werden, die ein verzweigtes Netz von Kanälen (10, 41) zwischen einer Innenschale (4, 5, 33) und einer benachbarten Außenschale (6, 7, 32) bilden.
Abgasschalldämpfer, der zwei Halbschalen (2, 3, 30) umfasst, wobei die Halbschalen () jeweils eine Innenschale (4, 5, 33) und eine Außenschale (6, 7, 32) aufweisen, welche aus Blechzuschnitten (50) durch Tiefziehen hergestellt sind, und wobei in einer Innenschale (4, 5, 33) oder einer Außenschale (6, 7, 32) eine Sicke (8, 9, 34) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blechzuschnitt (50) eine Dicke (d, d1, d2) von 0,3 mm bis 0,5 mm hat.
Abgasschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Innenschale (4, 5) und in eine Außenschale (6, 7) an korrespondierenden Stellen Sicken (8, 9) eingeformt sind, die einen Kanal (10) ausbilden.
Abgasschalldämpfer nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Innenschale (4, 5, 33) und der Außenschale (6, 7, 32) einer Halbschale (2, 3, 30) wenigstens eine Zwischenschale angeordnet ist.
Abgasschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blechzuschnitt (50) ein Tailored Blank ist.
Abgasschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche der Innenschalen (4, 5, 33), Außenschalen (6, 7, 32) und/oder Zwischenschalen, die Abstrahlgeräusche übertragen, dünner ausgeführt werden.
Abgasschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechzuschnitte (50) aus unterschiedlichen Materialien sind.
Abgasschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Innenschalen (4, 5, 33), Außenschalen (6, 7, 32) und/oder Zwischenschalen Dämmstoffe (18) angeordnet sind.
Abgasschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenschale (4, 5, 33), Außenschale (6, 7, 32) und/oder Zwischenschale einer Halbschale (2, 3, 30) im Bereich ihrer Mantelflächen (11, 38) zumindest abschnittsweise gefügt sind.
Abgasschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Innenschale (4, 5, 33), Außenschale (6, 7, 32) und/oder Zwischenschale eine Öffnung (39) vorgesehen ist.
Abgasschalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Innenschale (4, 5, 33) und/oder Außenschale (6, 7, 32) mehrere Sicken (8, 9, 34) eingeformt sind, die ein verzweigtes Netz von Kanälen (10, 41) zwischen einer Innenschale (4, 5, 33) und einer Außenschale (6, 7, 32) bilden.