DE3810755C1 - Resonator-type silencer for internal combustion engines - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Reflexions-Schalldämpfer für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Ein Schalldämpfer der oben genannten Art ist z.B. aus der DE-PS 28 22 701 bekannt. Derartige Schalldämpfer bestehen aus einem äußeren Hüllrohr mit an seinen Stirnseiten ange­ brachten, mit Durchtrittsöffnungen für ein- und ausgangs­ seitige Gasführungsrohre versehenen Deckblechen. Der In­ nenraum des Schalldämpfers wird durch Zwischenböden, die ebenfalls mit Durchtrittsöffnungen für Gasführungsrohre versehen sind, in Längsrichtung in mehrere Kammern unter­ teilt. Die Zwischenböden bestehen aus dem Querschnitt des Hüllrohres entsprechenden Blechen mit in Richtung der Achse des Hüllrohres umgebogenen Rändern. Dabei müssen Toleranzgrenzen zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen exakt eingehalten werden. Das gleiche gilt auch für die Befestigung der Gasführungskanäle in den Durchtrittsöff­ nungen der Zwischenböden.

Aufgrund unterschiedlicher Temperaturen im Schalldämpfer ergeben sich unterschiedliche Ausdehnungslängen, vor allem zwischen den inneren Gasführungsrohren und dem durch die Umgebungsluft gekühlten Hüllrohr. Daher müssen die Zwi­ schenböden zum Hüllrohr einerseits und zu den Gasführungs­ rohren andererseits verschiebbar ausgeführt sein. Dennoch darf zwischen den Zwischenböden und dem Hüllrohr bzw. den Gasführungsrohren kein Spiel auftreten, da in diesem Falle die pulsierenden Gasströme die Zwischenböden zum Schwingen bringen. Die Folge ist ein rascher Verschleiß an den Rän­ dern der Zwischenböden schon nach kurzer Betriebszeit, da sie nur eine relativ kleine, unelastische Berührungsfläche mit dem Hüllrohr bzw. den Gasführungsrohren aufweisen, so daß solche Schalldämpfer schon bald zum Klappern neigen.

Die US 32 62 189 beschreibt einen Schalldämpfer, der durch am Gehäuse fixierte Zwischenböden in mehrere Kammern un­ terteilt ist. Diese Kammern sind untereinander in geeig­ neter Weise durch Gasführungsrohre verbunden, welche an ihrem einen Ende an jeweils einem Zwischenboden befestigt sind und mit ihrem anderen Ende den nächsten mit einem Flansch versehenen Zwischenboden durchstoßen, ohne jedoch an ihm befestigt zu sein. Zwar ist auf diese Weise eine Relativbewegung zwischen den Gasführungsrohren und den Zwischenböden ermöglicht, jedoch besteht weiterhin das oben erwähnte Problem des Spieles an den Durchführungs­ stellen der Gasführungsrohre durch die Zwischenböden.

Auch die DD-PS 49 375 zeigt einen derartigen Schalldämpfer mit mehreren durch Zwischenböden begrenzten Kammern. Die Zwischenböden weisen an ihrem Umfang einen Bord auf, mit dem sie an der Innenfläche des Schalldämpfermantels anlie­ gen. An den Zwischenböden angeordnete Rasten greifen dabei in Schlitzöffnungen im Mantel ein und sind an diesen Stel­ len mit ihm verschweißt. Die Zwischenböden selbst weisen Öffnungen zur Aufnahme von Gasführungsrohren auf. Diese Öffnungen sind mit einem einfach umgebördelten Rand verse­ hen, der eine Relativbewegung zwischen Gasführungsrohr einerseits und Zwischenboden andererseits gestattet. Durch die kleine Berührungsfläche und Fertigungstoleranzen kann es zu einem Spiel zwischen Gasführungsrohr und Zwischenbo­ den kommen, das, wie oben beschrieben, zu einem raschen Verschleiß führt.

In der DE-OS 23 23 264 ist ein Zwischenwände aufweisender Schalldämpfer beschrieben. Die durch die unterschiedlichen Temperaturen in unterschiedlichen Bereichen des Schall­ dämpfers auftretenden Wärmedehnungen an der Einspannstelle des Zwischenbodens in die Wandung des Schalldämpfers wer­ den dadurch ausgeglichen, daß sich der Zwischenboden an der Wandung über eine elastische Halterung abstützt und auf diese Weise kraftschlüssig gehalten wird. Durch diese Ausgestaltung wird zwar eine gewisse geringe Beweglichkeit des Zwischenbodens gegenüber der Wandung erreicht, jedoch ist das Vorsehen einer derartigen elastischen Halterung mit einer komplizierten Gestaltung der Teile und somit wesentlich erhöhtem Aufwand verbunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Reflexions-Schall­ dämpfer der oben genannten Art derart auszugestalten, daß Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können und der Zwischenboden dennoch mit einer großen Berührungsfläche spielfrei am Hüllrohr bzw. an den Gasführungsrohren an­ liegt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.

Ein dem Querschnitt des Mantelrohres eines Reflexions- Schalldämpfers angepaßter Zwischenboden besteht aus einer von dieser Form abweichenden, sie knapp überdeckenden, mindestens drei Ecken aufweisenden, Platine. Das bedeutet, daß die Kanten der Platine in der Mitte ihrer Länge nahe dieser Form verlaufen, während ihr Abstand an den Ecken der Platine wesentlich größer ist. Die über die erforder­ liche Querschnittsform des Zwischenbodens hinausreichenden Teile der Platine werden nahezu rechtwinklig umgebogen, so daß sie sich in Richtung der Längsachse des Mantelrohres erstrecken. Nach dem Einbau des Zwischenbodens in das Man­ telrohr liegt der Zwischenboden unter Vorspannung an den den Ecken der Platine entsprechenden Stellen mit großer Auflagefläche am Mantelrohr innen an. An den zwischen den Ecken der Platine liegenden Stellen fällt die Auflage­ fläche entsprechend geringer aus. Hierdurch wird der Rand so elastisch, daß Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden und dennoch ein spielfreies Anliegen mit großer Auflage­ fläche gewährleistet ist.

Analog dazu wird auch eine Durchtrittsöffnung für ein Gas­ führungsrohr in einem der Zwischenböden ausgestaltet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehend an­ hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 teilweise geschnitten die Seitenansicht ei­ nes Reflexions-Schalldämpfers,

Fig. 2 die Form einer Platine für einen Zwischenbo­ den eines Reflexions-Schalldämpfers,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine fertig gebogene Zwischenbodenplatine gemäß Schnittlinie III-III in Fig. 2.

Fig. 1 zeigt ein teilweise geschnitten dargestelltes Man­ telrohr 1 eines Reflexions-Schalldämpfers 2 für die Abgase einer Brennkraftmaschine. Der Abgasstrom 3 tritt in einem Gasführungsrohr 4 durch einen stirnseitigen Boden 5 des Schalldämpfers 2 ein und verläßt denselben nach mehrmali­ gem Umlenken und Durchlaufen mehrerer Resonanzkammern 6, die durch Gasführungsrohre 7 miteinander in Verbindung stehen, wieder durch ein Gasführungsrohr 8 am anderen stirnseitigen Boden 9 des Reflexions-Schalldämpfers 2. Die Resonanzkammern 6 im Schalldämpfer 2 werden gebildet durch mehrere im Abstand voneinander und von den Böden 5, 9 an­ geordnete Zwischenböden 10, die mit Durchtrittsöffnungen für die Gasführungsrohre 7 und 8 versehen sind. Der Über­ sichtlichkeit halber sind in dieser Figur nur zwei der Gasführungsrohre 7 dargestellt. Damit soll keine Festle­ gung auf eine bestimmte Anzahl von Gasführungsrohren er­ folgen, vielmehr ist eine den räumlichen Verhältnissen im Schalldämpfer und den Erfordernissen angemessene Anzahl vorzusehen. Vergleichbares gilt selbstverständlich auch für die Anzahl der Zwischenböden und damit auch der Reso­ nanzkammern.

Die Zwischenböden 10 liegen mit den Flächen 11 ihrer umge­ bogenen Ränder unter Vorspannung an der Innenseite des Mantelrohres 1 an und stützen sich an dieser ab. Das Gas­ führungsrohr 8 wird bei seiner Durchführung durch den ei­ nen der beiden Zwischenböden 10 auf die gleiche Weise ge­ führt, ist jedoch am stirnseitigen Ende 9 des Schalldämp­ fers 2 fest mit diesem verbunden. Das den Abgasstrom 3 zuführende Gasführungsrohr 4, das im Innern des Schall­ dämpfers 2 perforiert ausgebildet ist, ist mit dem stirn­ seitigen Boden 5 des Schalldämpfers 2 einerseits und mit dem ersten Zwischenboden 10, der dieses Gasführungsrohr 4 auch abschließt, andererseits, z. B. durch Schweißung ver­ bunden. Ebenso fest mit den Zwischenböden 10 verbunden sind die Gasführungsrohre 7. Bei einer gegenüber dem Man­ tel 1 unterschiedlichen Längenausdehnung der inneren Gas­ führungsrohre 4 und 8 kann sich das aus Gasführungsrohr 4, zwei Zwischenböden 10 und mehreren Gasführungsrohren 7 bestehende miteinander fest verbundene System innerhalb des Mantelrohres in Längsrichtung des Schalldämpfers 2 verschieben. Durch die Tatsache, daß das Gasführungsrohr 8 nicht fest mit dem zweiten Zwischenboden 10 verbunden ist, kann diese Verschiebung nicht zu unerwünschten Spannungen im Gehäuse des Schalldämpfers führen und verlängert somit auch die Lebensdauer des Schalldämpfers.

In Fig. 2 ist ein solcher in Fig. 1 rechts dargestellter Zwischenboden 10 mit seinen Durchtrittsöffnungen 12 für die Gasführungsrohre 7 zu sehen. In diesem Ausführungsbei­ spiel besteht der Zwischenboden 10 aus einer seine Form knapp umschreibenden, rechteckigen Platine 13 und die Form des Zwischenbodens 10 selbst ist ein der Mantelrohrform angepaßter Kreis. Für das Mantelrohr und entsprechend auch für den Zwischenboden sind natürlich auch noch andere For­ men, wie z.B. die häufig verwendete elliptische Form, denk­ bar. In diesem Fall muß dann selbstverständlich die Form der Platine entsprechend gewählt werden.

Die umschreibende Form der Platine ist derart gewählt, daß die der Zwischenbodenform am nächsten kommende Kantenmitte der Platine nur knapp größer ist als die Zwischenbodenform an dieser Stelle. Entsprechend größer ist der Abstand zwi­ schen der Zwischenbodenform und der Platinenform an den Ecken 14 der Platine. Die über die Form des Zwischenbodens 10 herausstehende Fläche 11 der Platine 13 wird nahezu im rechten Winkel in Richtung der Längsachse des Mantelrohres umgebogen und bildet eine am Mantelrohrinneren elastisch anliegende Fläche. Die anliegende Fläche ist somit an den Stellen, an denen die Platine 13 ihre Ecken 14 hat am größten und umgekehrt in der Mitte der Kantenlänge am ge­ ringsten.

Im Zentrum des Zwischenbodens 10 ist eine Aussparung 15 in Form eines Kreuzschlitzes vorgesehen, die nach dem eben­ falls nahezu rechtwinkligen Umbiegen der von ihr gebilde­ ten Laschen 16 als Halterung für das Gasführungsrohr 8 dient. Wie schon im Fall der am Inneren des Mantelrohres 1 anliegenden Flächen 11 des Zwischenbodens 10, ist auch hier die am Gasführungsrohr 8 anliegende, durch die La­ schen 16 gebildete Fläche über den Umfang ungleichmäßig verteilt. Daraus ergeben sich am Gasführungsrohr 8 Strek­ ken größerer Länge für die Anlagefläche und solche gerin­ gerer Länge. Diese Aussparung 15 muß natürlich nicht kreuz­ förmig sein, sondern kann auch jede andere zu diesem Zweck geeignete Form, wie z.B. eine Sternform, aufweisen.

Dadurch, daß die Platine 13 den Zwischenboden 10 in dieser einfachen geometrischen Form umschreibt, entfällt bei der Herstellung das sonst nötige Ausstanzen und damit ein Ar­ beitsgang. Außerdem kann durch den veränderten Zuschnitt - die die Zwischenbodenform umgebende Platinenfläche ist geringer geworden - Einsatzmaterial eingespart werden.

In einer anderen Ausführungsform ist es denkbar, die Ecken 14 der Platine 13 anzufasen 14′ oder zur weiteren Materialeinsparung anzurunden 14′, wie dies in Fig. 2 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist.

In der Fig. 2 ist an einer der Ecken 14 der Platine 13 eine andere mögliche Ausführungsform für die Ecken ange­ zeigt. Zu beiden Seiten der Ecken 14 sind hier im Abstand von diesen Ecken Ausnehmungen 17 zur Aufnahme von Werk­ zeuganschlägen angebracht. Für diese Einbuchtungen sind verschiedene Formen vorstellbar, wie z.B. eine Halbkreis­ form oder die in dieser Figur gezeigte Form eines nicht gleichseitigen Dreiecks.

Fig. 3 zeigt einen Zwischenboden 10 gemäß der Schnittli­ nie III-III nach Fig. 2. Wieder ist mit 1 das Mantelrohr bezeichnet, an dessen Innenfläche die umgebogenen Flächen 11 des Zwischenbodens 10 elastisch anliegen. Die Durch­ trittsöffnungen für die Gasführungsrohre 7 sind mit 12 bezeichnet. Im Zentrum des Zwischenbodens 10 wird durch das Hochbiegen der Laschen 16 der in Fig. 2 gezeigten kreuzförmigen Aussparung 15 eine Durchtrittsöffnung für das hier nicht dargestellte Gasführungsrohr 8 geschaffen. Die über den Umfang des Mantelrohres 1 bzw. des Gasfüh­ rungsrohres 8 unterschiedliche Anlagefläche erlaubt einer­ seits eine Möglichkeit zur relativen Bewegung zwischen Mantelrohr 1 bzw. Gasführungsrohr 8 und Zwischenboden 10 und gewährleistet andererseits eine große spielfreie An­ lagefläche zwischen diesen genannten Teilen.

Claims (4)

1. Reflexions-Schalldämpfer für die Abgase einer Brenn­ kraftmaschine mit einem äußeren, im Querschnitt runden, stirnseitig über Böden bis auf Durchtrittsöffnungen für Gasführungsrohre abgeschlossenen Mantelrohr, dessen Innen­ raum durch wenigstens einen, sich senkrecht zur Achse des Mantelrohres erstreckenden, mit Abstand gegebenenfalls voneinander und von den Böden angeordneten Zwischenboden unterteilt ist, der mit Durchtrittsöffnungen versehen ist, in welchen die Gasführungsrohre eingesetzt sind und der mit seinem nahezu rechtwinklig abgekanteten Rand unter­ schiedlicher Breite an der Innenwand des Mantelrohres an­ liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenboden (10) aus einer Platine (13) geformt ist, deren Zuschnittsfläche vor der Verformung im wesent­ lichen zumindest dreieckig ist und die Querschnittsfläche des Mantelrohres über den gesamten Umfang knapp überdeckt.

2. Reflexions-Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (13) an den Kanten jeweils zu beiden Seiten der Ecken (14) mit Abstand von diesen Ecken (14) Ausnehmungen (17) zur Aufnahme von Werkzeuganschlägen auf­ weist, derart daß die Eckbereiche die Form eines Zahns haben.

3. Reflexions-Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ecken (14) der Platine (13) abgerundet (14′) sind.

4. Reflexions-Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenboden (10) in seiner Mitte eine Aussparung (15) aufweist, deren Ränder (16) zur Aufnahme eines Gas­ führungsrohres (8) in Richtung der Achse des Mantelrohres (1) umgebogen sind.