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Optimale Rippen-Entwurfmethode für Abgasanlagenkomponenten - Dokument DE60200647T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60200647T2 09.06.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001316462
Titel Optimale Rippen-Entwurfmethode für Abgasanlagenkomponenten
Anmelder Faurecia Exhaust Systems, Inc., Toledo, Ohio, US
Erfinder Harwood, Eric, Toledo, US
Vertreter Müller-Boré & Partner, Patentanwälte, European Patent Attorneys, 81671 München
DE-Aktenzeichen 60200647
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 07.11.2002
EP-Aktenzeichen 020248332
EP-Offenlegungsdatum 04.06.2003
EP date of grant 16.06.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.06.2005
IPC-Hauptklasse B60K 13/04
IPC-Nebenklasse F01N 7/18   G06T 17/20   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die gegenständliche Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Abgassysteme, und spezifischer auf den Entwurf und die Anbringung von verstärkenden Strukturen an einer Komponente eines Abgassystems zum Minimieren von vibrationsbezogenem Lärm.

BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK

Das Abgassystem eines Kraftfahrzeugs kanalisiert Abgas von dem Motor an eine Stelle, wo das Abgas sicher ausgestoßen bzw. ausgebracht werden kann. Das Abgassystem schwächt auch Lärm ab, welcher mit der Motorverbrennung und dem strömenden Abgas verbunden ist. Ein typisches Abgassystem umfaßt bzw. beinhaltet wenigstens ein Auspuffrohr, welche sich von dem Motor erstreckt, wenigstens einen Auspufftopf bzw. Schalldämpfer, der mit dem Auspuffrohr in Verbindung steht, und wenigstens ein Endrohr, welches sich von dem Dämpfer erstreckt. Ein katalytischer Konverter kommuniziert bzw. steht im allgemeinen in Verbindung mit dem Auspuffrohr zwischen dem Dämpfer und dem Motor.

Der Schalldämpfer des Standes der Technik beinhaltet einen Einlaß bzw. eine Ansaugöffnung, welche(r) mit dem Auspuffrohr kommuniziert bzw. in Verbindung steht, einen Auslaß, der mit dem Endrohr und einer Vielzahl von internen Rohren und Kammern kommuniziert, welche eine kontrollierte Ausdehnung des strömenden bzw. fließenden Abgases erlauben, und Komponenten zu akustischen Veränderung erzeugt. Die Ausdehnung des Abgases führt jene Energie ab, welche mit dem strömenden Abgas verbunden ist, und reduziert Lärmpegel auf signifikante Weise. Geräusch- bzw. Lärmpegel werden reduziert, wenn diese auf Komponenten zur akustischen Veränderung treffen.

Ingenieure können die internen Komponenten eines Dämpfers basierend auf Abgasströmungscharakteristika und akustischer Leistung des Motors entwerfen. Der Entwurfsvorgang ist bzw. erfolgt im allgemeinen iterativ bzw. schrittweise. Somit kann ein Prototypdämpfer basierend auf Strömungscharakteristika und akustischer Leistung des Abgases entworfen werden: Der Prototypdämpfer wird dann mit dem Motor werkbankgetestet, und die Lärmabgabe analysiert. Die Anordnung von Rohren und Kammern in dem Dämpfer kann dann in einem Bestreben verändert werden, die Leistung des Dämpfers zu optimieren.

Die meisten Dämpfer des Standes der Technik umfassen eine Anordnung von konventionellen zylindrischen Rohren, welche zueinander parallel durch eine Vielzahl von querlaufenden Schallwänden gestützt werden. Die Unteranordnung bzw. Unterbaugruppe von Rohren und Schallwänden bzw. Einbauten bzw. Prallflächen ist in eine rohrförmige, äußere Hülle geschoben, so daß die Einbauten und die äußere Hülle Kammern innerhalb des Dämpfers definieren. Einige Rohre sind innerhalb bestimmter Kammern perforiert, während andere Rohre innerhalb einer Kammer tot enden können. Entgegengesetzte bzw. gegenüberliegende Endkappen bzw. Abschlußkappen oder Kopfstücke sind an gegenüberliegenden Enden der rohrförmigen, äußeren Hülle montiert. Eine Abschlußkappe ist typischerweise mit einem Einlaß versehen, an welchen das Auspuffrohr montiert ist. Die gegenüberliegende Abschlußkappe ist typischerweise mit einem Auslaß versehen, an welchen das Endrohr montiert ist.

Der Stand der Technik schließt auch durch Stanzen geformte Dämpfer ein. Ein durch Stanzen geformter Dämpfer beinhaltet Platten, welche gestanzt sind, um Kanäle zu definieren. Die Platten sind in entgegengesetzter Beziehung zueinander gesichert, so daß die Kanäle ausgerichtet sind. Ein ausgerichtetes Paar von Kanälen definiert die funktionelle Entsprechung eines konventionellen Rohrs. Der durch Stanzen geformte Dämpfer des Standes der Technik beinhaltet weiters ein Paar von durch Stanzen geformten äußeren Hüllen bzw. Ummantelungen, welche um die Rohre gesichert sind, welche durch die internen Platten definiert werden. Periphere Abschnitte bzw. Bereiche der äußeren Hülle und wenigstens eine der internen Platten sind aneinander gesichert, um die Kammern zu definieren, welche mit den Rohren kommunizieren, die durch die internen Platten gebildet werden. Die äußeren bzw. Außenhüllen sind weiters so geformt bzw. ausgebildet, um wenigstens einen Einlaß und wenigstens einen Auslaß zu definieren.

Abgassystemkomponenten müssen mit anderen erforderlichen Komponenten eines Fahrzeugs um den begrenzt verfügbaren Raum in einem Fahrzeug konkurrieren. Konventionelle rohrförmige Dämpfer weisen wenige Optionen für die Größe, Gestalt und Anbringung von Einlässen und Auslässen auf. Somit sind konventionelle, rohrförmige Dämpfer nicht gut für die vielen Anwendungen geeignet, wo der verfügbare Raum sehr begrenzt ist. Durch Stanzen geformte Dämpfer sind andererseits nicht auf eine rohrförmige Gestalt begrenzt und machen es nicht erforderlich, daß sich Einlaß und Auslaß an gegenüberliegenden Enden des Dämpfers befinden. Deshalb weisen durch Stanzen geformte Dämpfer mehr Design- bzw. Entwurfsoptionen als konventionelle, rohr- bzw. röhrenförmige Dämpfer auf und sind in vielen Situationen wünschenswerter.

Der mit einem Kraftfahrzeugabgassystem verbundene Lärm ist nicht auf einen Lärm begrenzt, welcher durch das strömende Abgas erzeugt wird. Genauer gesagt veranlassen Kräfte, welche durch die strömenden Abgase ausgeübt werden, und Kräfte, welche durch die akustische und Vibrationsenergie des Motors erzeugt werden, Paneele bzw. Platten sowohl eines konventionellen, rohrförmigen Dämpfers wie auch eines durch Stanzen geformten Dämpfers zu vibrieren. Die Vibrationen, welche mit den natürlichen Frequenzen in der Hülle des Dämpfers zusammenfallen, werden verstärkt. Die ersten einigen natürlichen Frequenzmoden können unerwünschten Lärm erzeugen, welcher unabhängig von dem mit dem Abgasverbundenen Lärm ist.

Abgassystemhersteller haben typischerweise das Problem von vibrationsbezogenem Lärm bewältigt, indem Rippen in der Außenhülle ausgebildet werden und indem eine getrennte äußere Schutzhülle vorgesehen wird. Die Rippen und die äußere Schutzhülle sind dazu gedacht, um eine erhöhte Steifheit anzubieten, und um dadurch vibrationsbezogenen Lärm zu minimieren. Der Entwurf und die Anbringung von Rippen im allgemeinen war nicht sehr wissenschaftlich. Ein typischer Dämpfer mit einer rohrförmigen Außenhülle wird eine Anordnung von parallelen, beabstandeten Rippen beinhalten, welche sich der Länge nach entlang des Dämpfers erstrecken. Die Beabstandung und Größe der Rippen auf konventionellen, rohrförmigen Dämpfern wurde hauptsächlich durch die zum Herstellen der Rippen verwendete Ausrüstung diktiert und wurde deshalb nicht signifikant von einem Dämpfer zu einem anderen variiert. Einige Dämpferhersteller betrachten ihr Rippenmuster, als eine Handelsmarke zu funktionieren, und deshalb gab es wenig Anreiz, das Rippendesign zu optimieren. Stanzgeformte Dämpfer haben auch parallele Rippen beinhaltet. Obwohl stanzgeformte Dämpfer viele Gestalten angenommen haben, haben sich die Rippen typischerweise im allgemeinen querverlaufend zu der Längsrichtung des Dämpfers erstreckt. Leichte Abweichungen bzw. Änderungen in dem Rippenmuster auf einem stanzgeformten Dämpfer können als Teil des oben beschriebenen iterativen Entwurfs eines Dämpfers vorgenommen werden. Jedoch würden derartige Design- bzw. Entwurfsveränderungen typischerweise dem herrschenden Trend von parallelen Rippen folgen und Anstrengungen zur Neugestaltung waren typischerweise auf Versuch und Irrtum basierend.

Abgassystemhersteller sind unter beträchtlichem Druck, das Gewicht eines Abgassystems zu reduzieren. Zusätzlich gliedern Kraftfahrzeughersteller typischerweise den Entwurf und die Herstellung von Abgassystemen aus und der Preis stellt einen wichtigen Faktor in der Auswahl eines Zulieferers dar. Kosten- und Gewichtseinsparungen können erzielt werden, indem ein dünneres Material für den Dämpfer eingesetzt wird oder die Außenhülle beseitigt wird. Jedoch ist es wahrscheinlich, daß vibrationsbezogener Lärm ansteigt, wenn dünneres Metall für den Dämpfer verwendet wird oder wenn eine Außenhülle beseitigt wird.

Eine Software wurde von Altair Engineering entwickelt und unter dem Markenzeichen OPTISRUCT® verkauft, um Stellen auf Paneelen bzw. Platten bzw. Tafeln eines Dämpfers, einer Ölpfanne oder dgl. zu identifizieren, welche auf ausgewählten natürlichen Frequenzen vibrieren werden. Die Software wird eingesetzt, indem Daten eingegeben werden, um die Größe und Gestalt des Paneels zu definieren. Dann identifiziert die Software Stellen, welche auf ausgewählten natürlichen Frequenzen vibrieren werden, und gibt eine theoretische Hüllengeometrie aus, welche Vibrationen an den ausgewählten, natürlichen Frequenzen wesentlich reduzieren würde. Die theoretische Hüllengeometrie wird jedoch im allgemeinen eine dreidimensionale Matrix mit zehntausenden von sich schneidenden Oberflächen bzw. Flächen erfordern. Deshalb wird die durch die OPTISTRUCT®-Software hergestellte, theoretische Hüllengeometrie als nicht herstellbar anerkannt und lediglich als eine Führung zum Entwickeln eines wirkungsvolleren Musters von parallelen Rippen verwendet. Beispielsweise kann die OPTISTRUCT®-Identifikation von Stellen, welche auf den ausgewählten natürlichen Frequenzen vibrieren werden, und die theoretische Hüllengeometrie einem Ingenieur präsentiert werden, der parallele Rippen an Stellen entwerfen wird, welche an den ausgewählten natürlichen Frequenzen vibrieren werden, und an Stellen, welche aus anderen Gründen eine Verstärkung zu erfordern scheinen. Die geometrischen Veränderungen, welche aus diesem vorgeschlagenen Rippenmuster resultieren, werden in die OPTISTRUCT®-Software eingegeben, und eine neue Simulation wird laufen gelassen, um zu bestimmen, ob Vibrationen auf den ausgewählten, natürlichen Frequenzen vermieden wurden. Alternativ kann der Ingenieur Daten eingeben, welche sich auf eine minimale Rippenbreite, empfohlene Querschnittswinkel für jede Rippe und maximale Rippentiefe beziehen. Die Software wird dann ein oder mehrere optionale Rippenmuster empfehlen, welche eine Vibration an den ausgewählten, natürlichen Frequenzen eliminieren oder wesentlich reduzieren werden. Somit kann die OPTISTRUCT®-Software als Teil einer Anstrengung zum Reduzieren von Gewicht und Kosten verwendet werden.

Ein Gegenstand der Erfindung ist es, ein wirksames Verfahren zum Entwerfen von Rippen in einem Dämpfer zur Verfügung zu stellen, um einen optimalen Widerstand gegen vibrationsbezogenen Lärm bei reduzierten Materialstärken zur Verfügung zu stellen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die gegenständliche Anmeldung richtet sich auf ein Verfahren zum Entwerfen einer bestimmten Gestalt bzw. Form für einen Schalldämpfer, welches einen Vibrationswiderstand optimiert. Das Verfahren umfaßt einen anfänglichen Schritt eines Eingebens einer ursprünglichen bzw. Anfangshüllengeometrie, wie sie durch Abgasströmungscharakteristika und verfügbaren Raum diktiert wird. Die Eingabe kann eine Anordnung von X-, Y- und Z-Koordinaten definieren. Das Verfahren umfaßt dann eine Konvertierung bzw. Umformung der ursprünglichen Hüllengeometrie in ein Netz, welches eine Vielzahl von Gitterquadraten umfaßt.

Das Verfahren schreitet fort, indem Stellen auf wenigstens einem Paneel identifiziert werden, welches natürliche Frequenzen von Interesse zeigen wird, und dann eine optimale hypothetische Verformung des Gitters bzw. Netzes simuliert, um den Widerstand für die natürlichen Frequenzen des Paneels zu maximieren. Die Simulation der optimalen hypothetischen Verformung wird eine optimale theoretische Hüllengeometrie definieren, welche im wesentlichen nicht herstellbar in Hinblick auf die große Anzahl von sehr kleinen, ebenen bzw. planaren Oberflächen ist, welche durch das verformte bzw. deformierte Gitter erzeugt wurden. Der Schritt eines Simulierens eines verformten Gitters kann ausgeführt werden, indem die OPTISTRUCT®-Software verwendet wird, welche durch Altair Engineering vertrieben wird.

Das Verfahren fährt fort, indem auf die unherstellbare optimale, theoretische Geometrie eine zweidimensionale Punktwolke projiziert wird, welche ein Gitter mit Punkten definiert, welche um einen minimalen, erwünschten Krümmungs- bzw. Biegeradius für das ausgewählte metallische Blechmaterial beabstandet sind. Diese Projektion erzeugt eine dreidimensionale Darstellung der optimalen theoretischen Geometrie. Glatte Oberflächen werden dann aus der Punktwolke erzeugt, um eine herstellbare Gestalt zu erzeugen, welche im wesentlichen mit einem Hauptbereich der Oberflächen übereinstimmt, welche durch die optimale hypothetische Geometrie des verformten Gitters definiert wurden.

Das Verfahren reduziert im wesentlichen Zeit, welche andererseits erforderlich wäre, um konventionelle Rippen zu entwerfen und zu testen. Zusätzlich reduziert der resultierende Dämpfer die Anzahl von natürlichen Frequenzen, die vibrationsbezogenen Lärm generieren, während gleichzeitig Materialstärke und Gewicht reduziert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Ansicht einer stanzgeformten Dämpferhülle in Übereinstimmung mit der gegenständlichen Erfindung.

2 ist eine perspektivische Ansicht der Dämpferhülle, welche die Stelle der ersten natürlichen Frequenz zeigt.

3 und 3A sind eine perspektivische Ansicht eines Paneelgitters basierend auf den Paneelen der in 1 gezeigten Dämpferhülle.

4 und 4A sind ein organisiertes Gitter bzw. Netz, welches das Netz von 3 für die Paneele zeigt, welche die erste natürliche Frequenz aufweisen.

5, 5A und 5B zeigen die optimale, theoretische Verformung des Gitters für die in 4 gezeigten, zum Ziel gesetzten Paneele bzw. Tafeln bzw. Platten.

6 ist eine perspektivische Ansicht ähnlich zu 2, wobei jedoch die Stelle der ersten natürlichen Frequenz für die optimale theoretische Geometrie von 5 gezeigt ist.

7 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Schnitts des in 5 gezeigten, optimalen, theoretisch verformten Paneels mit einer darauf projizierten, zweidimensionalen Punktwolke.

8 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie 8-8 in 7 und zeigt die optimale herstellbare Gestalt.

9 ist eine perspektivische Ansicht ähnlich zu 5, welche jedoch die optimale herstellbare Geometrie zeigt, welche durch das in 7 und 8 gezeigte Glätten erzielt wurde.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Eine Schalldämpfer- bzw. Dämpferhülle gemäß der Erfindung wird im allgemeinen durch das Bezugszeichen 10 in 1 und 9 identifiziert. Die Dämpferhülle beinhaltet ein Bodenpaneel 12, eine Vielzahl von Seitenpaneelen bzw. -platten bzw. -tafeln 14, welche sich winkelig von dem Bodenpaneel 12 erstrecken, und einen Umfangsflansch 16, welcher sich von den Seitenpaneelen 14 für einen Eingriff mit einem entsprechenden Umfangsflansch einer anderen Hülle des Dämpfers erstreckt. Ein Einlaßkanal 18 und ein Auslaßkanal 20 sind angrenzend an den Umfangsflansch 16 und Seitenpaneele 12 ausgebildet, um es einem Auspuffrohr und Endrohr zu ermöglichen, mit internen Komponenten des Dämpfers zu kommunizieren bzw. in Verbindung zu stehen.

Bestimmte Bereiche auf dem größeren Bodenpaneel 12 der Dämpferhülle 10 vibrieren auf ausgewählten, natürlichen Frequenzen innerhalb des hörbaren bzw. Hörbereichs. Die Stelle dieser Bereiche wird durch bekannte analytische Techniken bestimmt. Die Stellen von Regionen bzw. Bereichen, welche auf der ersten natürlichen Frequenz vibrieren werden, sind in 2 dargestellt bzw. illustriert. Stellen, die andere natürliche Frequenzen aufweisen, können auf ähnliche Weise bestimmt werden. In einem typischen Dämpfer werden die erste bis zehnte, natürliche Frequenzmode Frequenzwerte aufweisen, die von Interesse sind, und die Stellen dieser natürlichen Frequenzen werden durch bekannte, analytische Techniken bestimmt.

Hüllenverformungen bzw. -deformationen, die den Wert von natürlichen Frequenzen optimieren werden, können erzielt werden, indem die Hüllengeometrie von 1 anfänglich in ein Netz bzw. Gitter konvertiert wird, wie in 3 gezeigt wird. Das Gitter wird durch eine große Anzahl von Gitterquadraten mit Koordinaten definiert, welche im wesentlichen mit der Geometrie übereinstimmen, welche durch das Bodenpaneel 12, die Seitenpaneele 14 und den Umfangsflansch 16 definiert wird. Die Seitenpaneele 14 sind typischerweise zu klein, um natürliche Frequenzen aufzuweisen, welche von Menschen erfaßt werden, und weisen Formbarkeitsausgaben mit tiefen Rippen auf. Deshalb benötigen die Seitenpaneele 14 seichtere Rippen für einen optimalen Verformungsentwurf.

Die Geometrie der Paneele 12 und 14, welche durch das Gitter von 4 definiert wird, wird einer simulierten Verformung unterworfen, in welcher individuelle Gitterabschnitte, welche durch das Netz in 4 definiert sind, relativ zu angrenzenden Gitterabschnitten verformt werden. Die Verformungen werden anfänglich an den Stellen der am meisten unangenehmen, natürlichen Frequenzen simuliert, und Auswirkungen von solchen Verformungen werden durch die Simulation abgeschätzt. Durch eine Serie von Iterationen, die Veränderungen der simulierten Gestalt für die Paneele 12 und 14 mit sich bringen bzw. bedingen, wird eine optimale, theoretische Gestalt für die Paneele 12 und 14 der Hülle bzw. Ummantelung 10 bestimmt, wie dies in 5 gezeigt wird. Die optimale, in 5 gezeigte Konfiguration beinhaltet zehntausende von winkelig ausgerichteten, kleinen, sich schneidenden Paneelen des Gitters, das in 4 gezeigt wurde. Eine weitere Simulation kann die natürlichen Frequenzen der in 5 gezeigten theoretischen Gestalt abschätzen. Genauer gesagt, zeigt 6 eine Simulation für die erste natürliche Frequenz des Paneels 10, welches in 5 gezeigt ist. Ein Vergleich von 2 und 6 zeigt, daß die gut definierten, isolierten Flächen bzw. Bereiche in 2, welche auf der ersten, natürlichen Frequenz vibrieren würden, durch das in 6 gezeigte Frequenzverteilungsmuster ersetzt wurden, welches bei einer höheren Frequenz auftreten würde.

Das optimale hypothetische Verformungsmuster, das in 5 gezeigt ist, ist jedoch im wesentlichen nicht herstellbar im Hinblick auf die komplexen Winkel, welche durch die zehntausenden von sich schneidenden Paneelen definiert werden. Genauer gesagt könnte das Metall nicht auf kosteneffiziente Weise verformt werden, um die komplexe Anordnung von sich schneidenden, in 5 gezeigten Oberflächen zu erzielen. Herkömmliches Wissen bzw. Klugheit für ein Entwerfen von Dämpfern würde lediglich die Ausgabe von 5 einsetzen, um die Stelle von in der Hülle 12 zu formenden, parallelen Rippen auszuwählen. Dieser Vorgang würde beträchtliche Technikerentwicklungszeit und sowohl Simulation und Prüfstand-Testen erfordern.

Das Verfahren der Erfindung fährt fort, indem eine zweidimensionale Punktwolke auf die in 5 gezeigte optimale theoretische Gestalt projiziert wird. Die zweidimensionale Punktwolke definiert, wie in 7 gezeigt, eine zweidimensionale Anordnung von Punkten, die voneinander um einen minimalen, für das Metallblech, aus dem Paneel geformt werden soll, ausgewählten Biegeradius beabstandet sind. Eine bevorzugte Beabstandung zwischen Punkten der Punktwolke beträgt 4,5 mm. Jedoch werden Abstände zwischen den Punkten der zweidimensionalen Punktwolke von dem Typ und der Stärke des Metalls abhängen. Diese Projektion der zweidimensionalen Punktwolke auf die optimale theoretische Gestalt definiert wirkungsvoll eine dreidimensionale Punktwolke. Abschnitte der optimalen theoretischen Gestalt, welche zwischen Punkten der Punktwolke liegen, und welche auf unterschiedlichen Facetten oder Oberflächen der optimalen theoretischen Gestalt liegen, werden mit Radien geglättet, welche mit der Beabstandung zwischen den Punkten übereinstimmen, wie dies in 8 gezeigt ist. Somit ist bzw. wird die optimale, theoretische Gestalt in eine herstellbare Gestalt mit weniger sich schneidenden Oberflächen und glatteren Kurven zwischen den sich schneidenden Oberflächen konvertiert. Das Nettoergebnis, wie in 9 gezeigt, ist eine unregelmäßige Anordnung von Unstetigkeiten, welche durch sanfte Kurven zwischen sich schneidenden, ebenen bzw. planaren Oberflächen definiert wird und im wesentlichen mit der optimalen hypothetischen Geometrie übereinstimmt bzw. dieser entspricht, welche in 5 dargestellt ist.

Der oben beschriebene Prozeß ermöglicht ein Verringern der Materialstärke ohne ein Opfern der Paneelsteifheit. Deshalb kann vibrationsbezogener Lärm kontrolliert werden, während reduziertes Gewicht und verminderte Kosten erzielt werden. Zusätzlich kann eine Entwurfs- bzw. Entwicklungszeit reduziert werden, indem der Bedarf für einen Ingenieur vermieden wird, um abwechselnde Rippenmuster zu entwerfen und die verschiedenen entworfenen Rippenmuster auf deren Wirksamkeit zum Reduzieren von vibrationsbezogenem Lärm zu testen.

Die illustrierte Ausführungsform zeigt den Entwurf von Verformungen in der Außenhülle eines stanzgeformten Dämpfers. Jedoch kann das hierin geoffenbarte Verfahren für Wärme- bzw. Hitzeschilde, Resonatoren, Konverterendkonusse, Wandler- bzw. Konverter- und Dämpferhüllen, End- bzw. Abschlußkappen, interne Trennwände und interne Paneele für Abgassystemkomponenten verwendet werden.

Die Ausführungsform bespricht die Verwendung einer zweidimensionalen Punktwolke, welche auf die optimale theoretische Gestalt projiziert wird, welche unherstellbar ist. Die Punktwolke ist die erwünschte Geometrie zum Gebrauch, aber jede Geometrie, aus welcher eine Oberfläche entweder direkt oder indirekt hergestellt werden kann, kann verwendet werden. Diese Geometrien beinhalten, ohne darauf begrenzt bzw. beschränkt zu sein, Linien, Bögen und Keile.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Entwerten einer Komponente eines Abgassystems, wobei das Verfahren umfaßt:

    Entwerten einer Originalkonfiguration für die Abgassystemkomponente; Umwandeln der Konfiguration in ein dreidimensionales Gitter; Deformieren des dreidimensionalen Gitters, um eine optimale theoretische Form für die Abgassystemkomponente zu definieren, um natürliche Frequenzen der Abgassystemkomponente zu optimieren; Definieren des dreidimensionalen Gitters als eine Mehrzahl von einander schneidenden, ebenen bzw. flachen Oberflächen; Projizieren einer zweidimensionalen Punktwolke auf die optimale theoretische Form; Glätten von Schnitten der Tafeln bzw. Platten zwischen den Punkten der projizierten Punktwolke, um Kurven zu definieren mit einem Biegeradius, der im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den Punkten der Punktwolke ist, um eine optimal bearbeitbare Form für die Abgassystemkomponente zu definieren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweidimensionale Punktwolke ein zweidimensionales rechteckiges Gitter bzw. Raster definiert.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Gitter der zweidimensionalen Punktwolke eine Mehrzahl von Punkten umfaßt, wobei die Punkte voneinander um einen Abstand beabstandet sind, der einem minimalen gewählten Biegeradius für ein Material entspricht, aus welchem die Abgassystemkomponente gefertigt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Gitter der zweidimensionalen Punktwolke eine rechteckige Abweichung bzw. Entfernung von Punkten in einem Abstand von etwa 4,5 mm umfaßt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin umfassend die Schritte eines Auswählens von wenigstens einer Platte auf der ursprünglichen Konfiguration und eines Simulierens von Orten für wenigstens eine erste, natürliche Frequenz auf der gewählten Platte, bevor das dreidimensionale Gitter deformiert wird, um eine optimale theoretische Form für die Abgassystemkomponente zu definieren.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, weiterhin umfassend den Schritt eines Simulierens von Orten, welche mit wenigstens der ersten, natürlichen Frequenz nach einem Deformieren des dreidimensionalen Gitters vibrieren werden, um eine optimale theoretische Form zu definieren.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei nach einem Entwerfen der ursprünglichen Konfiguration das Verfahren weiterhin den Schritt eines Auswählens von wenigstens einer Tafel bzw. Platte der ursprünglichen Konfiguration und eines Ausführens von nachfolgenden Verfahrensschritten auf der Platte umfaßt.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Abgassystems, wobei das Verfahren umfaßt:

    Entwerfen bzw. Ausbilden einer ursprünglichen Konfiguration des Auspufftopfs bzw. Schalldämpfers, basierend auf einer Raumverfügbarkeit und von Abgasflußcharakteristika;

    digitales Umwandeln der ursprünglichen Konfiguration in ein dreidimensionales digitales Gitter;

    Simulieren von Orten auf dem dreidimensionalen Gitter, welche mit wenigstens einer ersten natürlichen Frequenz vibrieren werden;

    digitales Deformieren des dreidimensionalen Gitters, um eine optimale theoretische Form für den Auspufftopf zu definieren, um die natürlichen Frequenzen des Auspufftopfs zu optimieren;

    Definieren des optimierten dreidimensionalen Gitters als eine Mehrzahl einer schneidenden, flachen Oberflächen;

    digitales Projizieren einer zweidimensionalen Punktwolke auf die schneidenden ebenen Oberflächen;

    Glätten von Schnitten der Platten bzw. Tafeln zwischen den Punkten der projizierten Punktwolke, um Kurven mit einem Biegeradius zu definieren, der im wesentlichen gleich den Abständen zwischen den Punkten der Punktwolke zum Definieren einer optimalen, bearbeitbaren Form für den Auspufftopf sind;

    Bereitstellen eines Metallblechs; und

    Deformieren des Metallblechs, um mit der optimalen, bearbeitbaren Form übereinzustimmen
Es folgen 10 Blatt Zeichnungen






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