DE102011120148A1

DE102011120148A1 - Schalldämpfer mit einem in einer Kreisbahneinführbaren Resonator-Einschubteil

Info

Publication number: DE102011120148A1
Application number: DE102011120148A
Authority: DE
Inventors: Gerald HEEB
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-12-03
Filing date: 2011-12-03
Publication date: 2013-06-06
Also published as: US9057313B2; CN103133194B; CN103133194A; US20130140107A1

Abstract

Offenbart ist ein Schalldämpfer für einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, der Schalldämpfer aufweisend: – ein Resonatorgehäuse, welches entsprechend eines Teilsegments eines Ringkörpers mit gleichbleibendem Querschnitt geformt ist, und – ein Resonator-Einschubteil, welches entsprechend eines Teilsegments eines Ringkörpers mit einem gleichbleibenden Querschnitt geformt ist und welches dazu ausgestaltet ist, in einer teilkreisförmigen Bewegung in das Resonatorgehäuse eingeschoben zu werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer für eine Brennkraftmaschine.
Aus der DE 199 43 246 A1 ist ein Schalldämpfer zur Herabminderung der Luftgeräusche im Ansaugtrakt von Brennkraftmaschinen bekannt geworden, mit einem Resonatorgehäuse und mit einem darin anordbaren Ladeluftrohr. Zwischen dem Ladeluftrohr und dem Ladeluftrohr sind Zwischenwände angeordnet, welche Resonanzkammern zwischen dem Ladeluftrohr und dem Resonanzkörper ausbilden. Das Ladeluftrohr weist Ausnehmungen auf, welche das Innere des Ladeluftrohrs fluidleitend mit den Resonanzkörpern verbinden. Das Ladeluftrohr und die Zwischenwände können in das Resonatorgehäuse eingeführt werden. Das Ladeluftrohr und das Resonatorgehäuse erstrecken sich im Wesentlichen in einer Haupterstreckungsrichtung.
Eine Aufgabe einer Ausführungsform der Erfindung ist es, einen Schalldämpfer für einen Leitungsabschnitt, insbesondere für einen Ansaugtrakt in einem Kraftfahrzeug vorzusehen, mit dem ein begrenzter Bauraum optimal ausgenutzt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Vorgesehen ist demgemäß ein Schalldämpfer für einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, der Schalldämpfer aufweisend:

– ein Resonatorgehäuse, welches entsprechend eines Teilsegments eines Ringkörpers mit gleichbleibendem Querschnitt geformt ist, und
– ein Resonator-Einschubteil, welches entsprechend eines Teilsegments eines Ringkörpers mit einem gleichbleibenden Querschnitt geformt ist und welches dazu ausgestaltet ist, in einer teilkreisförmigen Bewegung in das Resonatorgehäuse eingeschoben zu werden.

Damit kann ein Resonator aufgebaut werden, der um eine Kurve verläuft. Der Ringkörper kann einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, er kann jedoch davon abeichende Querschnitte aufweisen, beispielsweise ellipsenförmige Querschnitte. An vielen Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen muss die Ansaugluft ohnehin stellenweise in geeigneten Kurvenabschnitten umgelenkt werden. In den Kurvenabschnitten konnte bislang nur mit verhältnismäßig aufwändigen Schweißkonstruktionen ein Resonator angeordnet werden. Ein geschweißtes Resonatorgehäuse nimmt aufgrund eines hierfür notwendigen Schweißrandes mehr Bauraum einnimmt als ein Kurvenabschnitt ohne Resonator. Gerade bei aufgeladenen Motoren (beispielsweise über mechanische oder mit Abgas angetriebene Lader) gilt es, Bauraum einzusparen, welcher dann für andere Aggregate oder für eine verbesserte Wärmeabfuhr durch Wärmeabstrahlung genutzt werden kann. Durch die Ausgestaltung des Resonatorgehäuses und des Resonator-Einschubteils mit gleichbleibenden Querschnitten entsprechend eines Teilsegments eines Ringkörpers kann der Schalldämpfer in einer Kurve des Ansaugtraktes montiert werden.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich das Resonatorgehäuse über einen Teilsegmentwinkel von 40° bis 140°, insbesondere von 60° bis 120°, besonders bevorzugt von 80° bis 100°.
Entsprechen einer Ausgestaltung ist das Resonator-Einschubteil exzentrisch in dem Resonatorgehäuse angeordnet.
Der Resonator arbeitet nach dem Helmholtz-Prinzip. indem das Resonator-Einschubteil exzentrisch in dem Resonatorgehäuse angeordnet wird, können um den Umfang Resonatorvolumina mit veränderlicher Größe erstellt werden, welche dementsprechend einen breiten Frequenzbereich dämpfen bzw. auslöschen können, weiterhin kann durch eine exzentrische Verlagerung radial nach außen ein engerer Kurvenradius beschrieben werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Resonator-Einschubteil Resonatorvolumina auf, welche über jeweils eine Öffnung mit einem Inneren eines gasdurchleitenden Leitungsabschnitt verbunden sind.
Die Resonatorvolumina können dabei aus außenumfänglich in axialer und radialer Richtung verlaufenen Rippen teilweise umschlossen sein und im unmontierten Zustand nach außen offen sein, wobei das Resonatorgehäuse im zusammenmontierten Zustand die Resonatorvolumina schließt.
Entsprechend einer Ausführungsform ist das Resonator-Einschubteil aus zwei in einem Urformverfahren hergestellten Hälften gebildet.
Die Hälften können dabei identisch sein und ohne Hinterschnitte entformbar sein, so dass eine verhältnismäßig einfache Konstruktion gewährleistet ist. Bei dem Urformverfahren kann es sich um ein Spritzgussverfahren handeln. Durch das Vorsehen zweier Hälften können Hinterschneidungen erstellt werden, ohne beim Urformverfahren Einlege bzw. Einschiebekerne verwenden zu müssen (beispielsweise für den Leitungsabschnitt). Damit kann auch das Urformverfahren beschleunigt werden.
Entsprechend einer Ausführungsform weist demgemäß das Resonator-Einschubteil einen Leitungsabschnitt und einstückig mit dem Leitungsabschnitt verbundene Radialrippen und Ringrippen auf.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist das Resonator-Einschubteil an einem Anschlussabschnitt, Stabilisierungsstege auf. Mit Hilfe dieser Stabilisierungsstege kann der Anschlussabschnitt von innen stabilisiert werden, so dass eine den Anschlussabschnitt umspannende Schlauchschelle eine große Verbindungskraft auf den Anschlussabschnitt ausüben kann.
Das Resonator-Einschubteil wird als fertige Einheit aus Leitungsabschnitt und daran angeformten Rippen bereitgestellt. Bei der Montage muss das Resonator-Einschubteil nur noch in das Resonatorgehäuse eingeschoben werden. Durch den vereinfachten und mit wenigen Einzelteilen auskommenden Aufbau wird die Montage erheblich vereinfacht.
Verwendet werden kann der Schalldämpfer in einem Ansaugtrakt eines Kraftfahrzeuges zur Dämpfung von Schallwellen, welche von einem Lader erzeugt werden. Dabei kann der Ansaugtrakt-Schalldämpfer sowohl auf einer Saugseite als auch auf einer Druckseite zum Einsatz kommen.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1: eine Darstellung eines Teils eines Ansaugtraktes einer Brennkraftmaschine mit einem Resonatorgehäuse und einem in das Resonatorgehäuse einführbaren Resonator-Einschubteil,
2: eine Darstellung eines Ansaugtraktes mit montiertem Schalldämpfer, bei dem das Resonator-Einschubteil in dem Resonatorgehäuse angeordnet ist, und
3: eine Darstellung eines geschnittenen Resonatorgehäuses mit dem darin befindlichen Resonator-Einschubteil,
4: ein teilweise geschnittenes Resonatorgehäuse mit einem darin angeordneten Resonator-Einschubteil, welches drei große Resonatorvolumina und an seinem Leitungsabschnitt mehrere in die Resonatorvolumina mündende Öffnungen aufweist, und
5: einen Schalldämpfer mit einem exzentrisch im Resonatorgehäuse angeordneten Resonator-Einschubteil.
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt einen Abschnitt 1 eines Ansaugtraktes für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine. Der Abschnitt weist ein Resonatorgehäuse 2 auf, welches in seiner Form einem Teilabschnitt eines Ringkörpers entspricht. Das Resonatorgehäuse 2 kann einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, es kann auch im Querschnitt elliptisch geformt sein oder bereichsweise abgeflacht. In das Resonatorgehäuse 2 ist ein korrespondierend geformtes Resonator-Einschubteil 3 einschiebbar. Im montierten Zustand bilden das Resonatorgehäuse 2 und das Resonator-Einschubteil 3 einen Schalldämpfer 6 aus (siehe 2). Ein beliebiger, auf einer zuerst eingeschobenen Stirnseite 4 des Resonator-Einschubteils 3 befindlicher Punkt beschreibt beim Einschieben des Resonator-Einschubteils 3 eine teilkreisförmige Kurve, wie der Pfeil 5 in 1 andeutet.
Das Resonator-Einschubteil 3 ist im Wesentlichen aus einem Leitungsabschnitt 7 und radial verlaufenden Radialrippen 8 und entlang der Ringform, also axial verlaufenden Ringrippen 9 gebildet. Die Radialrippen 8 und die Ringrippen 9 sind außenumfänglich an dem Leitungsabschnitt 7 angeordnet. Die Radialrippen 8 und die Ringrippen 9 bilden nach außen offene Resonatorvolumina 10 aus, die erst durch das Einschieben des Resonotator-Einschubteils 3 in das Resonatorgehäuse 2 geschlossen werden.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Resonator-Einschubteil 3 um ein im Spritzgussverfahren hergestelltes Teil. Es kann in einem Schritt entformt werden, indem ein entnehmbarer Kern zur Ausformung des Leitungsabschnitts 7 beim Spritzgussverfahren eingelegt wird. Das Resonator-Einschubteil 3 kann jedoch auch aus zwei Hälften gebildet sein, wodurch bei der Herstellung ein Kern für den Leitungsabschnitt 7 entfallen kann. Sollen sich alle Ringrippen 9 orthogonal aus einer außenumfänglichen Oberfläche 11 des Leitungsabschnitts 7 erstrecken, so können auch drei oder mehr Abschnitte des Resonator-Einschubteils 3 urgeformt und ggf. miteinander verklebt oder verschweißt werden.
Der Abschnitt 1 des Ansaugtraktes stellt eine fluidleitende Verbindung zwischen einem nicht dargestellten Luftfilter und einem Eingang der Brennkraftmaschine dar. Insbesondere bei aufgeladenen Motoren entstehen pfeifende Geräusche, die mit einem in dem Abschnitt 1 angeordneten Schalldämpfer gedämpft werden können. Dabei kann der Schalldämpfer in Strömungsrichtung vor- und/oder hinter dem Lader angeordnet werden.
2 zeigt den Schalldämpfer 6 in einem montierten Zustand, in welchem das Resonator-Einschubteil durch das Resonatorgehäuse 2 verdeckt ist. Der Schalldämpfer 6 erstreckt sich über einen Teilsegmentwinkel a von etwa 80° bis 100°. Der Teilsegmentwinkel a hängt von der Anordnung und Beabstandung von der zu verbindenden Ein- bzw. Auslässe von Lader, Luftfilter und Motor (nicht dargestellt) ab.
3 zeigt den Schalldämpfer 6 in einer vergrößerten Darstellung mit einem teilweise geschnittenen Resonatorgehäuse 2. Das Resonator-Einschubteil 3 ist aus zwei Hälften gebildet, von denen nur eine obere Hälfte 12 sichtbar ist. Man erkennt, dass die Radialrippen 8 und die Ringrippen 9 so ausgerichtet sind, sie in einem Urformverfahren gebildet werden können, es sind also keine Hinterschnitte vorgesehen. Ein Werkzeug zur Herstellung der Hälften 12 kann eine entsprechende Negativform der Hälften 12 aufweisen und nach dem Urformverfahren in eine Erstreckungsrichtung der Ringrippen 9 geöffnet werden. Die nicht sichtbare untere Hälfte kann ein identisches Bauteil sein. Das Resonator-Einschubteil 3 kann aus einem Kunststoff gebildet sein.
Das Innere des Leitungsabschnitts 7, durch welchen die Ansaugluft geleitet wird, ist Ober jeweils eine Öffnung 16 mit den Resonatorvolumina 10 verbunden. Die in jedem Resonatorvolumen 10 befindliche Luft bildet ein Feder-Dämpferelement.
4 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines Schalldämpfers 6 mit einem teilweise geschnittenen Resonatorgehäuse 2 sowie einem darin befindlichen Leitungsabschnitt 7 mit außenumfänglich angeordneten Radialrippen 8. Die Radialrippen 8 unterteilen den Bereich zwischen dem Leitungsabschnitt 7 und dem Resonatorgehäuse 2 in drei Resonatorvolumina 10 unterschiedlicher Größe, welche über zahlreiche Öffnungen 16 mit dem Inneren des Leitungsabschnitts 7 verbunden sind.
An einem Anschlussabschnitt 13, welcher zur Anbindung mit einem weiterführenden Abschnitt 17 (beispielsweise einem Ein- oder Ausgang eines Turboladers) dienen kann. Zur inneren Stabilisierung des Anschlussabschnitts 13 weist das Resonator-Einschubteil 3 im Bereich des Anschlussabschnitts 13 Stabilisierungsstege 14 auf, welche den Anschlussabschnitt 13 von innen stabilisieren. Außenumfänglich kann eine Schlauchschelle 15 zur kraft- und formschlüssigen Verbindung des Resonatorgehäuses 2 mit dem weiterführenden Abschnitt 17 vorgesehen sein. Um die Größe und insbesondere die Resonanzeigenschaften des Resonatorvolumens 10 nicht zu beeinflussen, sind die Stabilisierungsstege 14 geöffnet und sie bilden selbst keine geschlossenen Hohlräume aus, vielmehr erstrecken sie sich F-förmig aus dem Leitungsabschnitt 7 des Resonator-Einschubteils 3.
5 zeigt einen Schalldämpfer 6 mit einem exzentrisch in dem Resonatorgehäuse 2 anordbaren Leitungsabschnitt 7. Die exzentrische Lage ist durch unterschiedlich hohe Radialrippen 8 und unterschiedlich hohe Ringrippen 9 gebildet. Dadurch kann ein verhältnismäßig enger Kurvenradius r beschrieben werden. Zudem können an einem radial innen liegenden Bereich sehr kleine Resonatorvolumina 10 vorgesehen werden.
Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Abschnitt
2: Resonatorgehäuse
3: Resonator-Einschubteil
4: Stirnseite
5: Pfeil
6: Schalldämpfer
7: Leitungsabschnitt
8: Radialrippen
9: Ringrippen
10: Resonatorvolumen
11: Oberfläche
12: Hälfte
13: Anschlussabschnitt
14: Stabilisierungsstege
15: Schlauchschelle
16: Öffnungen
17: weiterführender Abschnitt
a: Teilsegmentinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19943246 A1 [0002]

Claims

Schalldämpfer (6), insbesondere für einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, der Schalldämpfer (6) aufweisend: – ein Resonatorgehäuse (2), welches entsprechend eines Teilsegments eines Ringkörpers mit gleichbleibendem Querschnitt geformt ist, und – ein Resonator-Einschubteil (3), welches entsprechend eines Teilsegments eines Ringkörpers mit einem gleichbleibenden Querschnitt geformt ist und welches dazu ausgestaltet ist, in einer teilkreisförmigen Bewegung in das Resonatorgehäuse (2) eingeschoben zu werden.
Schalldämpfer (6) nach Anspruch 1, wobei das Resonatorgehäuse (2) sich über einen Teilsegmentwinkel (a) von 40° bis 140°, insbesondere von 60° bis 120°, besonders bevorzugt von 80° bis 100° erstreckt.
Schalldämpfer (6) nach Anspruch 1, wobei das Resonator-Einschubteil (3) exzentrisch in dem Resonatorgehäuse (2) angeordnet ist.
Schalldämpfer (6) nach Anspruch 1, wobei das Resonator-Einschubteil (3) Resonatorvolumina (10) aufweist, welche über jeweils eine Öffnung (16) mit einem inneren eines Leitungsabschnitts (7) verbunden sind.
Schalldämpfer (6) nach Anspruch 1, wobei das Resonator-Einschubteil (3) aus zwei im Spritzgussverfahren hergestellten Hälften (12) gebildet ist.
Schalldämpfer (6) nach Anspruch 1, wobei das Resonator-Einschubteil (3) einen Leitungsabschnitt (7) und einstückig mit dem Leitungsabschnitt (7) verbundene Radialrippen (8) und Ringrippen (9) aufweist.
Schalldämpfer (6) nach Anspruch 1, wobei an dem Resonator-Einschubteil (3) an einem Anschlussabschnitt (13) Stabilisierungsstege (14) aufweist.
Verwendung eines Schalldämpfers (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Ansaugtrakt eines Kraftfahrzeuges zur Dämpfung von Schallwellen, welche von einem Lader erzeugt werden.