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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schalldämpfer in Wickelbauweise für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Schalldämpfers.
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Schalldämpfer können auf unterschiedliche Weisen hergestellt bzw. ausgestaltet werden. Bei einer Schalenbauweise werden zumindest zwei Schalenkörper aneinander befestigt, um ein Schalldämpfergehäuse auszubilden. Einlassrohre und Auslassrohre sind dann durch die Schalenkörper durchgeführt oder durch Verbindungsbereiche der Schalenkörper durchgeführt. Bei einer Rohrbauweise wird ein Schalldämpfereinsatz in ein rohrförmiges Gehäuse axial eingeschoben. Das rohrförmige Gehäuse ist an seinen axialen Stirnseiten durch zwei Endböden verschlossen. Einlassrohre und Auslassrohre werden zweckmäßig durch die Endböden hindurchgeführt. Ist es jedoch erforderlich, ein derartiges Rohr durch den Rohrkörper, also durch den Mantel des Gehäuses hindurchzuführen, ergeben sich erhebliche Komplikationen, das jeweilige Rohr im Inneren des Gehäuses mit dem Schalldämpfereinsatz zu verbinden. Bei einer Wickelbauweise wird eine Einheit aus Schalldämpfereinsatz und Endböden vormontiert und anschließend mit einem Plattenkörper umwickelt, um den Mantel des Gehäuses zu bilden. Sofern hier eine Manteldurchführung für eines der Rohre erforderlich ist, kann die entsprechende Durchführöffnung bereits am Plattenkörper vorbereitet sein, wobei die Umwicklung des Schalldämpfereinsatzes dann ausgehend von dieser Durchgangsöffnung erfolgt.
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Eine Modifikation der Wickelbauweise geht aus der
DE 10 2008 056 350 A1 hervor, die einen Schalldämpfer offenbart, dessen Gehäuse einen in Umfangsrichtung geschlossenen umlaufenden Mantel und an zwei in Axialrichtung voneinander entfernten Längsenden jeweils einen Endboden aufweist und dessen Schalldämpfereinsatz im Gehäuse angeordnet ist und zumindest ein Einlassrohr für Abgas und zumindest ein Auslassrohr für Abgas aufweist. Der Mantel ist nun in der Umfangsrichtung segmentiert, so dass er genau zwei Mantelsegmente aufweist. Das eine Mantelsegment enthält eine Öffnung, in die eines der Rohre von innen eingesteckt ist. Für die Herstellung wird das mit der Öffnung ausgestattete Mantelsegment an eine Einheit angesetzt, die aus dem Schalldämpfereinsatz und den beiden Endböden gebildet ist. Anschließend wird das andere Mantelsegment, das keine Öffnung enthält, bezüglich der Axialrichtung des Schalldämpfers radial aufgesetzt, wobei dieses Mantelsegment die Einheit aus Endböden und Schalldämpfereinsatz weitgehend in der Umfangsrichtung umgreift. Die Umfangsenden der beiden Mantelsegmente werden dann miteinander verbunden, um den Mantel gasdicht zu verschließen. Außerdem werden die Endböden mit den Mantelsegmenten gasdicht verbunden. Beim bekannten Schalldämpfer ist zumindest ein weiteres Rohr durch einen der Endböden hindurchgeführt, wozu der jeweilige Endboden eine entsprechende Durchgangsöffnung aufweist.
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Die
US 1 715 630 A zeigt einen weiteren Schalldämpfer in Wickelbauweise, der einen integrierten Wärmetauscher aufweist und bei dem Abgaseinlass und Abgasauslass durch entgegengesetzte Endböden hindurch geführt sind.
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Die
US 7 878 300 B2 zeigt einen Schalldämpfer, dessen Gehäuse in Halbschalenbauweise gefertigt ist. Die Oberschale trägt einen Einlass und die Unterschale besitzt einen Auslass, wobei für die Wickelbauweise charakteristische separate Endböden ebenso fehlen wie ein Mantel, der in der Umfangsrichtung die Endböden umschließt.
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Die
US 3 776 366 A und die
DE 38 36 589 A1 zeigen jeweils einen Schalldämpfer in Rohrbauweise, bei dem der Mantel durch ein in der Umfangsrichtung geschlossenes zylindrisches Rohr gebildet ist, durch das Rohre hindurchgeführt sein können.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich nun mit dem Problem, für einen Schalldämpfer der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine vereinfachte Herstellbarkeit auszeichnet. Insbesondere soll eine besonders kompakte Anordnung des Schalldämpfers innerhalb einer Abgasanlage, vorzugsweise innerhalb eines Fahrzeugs, realisierbar sein.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Mantel in der Umfangsrichtung so zu segmentieren, dass zumindest zwei Mantelsegmente entstehen, nämlich ein Einlassmantelsegment und ein Auslassmantelsegment. Einlassmantelsegment und Auslassmantelsegment sind zweckmäßig separat hergestellte Bauteile. Das Einlassmantelsegment weist zumindest eine Einlassöffnung auf, wobei in die jeweilige Einlassöffnung ein Einlassrohr von innen eingesteckt ist. Das Auslassmantelsegment weist zumindest eine Auslassöffnung auf, wobei in die jeweilige Auslassöffnung ein Auslassrohr von innen eingesteckt ist. Die Einlassöffnung durchdringt den Mantel bzw. das Einlassmantelsegment in Radialrichtung. Die Auslassöffnung durchdringt den Mantel bzw. das Auslassmantelsegment in Radialrichtung. Durch die vorgeschlagene Bauweise ist es somit möglich, das oder die Einlassrohre durch das Einlassmantelsegment und das oder die Auslassrohre durch das Auslassmantelsegment, also durch den Mantel hindurch zu führen, so dass grundsätzlich sämtliche gasführenden Anschlüsse durch den Mantel hindurchgeführt werden können. Hierdurch ergibt sich eine vereinfachte Ausgestaltung für die Endböden. Ebenso ist es dadurch möglich, die Endböden völlig unabhängig vom Schalldämpfereinsatz zu konzipieren, so dass bei gleichbleibenden Endböden unterschiedliche Schalldämpfereinsätze verwendet werden können. Besonders vorteilhaft ist diese Bauweise jedoch für die Unterbringung des Schalldämpfers am Fahrzeug, da er vergleichsweise wenig Bauraum benötigt.
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Der Schalldämpfereinsatz ist dabei in einem Inneren des Gehäuses angeordnet, das in der Umfangsrichtung durch den Mantel und in der Axialrichtung durch die beiden Endböden begrenzt ist.
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Dementsprechend wird eine Ausführungsform bevorzugt, bei welcher alle Einlassrohre und alle Auslassrohre des Schalldämpfereinsatzes in solche Einlassöffnungen und Auslassöffnungen von innen eingesteckt sind. Mit anderen Worten, die beiden Endböden können vollständig geschlossen ausgestaltet sein, also öffnungsfrei konzipiert sein.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann das jeweilige Einlassrohr L-förmig abgewinkelt sein, wobei ein erster Schenkel des jeweiligen Einlassrohrs in die jeweilige Einlassöffnung eingesteckt ist, während ein zweiter Schenkel des jeweiligen Einlassrohrs um seine Längsmittelachse am Schalldämpfereinsatz, zum Beispiel an einem Zwischenboden des Schalldämpfereinsatzes, drehbar angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann das jeweilige Auslassrohr L-förmig abgewinkelt sein, wobei ein erster Schenkel des jeweiligen Auslassrohrs in die jeweilige Auslassöffnung eingesteckt ist, während ein zweiter Schenkel des jeweiligen Auslassrohrs um seine Längsmittelachse am Schalldämpfereinsatz, insbesondere an einem Zwischenboden des Schalldämpfereinsatzes, drehbar angeordnet ist. Zweckmäßig erstreckt sich dabei die jeweilige Längsmittelachse des jeweiligen zweiten Schenkels im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung des Schalldämpfers. Hierdurch ist es während der Montage des Schalldämpfers besonders einfach möglich, herstellungsbedingte Lagetoleranzen auszugleichen. Die drehbare Anordnung des jeweiligen Rohrs am Schalldämpfereinsatz kann beispielsweise über einen Schiebesitz realisierbar sein.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine Einlassöffnung der wenigstens einen Auslassöffnung diametral gegenüberliegen. Hierdurch lässt sich die Montage des Schalldämpfers erheblich vereinfachen. Beispielsweise lässt sich der Schalldämpfereinsatz in das Auslassmantelsegment einsetzen, wobei das jeweilige Auslassrohr in die jeweilige Auslassöffnung einsteckbar ist. Anschließend kann das Einlassmantelsegment angesetzt werden, wobei das jeweilige Einlassrohr in die jeweilige Einlassöffnung eingesteckt werden kann.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass wenigstens einer der Endböden eine nach außen orientierte Wölbung aufweist, die im Gehäuse ein Zusatzvolumen begrenzt, das ein Inneres des Gehäuses axial vergrößert. Die nach außen konvexe Wölbung kann dabei trichterförmig oder konisch ausgestaltet sein. Mit Hilfe eines solchen gewölbten Endbodens kann in axialer Richtung gegebenenfalls zur Verfügung stehender Bauraum besser zur Vergrößerung des Volumens des Inneren genutzt werden. Insbesondere kann dadurch das Volumen des Gehäuses axial über den vom Mantel umschlossenen Bereich hinaus vergrößert werden, so dass sich das jeweilige Zusatzvolumen axial außerhalb des Mantels befindet.
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Zweckmäßig besitzt der Mantel in der Umfangsrichtung genau zwei Mantelsegmente, nämlich nur das Einlassmantelsegment und das Auslassmantelsegment. Hierdurch reduziert sich die Anzahl der Verbindungsstellen auf ein Minimum. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Ausführungsform möglich, bei der drei oder mehr Mantelsegmente vorhanden sind.
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Sofern nur zwei Mantelsegmente vorgesehen sind, können die beiden Mantelsegmente im Bereich ihrer Umfangsenden aneinander befestigt sein. Beispielsweise können diese Umfangsenden geradlinig und parallel zur Axialrichtung des Gehäuses verlaufen. Zusätzlich oder alternativ können sich die beiden Mantelsegmente im Bereich ihrer Umfangsenden radial überlappen. Insbesondere kann das eine Mantelsegment mit dem anderen Mantelsegment radial gesteckt sein. Beispielsweise können hierzu die Umfangsenden des einen Mantelsegments abgewinkelt oder abgestuft sein, um eine Einschuböffnung oder Nut radial zwischen dem jeweiligen Mantelsegment und den Endböden sowie gegebenenfalls wenigstens eines Zwischenbodens des Schalldämpfereinsatzes auszubilden, in welche dann die Umfangsenden des anderen Mantelsegments nach Art einer Feder in der Umfangsrichtung einsteckbar bzw. einführbar sind. Beispielsweise kann hierdurch eine Nut-Feder-Steckverbindung realisiert werden, die sich besonders einfach gasdicht verschließen lässt.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Schalldämpfereinsatz zwei Zwischenböden aufweisen. Die Zwischenböden können den Mantel signifikant aussteifen. Insbesondere sind die Zwischenböden hierzu in der Axialrichtung deckungsgleich zu den Endböden ausgestaltet, so dass sie mit ihrer Außenkontur an der Innenkontur des Mantels, insbesondere flächig, anliegen. Der erste Zwischenboden kann mit dem ersten Endboden eine erste Kammer axial begrenzen, die im Inneren des Gehäuses ausgebildet ist. Ferner kann der erste Zwischenboden mit dem zweiten Zwischenboden eine zweite Kammer axial begrenzen, die im Inneren des Gehäuses somit axial an die erste Kammer anschließt. Weiter kann der zweite Zwischenboden mit dem zweiten Endboden eine dritte Kammer axial begrenzen, die im Inneren des Gehäuses angeordnet ist und axial an die zweite Kammer anschließt. Zweckmäßig kann nun das wenigstens eine Einlassrohr durch die zweite Kammer verlaufen und durch den ersten Zwischenboden hindurch mit der ersten Kammer fluidisch verbunden sein. Zusätzlich oder alternativ kann das jeweilige Auslassrohr durch die dritte Kammer, durch den zweiten Zwischenboden hindurch, durch die zweite Kammer und durch den ersten Zwischenboden hindurch mit der ersten Kammer fluidisch verbunden sein. Einlassrohr und Auslassrohr münden somit in die erste Kammer, wodurch der Schalldämpfer einen vergleichsweise geringen Durchströmungswiderstand besitzt.
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Entsprechend vorteilhaften Ausführungsformen kann der Schalldämpfereinsatz zumindest ein Verbindungsrohr aufweisen, das sich durch die zweite Kammer hindurcherstreckt und das zumindest durch einen der Zwischenböden hindurch mit wenigstens einer der anderen Kammern, also mit der ersten Kammer und/oder mit der dritten Kammer fluidisch verbunden ist. Hierdurch kann beispielsweise die dritte Kammer als Resonanzkammer dienen, insbesondere zur Realisierung eines Helmholtz-Resonators.
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Zusätzlich oder alternativ kann das wenigstens eine Einlassrohr und/oder das wenigstens eine Auslassrohr und/oder das wenigstens eine Verbindungsrohr in der zweiten Kammer perforiert sein. Hierdurch kann die zweite Kammer als Absorptionskammer genutzt werden. Insbesondere kann die zweite Kammer hierzu mit einem Schallabsorptionsmittel befüllt sein. Das wenigstens eine Auslassrohr kann ferner in der dritten Kammer perforiert sein, so dass auch die dritte Kammer beispielsweise als Absorptionskammer verwendet werden kann. Hierzu kann die dritte Kammer mit einem Schallabsorptionsmittel befüllt sein.
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Besonders zweckmäßig ist eine Konfiguration, bei welcher sich das eine Mantelsegment in der Umfangsrichtung über mehr als 180° erstreckt. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um das Auslassmantelsegment.
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Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besitzt der Schalldämpfer genau ein Einlassrohr und genau zwei Auslassrohre, wobei zugehörigen Auslassöffnungen diametral gegenüberliegend zur Einlassöffnung am Mantel positioniert sind.
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Die Herstellung des hier vorgestellten Schalldämpfers erfolgt zweckmäßig derart, dass der Schalldämpfereinsatz radial in das Auslassmantelsegment eingesetzt wird, wobei das wenigstens eine Auslassrohr von innen in die wenigstens eine Auslassöffnung eingesetzt wird. Anschließend wird das Einlassmantelsegment radial an das Auslassmantelsegment angesetzt, wobei das wenigstens eine Einlassrohr von innen in die wenigstens eine Einlassöffnung eingesetzt wird. Alternativ ist es ebenso möglich, dass der Schalldämpfereinsatz radial in das Einlassmantelsegment eingesetzt wird, wobei das wenigstens eine Einlassrohr von innen in die wenigstens eine Einlassöffnung eingesetzt wird. Anschließend wird das Auslassmantelsegment radial an das Einlassmantelsegment angesetzt, wobei das wenigstens eine Auslassrohr von innen in die wenigstens eine Auslassöffnung eingesetzt wird.
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Die Einlassböden können nun vor oder nach dem Ansetzen des Einlassmantelsegments angesetzt werden. Beispielsweise können die Einlassböden vor dem Ansetzen des Einlassmantelsegments axial an das Auslassmantelsegment angesetzt werden. Alternativ können die Einlassböden nach dem Ansetzen des Einlassmantelsegments axial an den Mantel angesetzt werden. Nach einer anderen Ausführungsform können die Endböden einen integralen Bestandteil des Schalldämpfereinsatzes bilden, so dass der Schalldämpfereinsatz mit den Endböden in das Auslassmantelsegment eingesetzt wird.
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Die Endböden werden gasdicht mit dem Mantel verbunden. Die Mantelsegmente werden gasdicht miteinander verbunden. Die Rohre werden in den Öffnungen gasdicht mit dem Mantel verbunden. Beispielsweise kann die jeweilige Mantelöffnung hierzu von einem Kragen eingefasst sein. Der jeweilige Kragen kann dabei radial nach außen abstehen und beispielsweise nach Art eines Durchzugs konfiguriert sein.
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Die Mantelsegmente, also insbesondere das Einlassmantelsegment und das Auslassmantelsegment sind zweckmäßig jeweils aus einem Stück hergestellt, wodurch sie besonders preiswert realisierbar sind.
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Die wenigstens zwei Mantelsegmente sind zweckmäßig aus den gleichen Materialien und insbesondere mit gleichen Wandstärken hergestellt. Bei einer anderen Ausführungsform kann jedoch vorgesehen sein, dass Einlassmantelsegment und Auslassmantelsegment mit unterschiedlichen Wandstärken und/oder aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine perspektivische Ansicht eines Schalldämpfers bei transparent dargestelltem Auslassmantelsegment,
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2 eine perspektivische Ansicht des Schalldämpfers bei einer anderen Blickrichtung,
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3 eine perspektivische Ansicht eines Einlassmantelsegments,
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4 eine perspektivische Ansicht einer Anordnung aus einem Schalldämpfereinsatz und zwei Endböden,
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5 eine perspektivische Ansicht einer vorgefertigten Einheit des Schalldämpfers,
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6 eine perspektivische Ansicht des Auslassmantelsegments,
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7 eine perspektivische Ansicht des Schalldämpfers beim Montieren des Auslassmantelsegments an der vormontierten Einheit.
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Entsprechend den 1 bis 7 umfasst ein Schalldämpfer 1, der sich für eine Einbindung in eine hier nicht gezeigte Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, eignet, ein Gehäuse 2 in Mantelbauweise. Dementsprechend weist das Gehäuse 2 einen Mantel 3 auf, der sich in einer Längsrichtung oder Axialrichtung 4 und in einer Umfangsrichtung 5 erstreckt. Das Gehäuse 2 weist ferner zwei Endböden 6 auf, die an zwei voneinander beabstandeten Längsenden des Mantels 3 angeordnet sind. Zweckmäßig ist der Schalldämpfer 1 als Nachschalldämpfer ausgestaltet, der sich in besonderer Weise für eine quer liegende Montage am Unterboden des Fahrzeugs eignet.
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Das Gehäuse 2 weist zumindest eine den Mantel 3 durchdringende Einlassöffnung 7 auf, durch die ein im Inneren 23 des Gehäuses 2 angeordnetes Einlassrohr 8 an ein hier nicht gezeigtes Rohr der Abgasanlage angeschlossen werden kann. Das Gehäuse 2 weist zumindest eine Auslassöffnung 9 auf, die beim hier vorgestellten Schalldämpfer 1 ebenfalls im Mantel 3 ausgebildet ist. Durch diese wenigstens eine Auslassöffnung 9 kann ein im Inneren 23 des Gehäuses 2 angeordnetes Auslassrohr 10 an ein entsprechendes anderes Rohr der Abgasanlage anschließbar sein. Im Beispiel der 1 sind zwei derartige Auslassöffnungen 9 vorgesehen. Dementsprechend sind hier auch zwei Auslassrohre 10 vorgesehen. Im Beispiel der 2 bis 7 ist nur ein Auslassrohr 10 vorgesehen, dementsprechend ist auch nur eine Auslassöffnung 9 vorhanden. Bevorzugt besitzt der Schalldämpfer 1 genau eine Einlassöffnung 7 und genau ein Einlassrohr 8 sowie genau zwei Auslassöffnungen 9 und genau zwei Auslassrohre 10.
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Der Mantel 3 ist in der Umfangsrichtung 5 segmentiert, so dass er zumindest zwei Mantelsegmente 11, 12 aufweist. Das eine Mantelsegment 11 weist die Einlassöffnung 7 auf und wird im Folgenden als Einlassmantelsegment 11 bezeichnet. Das andere Mantelsegment 12 weist die wenigstens eine Auslassöffnung 9 auf und wird im Folgenden als Auslassmantelsegment 12 bezeichnet. Bei den hier vorgestellten Ausführungsformen besitzt der Mantel 3 jeweils genau zwei Mantelsegmente, die jeweils als separate Bauteile ausgestaltet sind. Im montierten Zustand, der in den 1 und 2 wiedergegeben ist, sind die beiden Mantelsegmente 11, 12 fest und gasdicht miteinander verbunden. Zweckmäßig sind alle Einlassöffnungen 7 im Einlassmantelsegment 11 ausgebildet, während alle Auslassöffnungen 9 im Auslassmantelsegment 12 ausgebildet sind.
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Die Mantelsegmente 11, 12 können gemäß den hier gezeigten Ausführungsformen für die jeweilige Mantelöffnung 7, 9 jeweils einen Kragen 13 aufweisen, der bezüglich der übrigen Außenkontur des jeweiligen Mantelsegments 11, 12 nach außen absteht und die jeweilige Mantelöffnung 7, 9 einfasst. Der jeweilige Kragen 13 ist dabei integral am jeweiligen Mantelsegment 11, 12 ausgeformt. Das jeweilige Mantelsegment 11, 12 kann insbesondere als Blechformteil, vorzugsweise als Tiefziehteil, konzipiert sein.
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Das der Einlassöffnung 7 zugeordnete Einlassrohr 8 ist von innen koaxial in die Einlassöffnung 7 eingesteckt. Insbesondere ragt das Einlassrohr 8 koaxial in den zugehörigen Kragen 13 hinein. Zweckmäßig schließt das Einlassrohr 8 dabei etwa bündig mit dem zugehörigen Kragen 13 ab. Im montierten Zustand kann das Einlassrohr 8 mit dem zugehörigen Kragen 13 fest verbunden sein. Hierzu bietet sich eine ringförmige, geschlossen umlaufende Schweißnaht an. Analog dazu ist das der jeweiligen Auslassöffnung 9 zugeordnete Auslassrohr 10 von innen koaxial in die zugehörige Auslassöffnung 9 eingesteckt. Auch hier ragt das jeweilige Auslassrohr 10 koaxial in den zugehörigen Kragen 13 hinein. Auch hier schließt das Außenrohr 10 zweckmäßig etwa bündig mit dem zugehörigen Kragen 13 ab. Im montierten Zustand ist das jeweilige Außenrohr 10 mit dem zugehörigen Kragen 13 fest verbunden, wobei sich auch hier eine ringförmige, geschlossen umlaufende Schweißnaht anbietet. Die Schweißnähte zum Fixieren der Rohre 8, 10 an den Kragen 13 der zugehörigen Öffnungen 7, 9 können beispielsweise bei einem geringfügig über den jeweiligen Kragen 13 überstehenden Rohr 8, 10 eine Stirnseite des Kragens 13 mit der Außenseite des jeweiligen Rohrs 8, 10 verbinden. Das jeweilige Mantelsegment 11, 12 ist zweckmäßig aus einem Stück hergestellt.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind das Einlassrohr 8 und die beiden Auslassrohre 10 jeweils L-förmig abgewinkelt, so dass das Einlassrohr 8 einen ersten Schenkel 24 und einen zweiten Schenkel 25 aufweist und die beiden Auslassrohre 10 jeweils einen ersten Schenkel 26 und jeweils einen zweiten Schenkel 27 aufweisen. Der erste Schenkel 24 des Einlassrohrs 8 ist von Innen in die Einlassöffnung 7 eingesteckt. Der zweite Schenkel 25 des Einlassrohrs 8 ist um seine Längsmittelachse 28 drehbar angeordnet, die sich im Wesentlichen parallel zu Axialrichtung 4 erstreckt. Die ersten Schenkel 26 der beiden Auslassrohre 10 sind jeweils von innen in die Auslassöffnungen 9 eingesteckt. Die zweiten Schenkel 27 der Auslassrohre 10 sind jeweils um ihre Längsmittelachsen 29 drehbar angeordnet, die sich ebenfalls im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung 4 erstrecken.
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Das Einlassrohr 8 ist am ersten, unteren Zwischenboden 16, beispielsweise mittels eines Schiebesitzes, um die Längsmittelachse 28 seines zweiten Schenkels 25 drehbar gelagert. Die beiden Auslassrohre 10 sind zumindest an einem der Zwischenböden 16, vorzugsweise an beiden Zwischenböden 16, um die Längsmittelachse 29 ihrer zweiten Schenkel 27 drehbar gelagert, beispielsweise in Schiebesitzen.
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Da bei den hier gezeigten Ausführungsformen alle Einlassrohre 8 in eine den Mantel 3 durchdringende Einlassöffnung 7 eingesteckt sind und außerdem sämtliche Auslassrohre 10 jeweils in eine den Mantel 3 durchdringende Auslassöffnung 9 eingesteckt sind, können die beiden Endböden 6 vollständig geschlossen ausgestaltet sein, so dass sie keine axiale Öffnung aufweisen.
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Zweckmäßig liegen sich die jeweilige Einlassöffnung 7 einerseits und die jeweilige Auslassöffnung 9 andererseits am Mantel 3 diametral gegenüber.
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Das jeweilige Einlassrohr 8 und das jeweilige Auslassrohr 10 sind Bestandteile eines Schalldämpfereinsatzes 15, der im Inneren 23 des Gehäuses 2 angeordnet ist.
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Das Gehäuse 2 umschließt hierbei ein Inneres 23, das in der Umfangsrichtung 5 vom Mantel 3 eingefasst ist und das in der Axialrichtung 4 von den Endböden 6 begrenzt ist.
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Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform bilden die beiden Endböden 6 bezüglich des Schalldämpfereinsatzes 15 separate Bauteile. Der Schalldämpfereinsatz 15 weist seinerseits zwei Zwischenböden 16 auf, nämlich einen in 1 unten dargestellten ersten Zwischenboden 16 und einen in 1 oben dargestellten zweiten Zwischenboden 16. Der erste, untere Zwischenboden 16 begrenzt mit dem ersten, unteren Endboden 6 eine erste Kammer 30 axial. Der erste, untere Zwischenboden 16 begrenzt mit dem zweiten, oberen Zwischenboden 16 eine zweite Kammer 31 axial. Der zweite, obere Zwischenboden 16 begrenzt mit dem zweiten, oberen Endboden 6 eine dritte Kammer 32 axial.
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Die Einlassöffnung 7 ist am Einlassmantelsegment 11 so positioniert, dass das Einlassrohr 8 durch die zweite Kammer 31 verläuft und durch den ersten, unteren Zwischenboden 16 hindurch mit der ersten Kammer 30 fluidisch verbunden ist. Das Einlassrohr 8 hat keine unmittelbare Wechselwirkung mit der dritten Kammer 32. Hierzu ist die Einlassöffnung 7 in einem der zweiten Kammer 31 zugeordneten Axialabschnitt des Mantels 3 angeordnet. Im Unterschied dazu sind die beiden Auslassöffnungen 9 in einem der dritten Kammer 32 zugeordneten Axialabschnitt des Mantels 3 angeordnet. Dementsprechend sind die beiden Auslassrohre 10 durch die dritte Kammer 32, durch den zweiten, oberen Zwischenboden 16 hindurch, durch die zweite Kammer 31 und durch den ersten, unteren Zwischenboden 16 hindurch mit der ersten Kammer 30 fluidisch verbunden.
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Der Schalldämpfereinsatz 15 weist hier außerdem ein Verbindungsrohr 33 auf, das sich durch die zweite Kammer 31 hindurcherstreckt und das im Beispiel zumindest durch den ersten, unteren Zwischenboden 16 hindurch mit der ersten Kammer 30 fluidisch verbunden ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Zwischenrohr 33 auch durch den zweiten, oberen Zwischenboden 16 hindurch mit der dritten Kammer 32 fluidisch verbunden sein.
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Das Einlassrohr 8 ist hier in der zweiten Kammer 31 mit einer Perforation 34 versehen. Die beiden Auslassrohre 10 sind hier ausschließlich innerhalb der dritten Kammer 32 jeweils mit einer Perforation 35 versehen. Das Verbindungsrohr 33 ist ausschließlich in der zweiten Kammer 31 mit einer Perforation 36 versehen. Die zweite Kammer 31 kann mit einem hier nicht dargestellten Schallschluckstoff oder Schallabsorptionsmittel befüllt sein. Ebenso kann die dritte Kammer 32 mit einem Schallschluckstoff bzw. einem Schallabsorptionsmittel befüllt sein. Alternativ ist es ebenso möglich, die dritte Kammer 32 als Resonanzkammer eines Helmholtz-Resonators auszubilden, dessen Hals durch das Verbindungsrohr 33 gebildet sein. In diesem Fall durchdringt das Verbindungsrohr 33 beide Zwischenböden 16.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 3 bis 7 näher auf ein Verfahren zum Herstellen des Schalldämpfers 1 eingegangen. Dabei werden weitere Merkmale des Schalldämpfers 1 näher erläutert.
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Gemäß 3 wird das Einlassmantelsegment 11 separat vom Auslassmantelsegment 12 hergestellt oder davon separiert. Jedenfalls sind die beiden Mantelsegmente 11, 12 nach ihrer Herstellung separate Bauteile. Dabei wird eine einteilige Herstellung des jeweiligen Mantelsegments 11, 12 als Blechformteil bevorzugt. Erkennbar ist dabei der jeweilige Kragen 13 integral am jeweiligen Mantelsegment 11, 12 ausgeformt, beispielsweise als Durchzug. Das Einlassmantelsegment 11 erstreckt sich zweckmäßig zwischen 10% und 40% des Gesamtumfangs des Mantels 3. Im Beispiel erstreckt sich das Einlassmantelsegment 11 über etwa 20% des Gesamtumfangs des Mantels 3. In der Folge erstreckt sich das Auslassmantelsegment 12 über mehr als 180° des Gesamtumfangs des Mantels 3.
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Umfangsenden 14 des Einlassmantelsegments 11 erstrecken sich geradlinig, und zwar bevorzugt parallel zur Axialrichtung 4 des Schalldämpfers 1.
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Separat zum Einlassmantelsegment 11 und separat zum Auslassmantelsegment 12 wird der in 4 gezeigte Einsatz 15 hergestellt, der zumindest das Einlassrohr 8 und wenigstens ein Auslassrohr 10 umfasst. Im Beispiel der 2 bis 7 kann der Einsatz 15 auch die beiden Endböden 6 aufweisen. In 4 ist rein exemplarisch ein vergleichsweise komplexer Schalldämpfereinsatz 15 wiedergegeben, der in diesem Fall drei Zwischenböden 16 aufweist. Ferner können Kopplungsrohre 17 vorgesehen sein. Es ist klar, dass auch der in 4 gezeigte Einsatz 15 zumindest ein Verbindungsrohr 33 aufweisen kann. Auch hier ist es mit Hilfe der Zwischenböden 16 möglich, im Inneren 23 des Gehäuses 2 mehrere Kammern auszubilden, die als Reflektionskammer, Absorptionskammer und Resonanzkammer sowie beliebige Kombinationen daraus ausgestaltet sein können. Der Schalldämpfereinsatz 15 ist für sich komplett vormontierbar. Bei der Ausführungsform der 2 bis 7 ist der Einsatz 15 zusammen mit den Endböden 6 vormontierbar.
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Gemäß 5 kann der komplett vormontierte Schalldämpfereinsatz 15 mit dem Einlassmantelsegment 11 verbunden werden, um eine Einheit 18 zu bilden, die komplett vormontierbar ist. Die Montage des Einlassmantelsegments 11 am Einsatz 15 gestaltet sich dabei vergleichsweise einfach, da insbesondere Lagetoleranzen besonders einfach ausgleichbar sind. Dies kann insbesondere dadurch unterstützt werden, dass Einlassrohr 8 um die Längsmittelachse 28 seines zweiten Schenkels 25 drehbar gelagert ist, wodurch die Ausrichtung des ersten Schenkels 24 justierbar ist.
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Ferner lässt sich das Einlassrohr 8 von innen in die Einlassöffnung 7 einstecken und insbesondere durchstecken und lässt sich dementsprechend besonders einfach mit dem zugehörigen Kragen 13 verbinden. Auch können die Endböden 6 einfach mit dem Einlassmantelsegment 11 verbunden werden, wobei auch hier Formtoleranzen und Lagetoleranzen einfach ausgeglichen werden können.
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5 lässt sich dabei entnehmen, dass bei dieser Einheit 18 eine dem Inneren 23 des Gehäuses 2 zugewandte Innenseite des Einlassmantelsegments 11 aufgrund des fehlenden Auslassmantelsegments 12 leicht zugänglich ist. Folglich lassen sich zum Beispiel die Zwischenböden 16 von innen am Einlassmantelsegment 11 befestigen. Beispielsweise können die Zwischenböden 16 an die Innenseite des Einlassmantelsegments 11 angeschweißt werden. Hierdurch erhält die Einheit 18 eine besonders hohe Stabilität.
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Entsprechend 6 wird das Auslassmantelsegment 12 separat vom Einlassmantelsegment 11 und separat vom Einsatz 15 hergestellt. Bevorzugt handelt es sich hierbei ebenfalls um ein Blechformteil, das zweckmäßig aus einem Stück hergestellt ist. Das Auslassmantelsegment 12 besitzt komplementär zum Einlassmantelsegment 11 ebenfalls geradlinig Umfangsenden 19, die sich zweckmäßig parallel zur Axialrichtung 4 des Schalldämpfers 1 erstrecken. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher das Auslassmantelsegment 12 in der Umfangsrichtung 5 größer dimensioniert ist als die Differenz zwischen Gesamtumfang des Mantels 3 und dem Umfangsanteil des Einlassmantelsegments 11. Hierdurch kann an den Umfangsenden 19 des Auslassmantelsegments 12 jeweils ein Überlappungsbereich 20 realisiert werden, der im montierten Zustand das Einlassmantelsegment 11 an dessen Umfangsenden 14 in der Umfangsrichtung 5 radial außen überlappt. Um diese Überlappung möglichst gasdicht bzw. möglichst einfach realisieren zu können, kann das Einlassmantelsegment 11 oder wie hier das Auslassmantelsegment 12 an seinen Umfangsenden 19 jeweils eine nach außen abgestufte Kante 21 aufweisen. Die Stufenhöhe der abgestuften Kante 21 ist dabei auf die Materialstärke des Einlassmantelsegment 11 abgestimmt. Der Überlappungsbereich 20 ermöglicht außerdem einen Toleranzausgleich beim Montieren des Auslassmantelsegments 12.
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Entsprechend 7 wird das Auslassmantelsegment 12, das entsprechend der Umfangskontur des Mantels 3 bzw. entsprechend der Umfangskontur der Einheit 18 vorgeformt sein kann, an die Einheit 18 angebaut. Hierzu kann das Auslassmantelsegment 12 quer zur Axialrichtung 4 angesetzt werden, wobei eine durch das fehlende Einlassmantelsegment 11 gebildete offene Seite 22 des Auslassmantelsegments 12 über die Einheit 18 übergestülpt wird. Dies ist ohne weiteres durch die Flexibilität des verwendeten Mantelmaterials möglich. Dabei wird das Auslassmantelsegment 12 an der Einheit 18 so positioniert, dass die Überlappungsbereiche 20 die Umfangsenden 14 des Einlassmantelsegments 11 überlappen. Anschließend wird das Auslassmantelsegment 12 befestigt. Beispielsweise kann das Auslassmantelsegment 12 entlang der abgestuften Kanten 21 mit dem Einlassmantelsegment 11 fest verbunden werden. Beispielsweise kann eine von außen angebrachte Schweißnaht vorgesehen werden. Ferner wird das Auslassmantelsegment 12 mit den Endböden 6 fest verbunden, beispielsweise mittels Schweißnähten. Darüber hinaus kann das Auslassmantelsegment 12 zusätzlich von außen mit zumindest einem der Zwischenböden 16 fest verbunden werden. Beispielsweise können von außen angebrachte Heftschweißpunkte das Auslassmantelsegment 12 von außen mit den innen angeordneten Zwischenböden 16 verbinden.
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Beim Ansetzen des Auslassmantelsegments 12 werden dabei die Auslassrohre 10 mit ihren ersten Schenkeln 26 von innen in die Auslassöffnungen 9 eingesteckt, so dass sie in die zugehörigen Kragen 13 hineinragen oder sogar durch diese hindurch ragen. Durch die Verdrehbarkeit der Auslassrohre 10 um die jeweilige Längsmittelachse 29 ihrer zweiten Schenkel 27 kann auch hier ein Toleranzausgleich durchgeführt werden.
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Nach dem Anbau des Auslassmantelsegments 12 liegt dann der Schalldämpfer 1 gemäß den 1 und 2 vor.
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Es ist klar, dass der vorstehend beschriebene Montagevorgang auch dahingehend modifiziert werden kann, dass zuerst das Auslassmantelsegment 12 an den Schalldämpfereinsatz 15 angesetzt wird und erst anschließend das Einlassmantelsegment 11 an die durch den Einsatz 15 und das Auslassmantelsegment 12 gebildete modifizierte Einheit 18 angebaut wird.
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Durch die Segmentierung des Mantels 3 in der Umfangsrichtung 5 ist es außerdem möglich, die Materialstärken und/oder Wandstärken des Mantels 3 in den einzelnen Segmenten zu variieren. So können das Einlassmantelsegment 11 und das Auslassmantelsegment 12 unterschiedliche Wandstärken aufweisen. Beispielsweise besitzt das Einlassmantelsegment 11 eine größere Wandstärke als das Auslassmantelsegment 12. Im Beispiel kann die Wandstärke des Einlassmantelsegments 11 mindestens 50% oder mindestens doppelt so groß sein wie die Wandstärke des Auslassmantelsegments 12. Hierdurch kann beispielsweise das Einlassmantelsegment 11 mit einer höheren Formstabilität versehen werden, was die Steifigkeiteinheit 18 erhöht. Gleichzeitig wird der Schalldämpfer 1 hinsichtlich Gewicht und Herstellungskosten optimiert. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, für das Einlassmantelsegment 11 und das Auslassmantelsegment 12 verschiedene Materialien zu verwenden. Auch hierdurch ist eine Adaption an unterschiedliche Anforderungen, wie zum Beispiel Festigkeit, Steifigkeit, durchführbar.
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Zusätzlich oder alternativ ist es durch die Segmentierung relativ einfach möglich, das jeweilige Mantelsegment 11, 12 mit hier nicht gezeigten Versteifungssicken zu versehen. Hierdurch kann die Stabilität des Mantels 3 bzw. des Gehäuses 2 signifikant erhöht werden. Diese Sicken erstrecken sich beispielsweise in Umfangsrichtung 5. Sie können insbesondere so angeordnet sein, dass sie zur Positionierung der Zwischenböden 16 und/oder der Endböden 6 nutzbar sind, zum Beispiel in Form von nutförmigen Vertiefungen an der Innenseite des Einlassmantelsegments 11 bzw. des Auslassmantelsegments 12.