Abgasschalldämpfer

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasschalldämpfer aufweisend ein Gehäuse, ein mit dem Gehäuse verbundenes Einlassrohr mit einem mit Bezug zur Strömungsrichtung S hinteren Ende und mit einer Hauptströmungsachse bzw. Symmetrieachse SE sowie ein mit dem Gehäuse verbundenes Auslassrohr mit einem mit Bezug zur Strömungsrichtung S vorderen Ende und einer in Richtung x verlaufenden Hauptströmungsachse bzw. Symmetrieachse SA, wobei das hintere Ende und das vordere Ende mit Bezug zu einer radialen Richtung zu einer der Symmetrieachsen SE, SA versetzt angeordnet sind, wobei ein separates Verbindungsteil vorgesehen ist, das ein mechanisches Bindeglied zwischen dem Einlassrohr und dem Auslassrohr bildet, und wahlweise das Verbindungs ^¬ teil nur über das jeweilige Rohr mit dem Gehäuse mittelbar mechanisch gekoppelt ist, d. h. dass das Verbindungsteil nicht unmittelbar an das Gehäuse angebunden ist bzw. nicht unmittelbar mit dem Gehäuse oder einer Gehäusewand verbunden ist.

Es ist bereits ein Abgasschalldämpfer mit einem Gehäuse, einem Einlass-, einem versetzt dazu angeordneten Auslassund einem Innenrohr aus der DE 20 2005 017 922 Ul bekannt. Das Einlass-, das Auslass- und das Innenrohr sind einstückig miteinander verbunden, wobei das Innenrohr teilweise ausgeklinkt und um die eigene Achse verdrillt ist.

Aus der DE 20 2005 017 924 Ul ist ein Abgasschalldämpfer mit einem Gehäuse, einem Einlassrohr und einem Auslassrohr bekannt, wobei das Ein- und das Auslassrohr achsversetzt und über eine koaxial zum jeweiligen Rohr verlaufende Krimphülse miteinander verbunden sind. - -

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgas ^¬ schalldämpfer derart auszubilden und anzuordnen, dass eine verbesserte mechanische Wärmedehnfähigkeit gewährleistet ist .

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass das Verbindungsteil eine Geometrie aufweist, durch die das Ver ^¬ bindungsteil mit Bezug zu einer vorzugsweise translatorisch ausgebildeten Relativbewegung zwischen beiden Rohren in die Richtung x und/oder die Richtung y weniger steif ausgebildet ist als in eine dazu rechtwinklig angeordnete Richtung z. Hierdurch wird erreicht, dass einerseits eine aus ^¬ reichend steife Verbindung und andererseits die notwendige Ausgleichsbewegung zwischen den beiden Rohrenden, insbeson ^¬ dere in Richtung der jeweiligen Symmetrieachse SA, SE sowie vorzugsweise in Richtung der Mittelachse des Gehäuses bzw. in Richtung der gelagerten Enden der Rohre, bei einer Temperaturänderung gewährleistet ist. Bei abgeknickten Rohren wird die x-y-Ebene durch die Symmetrieachse aufgespannt. In diesem Fall verläuft die Relativbewegung bzw. die Tempera ^¬ turausdehnung anteilig in Abhängigkeit der Rohrabschnitts ^¬ länge in Richtung der Symmetrieache des jeweiligen Rohrab ^¬ schnitts, also sowohl in Richtung x als auch in Richtung y. Das Verbindungsteil kann betreffend das Material einerseits sowie die Geometrie andererseits beliebig ausgebildet sein, so dass die über das Verbindungsteil hergestellte Verbin ^¬ dung zwischen dem Auslassrohr und dem Einlassrohr ausreichend fest ist und zudem die gewünschte Elastizität bezüglich einer Relativbewegung zwischen beiden Rohren in Richtung x und/oder in Richtung y aufweist. Auf das Verbin ^¬ dungsteil können die Begriffe „Träger", „Strebe", „Kupp ^¬ lungsteil", „Abstands-,, und/oder „Gegenhalter" zutreffen. Im Vordergrund steht die Kopplungswirkung zwischen den beiden Abgasrohren auch bei einem nicht tragenden Gehäuse oder - -

Mantel. Der Einsatz einer Zwischenwand zum Lagern des je ^¬ weiligen Rohrendes kann somit entfallen. Damit verbunden ist eine Gewichtsersparnis sowie ein deutlich geringeres Risiko vor Rost an der Verbindungessteile zwischen der Zwi ^¬ schenwand und dem Gehäuse. Alternativ kann bei einer weni ^¬ ger leichten Bauweise zusätzlich mindestens eine Zwischen ^¬ wand vorgesehen sein. Die beiden Symmetrieachsen SE, SA müssen nicht zwangsweise parallel zueinander angeordnet sein. Insoweit kann die Richtung y auch nur rechtwinklig zu einer Symmetrieachsen SE, SA ausgerichtet sein. Mithin ver ^¬ läuft Richtung z zumindest rechtwinklig zu einer der beiden Symmetrieachsen SE, SA.

Nach der DE 20 2005 017 922 Ul ist zwar eine weniger steife Ankopplung der beiden Rohrenden vorgesehen, als es bei der DE 20 2005 017 924 Ul der Fall ist. Jedoch knicken die Roh ^¬ re bei Längsdehnung im Bereich der Aufnahme an der Gehäusestirnwand in radialer Richtung aus, weil der Verbin ^¬ dungsteil im Winkel von ca. 45° zur Symmetrieachse angeord ^¬ net ist.

Vorteilhaft kann es hierzu auch sein, wenn das hintere Ende und das vordere Ende mit Bezug zu einer Richtung rechtwink ^¬ lig zur jeweiligen Symmetrieachse SE, SA nebeneinander an ^¬ geordnet sind und das Verbindungsteil mit Bezug zu einer Strömungsrichtung S im Bereich eines hinteren Endes des Einlassrohres und im Bereich eines vorderen Endes des Aus ^¬ lassrohres vorgesehen ist. Mit der Anordnung des Verbin ^¬ dungsteils im Bereich des jeweiligen freien Endes des Ein- lass- bzw. Auslassrohres können mit Rücksicht auf die je ^¬ weils gegenüberliegende Anbindung des Einlass- bzw. Aus ^¬ lassrohres am Gehäuse des Abgasschalldämpfers große Halte ^¬ kräfte bzw. Haltemomente realisiert werden. Der Abstand zwischen dem Verbindungsteil und der gehäuseseitigen An- - -

knüpfung des jeweiligen Rohres wird also möglichst groß ge ^¬ wählt und beträgt nahezu die gesamte Rohrlänge. Das Verbin ^¬ dungsteil befindet sich also mit Bezug zu einer Richtung radial zur jeweiligen Symmetrieachse SE, SA zwischen beiden Rohrenden .

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn das Verbindungsteil als bogen- und/oder U-förmige Brücke ausgebildet ist, wobei die Brücke zwei in eine Richtung x verlaufende Schenkel aufweist, von denen einer am Einlassrohr und einer am Aus ^¬ lassrohr befestigt ist und dass der jeweilige Schenkel pa ^¬ rallel zu der jeweiligen Symmetrieachse SE, SA des Rohres bzw. einer Rohrwand angeordnet ist. Der Einsatz eines bo ^¬ genförmigen Verbindungsteils bzw. einer bogenförmig ausge ^¬ bildeten Brücke mit den zwei parallel zur jeweiligen Sym ^¬ metrieachse SE, SA des jeweiligen Rohres angeordneten Schenkeln gewährleistet insbesondere die Nachgiebigkeit des Verbindungsteils bzw. der Brücke in Richtung der jeweiligen Symmetrieachse SE, SA. Aufgrund der Erwärmung des Auslass ^¬ und des Einlassrohres entsteht mit Rücksicht auf die Länge des jeweiligen Rohres in Längsrichtung die größte Wärmeaus ^¬ dehnung, wobei die damit einhergehende Relativbewegung zwi ^¬ schen den beiden Rohren über das erfindungsgemäße bogen- bzw. brückenförmige Verbindungsteil ausgeglichen werden kann .

Dabei kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der jeweilige Schenkel eine Länge LI, L2 aufweist, wobei die Länge Li, L2 mindestens 20 mm, insbesondere zwischen 30 mm und 60 mm beträgt. Die vorstehend genannte Länge Li, L2 der jeweiligen Schenkel gewährleistet eine ausreichend feste Anbindung an das jeweilige Rohr. - -

Von besonderer Bedeutung kann für die vorliegende Erfindung sein, wenn die beiden Schenkel mit Bezug zu einer rechtwinklig zu der Richtung x verlaufenden Richtung y einen Abstand a aufweisen, wobei der Abstand a mindestens 10 mm, insbesondere zwischen 15 mm und 30 mm groß ist. Der Abstand beider Schenkel hat unmittelbar Einfluss auf die Krümmung der U-förmigen Brücke und das damit gebildete Flächenträg ^¬ heitsmoment bzw. die Steifigkeit, insbesondere in der vorstehend genannten Richtung x, parallel zur jeweiligen Symmetrieachse SA, SE, hat. Der erfindungsgemäße Abstand gewährleistet einerseits die gewünschte kompakte Baugröße so ^¬ wie andererseits eine ausreichend große Flexibilität des Verbindungsteils .

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung kann es von Vorteil sein, wenn die Brücke und/oder der Schenkel mit Bezug zu einer rechtwinklig zu der Richtung x und rechtwinklig zu der Richtung y verlaufenden Richtung z eine Höhe h aufweist, wobei die Höhe h mindestens 10 mm, insbesondere zwischen 15 mm und 35 mm oder 20 mm groß ist. Die Höhe h der Brücke hat maßgeblich Einfluss auf das anteilige Flächenträgheitsmoment bzw. die Steifigkeit derselben, insbesondere betreffend eine Rela ^¬ tivbewegung in Richtung z. Die vorstehend genannten Abmaße für die Höhe h gewährleisten die geforderte Steifigkeit in Richtung z einerseits sowie ein Mindestmaß an Gewicht andererseits. Ferner hat die Höhe h Einfluss auf das Flächenträgheitsmoment als Ganzes, also auch auf die Steifigkeit betreffend eine Relativbewegung in Richtung x und y.

Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn das Einlassrohr und das Auslassrohr eine Oberflächenform 0 aufweisen, wobei der Schenkel zumindest über einen Teil der Länge Li, L2 zumindest teilweise an die Oberflächenform 0 des Einlassrohres - -

oder des Auslassrohres angeformt ist. Durch die Anformung der Schenkel an die Form der Rohre kann ein optimaler Krafteintrag, zum Beispiel durch Vorsehung von Schweißnäh ^¬ ten, gewährleistet werden. Ferner werden die zwischen dem jeweiligen Schenkel und dem jeweiligen Rohr entstehenden Wärmespannungen aufgrund unterschiedlicher Ausdehnung wei ^¬ testgehend verhindert. Der jeweilige Schenkel und das jeweilige Rohr verlaufen parallel zueinander, so dass eine Erwärmung keine wesentlichen Wärmespannungen generiert.

Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn die Brücke einen Mittelsteg aufweist, der die beiden Schenkel verbindet, wo ^¬ bei der Mittelsteg teilkreisförmig oder bogenförmig ausge ^¬ bildet ist. Der Mittelsteg gewährleistet die erforderliche Steifigkeit des Verbindungsteils sowie die erforderliche Nachgiebigkeit, insbesondere betreffend eine Relativbewegung in Richtung x. Mit der bogen- bzw. teilkreisförmigen Form wird diesem Anspruch Rechnung getragen. Vorteilhafterweise beträgt der Radius dieses bogenförmigen Mittelsteges zwischen 5 mm und 15 mm, insbesondere 7,5 mm.

Der Mittelsteg weist dabei eine maximale Dicke d2 zwischen 0,5 mm und 3 mm, insbesondere 1,5 mm auf. Die Dicke d2 des Mittelsteges hat neben der Grundform desselben und neben der Höhe h ebenfalls Einfluss auf das Flächenträgheitsmoment bzw. die Steifigkeit in Richtung y und in Richtung z sowie in Richtung x. Mit einer Dicke d2 der vorstehend genannten Größe wird die gewünschte Steifigkeit erreicht.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn das Gehäuse einen Mantel und mit Bezug zu einer HauptStrömungsrichtung H ein mit dem Einlassrohr gekoppeltes, vorderes Stirnblech und ein mit dem Auslassrohr gekoppeltes, hinteres Stirnblech aufweist und dass der Mantel, das vordere Stirnblech - -

und/oder das hintere Stirnblech eine Dicke dl zwischen 0,7 mm und 0,9 mm, insbesondere 0,8 mm aufweist. Da erfin ^¬ dungsgemäß auf den Einsatz von Zwischenwänden verzichtet wird, fällt ein Großteil der Steifigkeit des so gebildeten Abgasschalldämpfers auf das Gehäuse und die beiden Stirnwände bzw. Stirnbleche. Mit der Verwendung eines Bleches von etwa 0,8 mm Stärke wird trotz des mit dem Gehäuse verbundenen maßgeblichen Materialanteils das Gewicht des Ab ^¬ gasschalldämpfers minimiert. Zudem wird eine ausreichende Steifigkeit trotz Lagerung des Abgasrohres und des Einlassrohres gewährleistet.

Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn das Verbindungsteil 5 insgesamt eine maximale Dicke d2 zwischen 0,5 mm und 2 mm, oder 1,5 mm aufweist. Durch die Dicke d2 wird die ge ^¬ wünschte Steifigkeit gewährleistet.

Mit der Vermeidung des Einsatzes von Zwischenwänden wird auch eine nachteilige Geräuschentwicklung, das sogenannte „tick-ping" verhindert. Der so gebildete Abgasschalldämpfer ist im Ganzen einfacher gestaltet und gewährleistet einen soweit gröberen Herstellungsprozess , bei dem weniger Maßuntoleranzen berücksichtigt werden. Verschiedene Teile des Abgasschalldämpfers, insbesondere das Verbindungsteil sowie die Stirnfläche, können auch für verschiedene Abgas ^¬ schalldämpfer verwendet werden. Mit dem Verzicht auf Zwi ^¬ schenwände wird auch die soweit entstehende Spalt korrosion im Bereich von Zwischenwänden verhindert.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Abgasschalldämpfers ; - -

Figur 2 eine Schnittdarstellung des Abgasschalldämpfers nach Figur 1;

Figur 2a Ansicht B-B aus Figur 2 ;

Figur 2b Ansicht C-C aus Figur 2a.

Ein in Figur 1 dargestellter Abgasschalldämpfer 1 weist ein Gehäuse 2, bestehend aus einem im Wesentlichen zylinderförmigen Mantel 2.1, der stirnseitig mit einem vorderen Stirn ^¬ blech 2.2 und einem hinteren Stirnblech 2.3 ergänzt ist, auf. Das Abgas durchströmt den Abgasschalldämpfer 1 in ei ^¬ ner Hauptströmungsrichtung H.

Innerhalb des so gebildeten Gehäuses 2 erstreckt sich ausgehend von dem vorderen Stirnblech 2.2 ein Einlassrohr 3 in das Innere des Abgasschalldämpfers 1, wohingegen sich vom hinteren Stirnblech 2.3 ein Auslassrohr 4 in das Innere des Abgasschalldämpfers 1 erstreckt. Das Abgas durchströmt das jeweilige Rohr 3, 4 in eine Strömungsrichtung S. Das Ein ^¬ lassrohr 3 bzw. das Auslassrohr 4 ist mit dem vorderen Stirnblech 2.2 bzw. dem hinteren Stirnblech 2.3 fest ver ^¬ bunden. Auf dem Einlassrohr 3 bzw. auf dem Auslassrohr 4 ist jeweils ein Dämpfungskörper 6.1, 6.2 vorgesehen, der unmittelbar im Bereich des jeweiligen Stirnbleches 2.2, 2.3 an dem Einlass- bzw. Auslassrohr 3, 4 positioniert ist. Das Einlass- bzw. Auslassrohr 3, 4 weist im Bereich dieses Dämpfungskörpers 6.1, 6.2 mehrere schlitzförmige Ausnehmungen 7.1, 7.2 auf .

Gemäß Figur 2 erstreckt sich sowohl das Einlassrohr 3 als auch das Auslassrohr 4 bzw. das jeweilige freie Ende ausge ^¬ hend vom jeweiligen Stirnblech 2.2, 2.3 in das Innere des Abgasschalldämpfers 1 über etwa zwei Drittel der Länge L des Abgasschalldämpfers 1, so dass ein hinteres Ende 3.1 - -

des Einlassrohres 3 mit Bezug zu einer Richtung rechtwink ^¬ lig zur jeweiligen Symmetrieachse SE, SA neben einem vorderen Ende 4.1 des Auslassrohres 4 angeordnet ist. Beide Roh ^¬ re 3, 4 sind über ein brückenartiges Verbindungsteil 5 mit ^¬ einander verbunden bzw. mechanisch gekoppelt.

Das jeweilige Rohr 3, 4 weist eine Strömungsachse SE, SA sowie etwa in der Mitte einen Knick von etwa 16° auf, so dass das jeweilige Rohrende 3.1, 4.1 im Winkel von etwa 16° zu einer Mittelachse 1.1 des Abgasschalldämpfers 1 angeord ^¬ net ist. Im Bereich des jeweiligen Endes 3.1, 4.1 ist das Verbindungsteil 5 vorgesehen.

Das Verbindungsteil 5 ist U-förmig ausgebildet und weist gemäß den Figuren 2, 2b zwei Schenkel 5.1, 5.2 auf, die über einen Mittelsteg 5.3 miteinander verbunden sind. Die beiden Schenkel 5.1, 5.2 sowie der Mittelsteg 5.3 sind hierbei einteilig und materialidentisch. Die beiden Schen ^¬ kel 5.1, 5.2 verlaufen parallel zur jeweiligen Symmetrie ^¬ achse SA, SE des Einlassrohres 3 bzw. des Auslassrohres 4. Der jeweilige Schenkel 5.1, 5.2 ist zudem an eine zylindri ^¬ sche bzw. runde Oberflächenform 0 gemäß Figur 2a angepasst bzw. angeformt. Der jeweilige Schenkel 5.1, 5.2 weist in Richtung x eine Länge LI, L2 auf und liegt über die Län ^¬ ge LI, L2 flächig gegen das jeweilige Rohr 3, 4 an.

Mit Bezug zu einer Richtung y rechtwinklig zur Richtung x weisen beide Schenkel 5.1, 5.2 einen Abstand a von etwa 15 mm auf.

Gemäß Figur 2a weist das Verbindungsteil 5 mit Bezug zu der Richtung z rechtwinklig zur Richtung x und y eine Höhe h von etwa 20 mm auf. -

Durch das so gebildete U-förmige Profil des Verbindungs ^¬ teils 5 mit der Höhe h wird eine ausreichend hohe Steifig ^¬ keit in Bezug auf eine Relativbewegung beider Rohre 3, 4 in Richtung z erreicht, wohingegen die Steifigkeit des so ge ^¬ bildeten Verbindungsteils 5 bezüglich einer Relativbewegung in Richtung x und in Richtung y weniger groß ausgebildet ist, so dass die beiden Rohre 3, 4 zumindest in vorgenann ^¬ ter Richtung x und/oder Richtung y relativ zueinander Ausgleichsbewegungen aufgrund thermischer Ausdehnung ausführen können .

Der Mantel 2.1 sowie die beiden Stirnflächen 2.2, 2.3 wei ^¬ sen eine Dicke dl von etwa 0,8 mm auf. Das Verbindungs ^¬ teil 5 weist eine Dicke d2 von etwa 1 mm bis 1,5 mm auf. Die beiden Schenkel 5.1, 5.2 sind gemäß Figur 2a über eine Schweißverbindung 8.1, 8.2 mit dem jeweiligen Rohr 3, 4 fest verbunden. Die Schweißverbindung 8.1, 8.2 erstreckt sich hierbei über ein Drittel der Länge LI, L2 des jeweiligen Schenkels 5.1, 5.2.

Ungeachtet der Hauptströmungsrichtung H gemäß Figur 2 ist der vorstehend beschriebene Abgasschalldämpfer 1 punktsym ^¬ metrisch aufgebaut. Die beiden Stirnflächen 2.2, 2.3 haben dieselbe Form. Sie sind ausgehend von einem Kupplungs ^¬ rand 2.2a bzw. 2.3a, der mit dem Mantel 2.1 verbunden ist, jeweils nach außen gewölbt und dort über einen Halterand 2.2b, 2.3b mit dem jeweiligen Rohr 3, 4 verbunden. Aufgrund der Auswölbung des jeweiligen Stirnbleches 2.2, 2.3 ergibt sich zwischen dem Kupplungsrand 2.2a, 2.3a mit dem Mantel 2.1 mit Bezug zur Mittelachse 1.1 ein axialer Versatz V zu dem jeweiligen Halterand 2.2b, 2.3b mit dem Einlass ^¬ rohr 3 bzw. dem Auslassrohr 4. Der Versatz V beträgt zwischen 40 mm und 50 mm. Die so gebildete Grundform des je ^¬ weiligen Stirnbleches 2.2, 2.3 gewährleistet eine axiale - -

Steifigkeit in Richtung der Mittelachse 1.1, so dass eine Relativbewegung zwischen beiden Rohren 3, 4 über das Ver ^¬ bindungsteil 5 erfolgt.

Aufgrund der Erwärmung der Rohre 3, 4 kommt es sowohl ent ^¬ lang der Mittelachse 1.1 bzw. der Strömungsachse SE, SA als auch in Richtung x gemäß Figur 2b zu einer Ausdehnung derselben. Die verminderte Steifigkeit des Verbindungsteils 5 in Richtung x und/oder Richtung y gewährleistet diese Rela ^¬ tivbewegung zwischen beiden Rohren 3, 4.

Mit Bezug zur HauptStrömungsrichtung H weist der Abgas ^¬ schalldämpfer 1 bzw. der Mantel 2.1 eine Durchmesserstufe D von 155 mm auf 140 mm auf. Die Durchmesserstufe D ist im Bereich des hinteren Endes 3.1 des Einlassrohres 3 bzw. mit Bezug zu der Strömungsrichtung S unmittelbar nach dem Ein ^¬ lassrohr 3 vorgesehen. Sie ist bauraumbedingt und für das Wesen der Erfindung nicht relevant.

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Bezugszeichenliste

1 Abgasschalldämpfer

1. 1 Mittelachse

2 Gehäuse, Gehäusewand

2. 1 Mantel

2. 2 vorderes Stirnblech

2. 2a Kupplungsrand

2. 2b Halterand

2. 3 hinteres Stirnblech

2. 3a Kupplungsrand

2. 3b Halterand

3 Einlassrohr, Rohr

3. 1 hinteres Ende

4 Auslassrohr, Rohr

4. 1 vorderes Ende

5 Verbindungsteil, Brücke

5. 1 Schenkel

5. 2 Schenkel

5. 3 Mittelsteg

6. 1 Dämpfungskörper

6. 2 Dämpfungskörper

7. 1 Ausnehmung, Schlitze

7. 2 Ausnehmung, Schlitze

8. 1 Schweißverbindung

8. 2 Schweißverbindung

a Abstand

D Durchmesserstufe

dl Dicke

d2 Dicke

H HauptStrömungsrichtung

h Höhe - -

I Länge

II Länge

12 Länge

0 Oberflächenform

S Strömungsrichtung, Strömungsachse

SA Symmetrieachse

SE Symmetrieachse

V axialer Versatz

x Richtung

y Richtung

z Richtung