-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Leitungselement entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Es ist bekannt, dass das Luftansaugrohr einer Verbrennungskraftmaschine infolge seiner Verbindung mit dem Motorraum Druckpulsationen unterliegt, welche zur Ausbildung stehender Wellen sowie zu Schwingungsanregungen des Rohres, der Luftsäule innerhalb des Rohres und benachbarter Bauteile führen, so dass ein Bedürfnis besteht, die hiermit einhergehende Schallabstrahlung zu mindern. Als besonders nachteilig wird eine Schallabstrahlung aus der Ansaugöffnung heraus in die Umgebung empfunden.
-
Aus der
DE 10 2004 014 314 A1 ist ein zur Führung der Ansaugluft für eine Verbrennungskraftmaschine bestimmtes Leitungselement bekannt, welches in Umfangsrichtung gesehen luftundurchlässige, aus PA (Polyamid) oder PP (Polypropylen) bestehende, in einem Spritzgussverfahren hergestellte und offenporig poröse, aus PP oder PE (Polyethylen) bestehende, in einem Extrusionsverfahren hergestellte Wandungsabschnitte aufweist. Anhand des Flächenverhältnisses der luftundurchlässigen und der porösen Wandungsabschnitte, wobei von einer mittleren Porenweite von etwa 30 μm ausgegangen wird, können die Dämpfungseigenschaften eines solchen Leitungselements beeinflusst werden. Zur Verbindung der unterschiedlichen Wandungsabschnitte werden Klebe- bzw. Schweißverbindungen oder auch verrastbare Verbindungen vorgeschlagen. Infolge der vergleichsweise kleinen Poren soll eine Schwingungsanregung von benachbarten Bauelementen des Motorraumes ebenso unterbleiben wie ein Ansaugen von Warmluft aus dem Motorraum. Nachteilig bei dieser Ausführungsform ist, dass die luftdurchlässigen und die luftundurchlässigen Wandungsabschnitte unterschiedliche Festigkeitseigenschaften aufweisen, im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine jedoch deren Schwingungen ausgesetzt sind und insbesondere mechanisch gleichermaßen beansprucht werden. Nach Maßgabe der konkreten Bemessung der Wandungsstärken kann dies zu Beschädigungen führen.
-
Aus der
DE 103 39 082 A1 ist ein Ansaugsystem für eine Verbrennungskraftmaschine bestehend aus einem Filtergehäuse und einem diesem eingangsseitig vorgeordneten, aus gesponnener oder gewebter Schafswolle bestehenden, zur Führung von Rohluft bestimmten Rohr bekannt. Die Schafswolle kommt ohne Nachbehandlung beispielsweise durch Imprägnieren zum Einsatz und kann lediglich zur Stabilisierung mit einem Stützgitter oder eingelegten Stützdrähten ausgerüstet sein. Mit einem solchen Rohr kann zwar eine effektive Schalldämmung erreicht werden – Probleme ergeben sich jedoch aufgrund der vergleichsweise geringen Festigkeit bzw. Beständigkeit eines solchen Rohres gegenüber mechanischen Beanspruchungen eines Dampfstrahlreinigungsgerätes bei einer Motorwäsche. Hinzutreten witterungs- und schädlingsbedingte Zersetzungsrisiken, welche die Standzeit eines solchen Rohres begrenzen können.
-
In dem Dokument
JP 2000-282985 A ist ein ähnliches Ansaugrohr für eine Verbrennungskraftmaschine beschrieben, welches aus einem eine Stützstruktur bildenden, umfangsseitig zumindest abschnittsweise perforierten Rohrelement besteht, welches außenseitig von einem aus Polyethylen bestehenden, durch Schrumpfung mit dem Rohrelement in Verbindung stehenden Gestrick umgeben ist. Hierbei ergeben sich ähnliche Probleme wie bei demjenigen des Dokuments
DE 103 39 082 A1 .
-
Das aus dem Dokument
JP S62-174560 A bekannte Ansaugrohr zeigt einen mehrschichtigen Wandungsaufbau, dessen radial äußere und innere Schichten aus einem porösen Material bestehen, zwischen denen sich ein schallabsorbierend wirksames Material befindet. Zwischen dem letztgenannten Material und den porösen Schichten befindet sich ein Filtermaterial. Dieses Ansaugrohr weist somit einen verhältnismäßig komplizierten Wandungsaufbau auf.
-
Aus dem Dokument
DE 32 34 633 A1 ein Luftfilter für eine Verbrennungskraftmaschine bekannt, welches ein sich in Richtung auf das Filter hin konisch erweiterndes Einlaßrohr aufweist, das im Eingangsbereich mit zwei voneinander beabstandeten, zu der Rohrachse konzentrischen Anordnung von Bohrungen versehen ist. Die Gesamtfläche der Bohrungen einer jeden Anordnung ist nach Maßgabe des 0,02 bis 0,04 fachen Wertes der mittleren Querschnittsfläche des Einlassrohres bemessen und es soll der Abstand der beiden Anordnungen vom Eintrittsquerschnitt beispielsweise dem 0,14 bis 0,26 fachen Wert der Gesamtlänge des Einlassrohres entsprechen. Auf diese Weise soll eine Dämpfung des Ansauggeräusches insbesondere in einem Frequenzbereich von 315 Hz bis 1600 Hz erreicht werden, indem eine Ausbildung stehender Wellen vermindert wird. Dieses bekannte Einlassrohr ist hauptsächlich unter Schallschutzgesichtspunkten konzipiert worden. Nach Maßgabe des konkreten Einbauortes innerhalb eines Motorraumes kann ein Ansaugen von erwärmter Luft über die genannten Öffnungen nicht ausgeschlossen werden, so dass sich die Verbrennungsbedingungen des Brennraumes des Motors infolge einer geringeren Luftzufuhr verschlechtern.
-
Aus dem Dokument
DE 34 31 078 A1 ist ein Ansaugrohr für einen Verbrennungsmotor bekannt, welches aus einem porösen Material wie z. B. einem Aluminium- oder Keramik-Sintermaterial oder auch einem Stahlmaschenmaterial besteht, welches zur mechanischen Stabilisierung außenseitig von einem perforierten Stahlrohr umgeben sein kann.
-
Aus dem Dokument
EP 1 780 398 A1 ist ein Ansaugrohr bekannt, welches aus einem flexiblen, innenseitigen perforierten metallischen Rohrelement besteht, welches außenseitig von einem aus Fasern bestehenden, eine thermische sowie eine akustische Isolierung bildenden Rohr umgeben ist, welches sich innerhalb eines Wellschlauches befindet, über welchen eine hinreichende Festigkeit des für eine Verwendung bei Motoren mit Aufladung bestimmten Ansaugrohres darstellbar ist. Auch bei diesem Ansaugrohr ergibt sich eine vergleichsweise komplizierte, u. a. auch durch die endseitige Anbindung der unterschiedlichen Rohrelemente bedingte Struktur.
-
Das Dokument
DE 199 43 246 B4 zeigt ein Ansaugrohr, welches zur Verwendung in mit Turboladern ausgerüsteten Ansaugsträngen einer Verbrennungskraftmaschine bestimmt ist. Hierbei ist ein zentrales, zur Gasführung bestimmtes, perforiertes Rohr außenseitig mit mehreren axial aufeinander folgenden, und dieses umgebenden Resonanzkammern umgeben. Dies führt zu einem vergleichsweise komplizierten, ein beträchtliches Bauvolumen beanspruchenden Rohrleitungselement.
-
Schließlich ist aus dem Dokument
DE 35 31 353 C2 ein weiteres Ansaugrohr für eine Verbrennungskraftmaschine bekannt, welches aus einem zur Gasführung bestimmten, aus einem Kunststoff bestehenden perforierten, außenseitig von einem aus einem schallabsorbierend wirksamen Werkstoff bestehenden Rohrelement aus einem offenporigen Schaumstoff umgebenen Rohr besteht. Ein das Rohrelement umgebendes äußeres Rohr bildet eine Stützstruktur. Insbesondere aufgrund des mehrschichtigen Aufbaus in Verbindung mit dessen stirnseitiger Anbindung an sich anschließende Leitungselemente ergibt sich eine vergleichsweise komplizierte Ausführungsform.
-
Diese bekannten Formen von Ansaugrohren sind somit nicht geeignet, allen betrieblichen Anforderungen einer Verbrennungskraftmaschine gerecht zu werden, zu denen neben einem hinreichenden Dämpfungsvermögen eine beanspruchungsgerechte Konstruktionsform sowie funktionelle Gesichtspunkte hinzutreten, welche die Luftführung betreffen.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Leitungselement der eingangs bezeichneten Gattung gegenüber dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik in einfacher Weise mit Hinblick auf eine verbesserte Eignung zur Erfüllung aller betrieblicher Anforderungen hin auszugestalten. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem solchen Ansaugrohrelement durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
-
Es sind eine energieabsorbierende Schicht und eine eine Stützfunktion erfüllende, mit Öffnungen versehene Schicht vorgesehen, wobei diese beiden Schichten zumindest einen Teil der Wandung des Leitungselements darstellen. Ein in dieser Weise dargestelltes Wandungselement als Teil des Leitungselements kann sich im allgemeinsten Fall über einen Teil des Umfangs des Leitungselements und/oder einen Teil dessen Länge erstrecken. Die Positionierung der Öffnungen kann hierbei untere Berücksichtigung der Abmessungen des Leitungselements und der zu dämpfenden Frequenzanteile des insgesamt übertragenen Schallspektrums gewählt werden. Die energieabsorbierende Schicht besteht aus einem luftdurchlässigen Werkstoff, dessen Wirkungsprinzip darin besteht, dass Energie irreversibel, hauptsächlich durch Reibung in Wärme umgesetzt wird, wobei die eine Stützfunktion erfüllende Schicht, von den genannten Öffnungen abgesehen, aus einem luftundurchlässigen Werkstoff besteht, und wobei über die genannten Öffnungen ein Teil der übertragenen Schallenergie ausgekoppelt und in den Motorraum abgestrahlt wird. Aufgrund der eine Stützfunktion erfüllenden Schicht weist das Leitungselement eine hinreichende Festigkeit bzw. mechanische Widerstandsfähigkeit auf, um den Beanspruchungen einer Motorwäsche, insbesondere eines Dampfstrahlreinigungsgerätes beschädigungsfrei zu widerstehen. Die energieabsorbierende Schicht weist einen solchen Durchströmungswiderstand auf, dass trotz der genannten Öffnungen der eine Stützfunktion erfüllenden Schicht ein nennenswertes Ansaugen von Warmluft in den dem Verbrennungsraum des Motors zugeführten Luftstrom nicht zu befürchten ist. Die die Öffnungen führende Schicht erfüllt eine eine Stütz- und Schutzfunktion für die energieabsorbierende Schicht und ist durch ein Gitter- bzw. Netzwerk aus Stegen gebildet.
-
Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 sind auf alternative, senkrecht zu der Wandung des Leitungselements gesehen aufeinander folgende Anordnungen der wenigstens einen energieabsorbierenden Schicht einerseits sowie der wenigstens einen, eine Stützfunktion erfüllenden Schicht andererseits gerichtet.
-
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 kann die eine Stützfunktion erfüllende Schicht sich über die gesamte Länge sowie über den gesamten Umfang des Leitungselements erstrecken, wobei ferner die genannten Öffnungen gleichförmig in Umfangsrichtung und in Längsrichtung des Leitungselements verteilt angeordnet sein können. Alternativ, insbesondere nach Maßgabe des zu dämpfenden Schallspektrums können die Öffnungen auch ungleichförmig über die Oberfläche dieser Schicht verteilt sein.
-
Die Merkmale der Ansprüche 5 bis 7 sind auf alternative Ausbildungsformen der energieabsorbierenden Schicht gerichtet. Diese kann hiernach aus einem porösen, offenporig geschäumten Kunststoff, als aus Faserverbundstoffen bestehende Schicht, z. B. in der Form von Filzen, Vliesen oder Watten, oder als Gewebe, Maschenware etc. ausgebildet sein. Als Kunststoffe, auch für Fasern oder Gewebe können in diesem Zusammenhang PP (Polypropylen), PES (Polyester), PA (Polyamid), PPS (Polyphenylensulfid) etc. benutzt werden. Hinzutreten Fasern aus Naturstoffen wie Wolle, Baumwolle.
-
Die eine Stützfunktion erfüllende Schicht kann gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8 aus einem thermoplastischen Werkstoff bestehen, mit welchem eine hinreichende mechanische Stabilität darstellbar ist.
-
Die Merkmale der Ansprüche 9 bis 12 sind auf eine weitere Ausgestaltung der Wandung des Leitungselements gerichtet. An die energieabsorbierende Schicht schließt sich hiernach eine aus einem luftundurchlässigen Werkstoff bestehende Schicht an, die beispielsweise membranartig ausgebildet ist und mit einer Verteilung von Öffnungen versehen sein kann. Die flächenhafte Verteilung dieser Öffnungen in der Membran kann derjenigen der eine Stützfunktion erfüllenden Schicht entsprechen. Infolge dieser zumindest teilweise geschlossen ausgebildeten Schicht ergibt sich durch Reflexionen und Interferenzen eine weitere Energieumsetzung und damit Dämpfungswirkung. Ein Teil der über die Leitung übertragenen Schallenergie wird auch in diesem Fall in der energieabsorbierenden Schicht umgesetzt, wohingegen ein weiterer Teil über die Öffnungen der äußeren Schicht in den Motorraum gelangt. Durch Öffnungen in der membranartigen Schicht kann die Ableitung eines Teiles der in dem Leitungselement übertragenen Energie in die energieabsorbierende Schicht verbessert werden.
-
In vorteilhafter Weise kann diese membranartige Schicht werkstoffgleich mit der eine Stützfunktion erfüllenden Schicht ausgebildet sein, dass heißt aus einem thermoplastischen Werkstoff bestehen.
-
Die Merkmale der Ansprüche 13 und 14 sind auf alternative weitere Ausgestaltungen der energieabsorbierenden Schicht gerichtet. Diese Schicht kann hiernach in ihrer werkstofflichen Konsistenz entweder stufenweise oder kontinuierlich beispielsweise in Richtung auf die innere Oberfläche des Leitungselements hin gegenüber einer homogenen Eigenschaftsverteilung dahingehend modifiziert sein, dass sich innenseitig eine zumindest angenäherte Luftundurchlässigkeit ergibt. Eine solcher Schichten aufbau kann in vielfältiger Weise erreicht werden, beispielsweise indem im Rahmen der energieabsorbierenden Schicht mehrere, sich in ihrer werkstofflichen Konsistenz unterscheidende Teilschichten miteinander verbunden werden, und zwar durch Verschweißung, Verklebung oder in sonstiger Weise. Alternativ, und zwar in Abhängigkeit von der werkstofflichen Beschaffenheit der energieabsorbierenden Schicht kommt auch eine thermische, auf eine Verdichtung abzielende Behandlung in Betracht. Die sich auf diese Weise ergebende beispielsweise innenseitige Schicht kann wiederum geschlossen ausgebildet oder mit einer Verteilung von Öffnungen versehen sein.
-
Sämtliche Schichten des Wandungsaufbaus des Leitungselements können entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 14 und 15 stoffschlüssig oder auch formschlüssig untereinander in Verbindung stehen. Beispielsweise kann die energieabsorbierende Schicht in einem Spritzgusswerkzeug positioniert und anschließend ein thermoplastischer, die äußere Schicht darstellender Kunststoff angespritzt werden. Es kommen jedoch auch andere, dem Fachmann ohne weiteres zur Verfügung stehende geläufige Verbindungstechniken in Betracht.
-
Gemäß den Merkmalen der Ansprüche 16 bis 17 sind die außenseitigen Öffnungen der eine Stützfunktion erfüllenden Schicht unter Belassung jeweils eines Luftspaltes im Randbereich durch Deckplatten abgedeckt. Der Luftspalt ist dahingehend bemessen, dass ein zum Auskoppeln einer Teilenergie der über das Leitungselement geführten Energie ausreichender Querschnitt zur Verfügung gestellt wird. Die in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche des Leitungselements gesehen die Öffnungen überdeckenden Deckplatten bieten einen verbesserten Schutz der energieabsorbierenden Schicht gegenüber den Beanspruchungen einer Motorwäsche mit sich. Die Deckplatten können in vorteilhafter Weise werkstoffgleich mit der äußeren Schicht des Leitungselements ausgebildet sein und stehen mit dieser über Stege in Verbindung.
-
Eine weitere schallabsorbierende Wirkung kann mit den Merkmalen des Anspruchs 18 dadurch erreicht werden, dass zwischen der eine Stützfunktion erfüllenden Schicht und der energieabsorbierenden Schicht ein Luftspalt eingerichtet ist.
-
Es sind weitere Modifikationen des Wandungsaufbaus des Leitungselements gemäß den Merkmalen des Anspruchs 19 möglich, wonach beispielsweise die energieabsorbierende Schicht unter Belassung von Luftspalten in Teilschichten unterteilt ist und wobei auch zwischen einer inneren, luftundurchlässigen Schicht und der energieabsorbierenden Schicht ein Luftspalt vorgesehen ist.
-
Entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 20 und 21 kann das Leitungselement in Längsrichtung oder in einem Querschnitt in Segmente unterteilt sein, die lösbar oder auch unlösbar miteinander in Verbindung stehen.
-
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Leitungselements;
-
2 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Leitungselements;
-
3 eine Schnittdarstellung des Leitungselements entsprechend einer Schnittebene III-III der 2.
-
Mit 1 ist in 1 ein Leitungselement in seiner Gesamtheit bezeichnet, welches zur Führung von angesaugter, für den Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine bestimmter Luft dient. Es weist beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Wandung des Leitungselements 1 besteht aus einer radial äußeren Schicht 2, in die beispielsweise in gleichmäßiger Verteilung Öffnungen 3 eingeformt sind, wobei diese Schicht 2 im Übrigen aus einem luftundurchlässigen Werkstoff, beispielsweise einem thermoplastischen Kunststoff besteht.
-
Radial innenseitig schließt sich an die Schicht 2 eine Schicht 4 aus einem luftdurchlässigen Werkstoff, z. B. einem offenporigen porösen Werkstoff, einem faser- oder gewebeartigen Werkstoff oder dergleichen an. Die radiale Innenseite der Schicht 4 ist mit einer membranartigen, beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehenden Schicht 5 überzogen. Die äußere Schicht 2 ist mit der Maßgabe dimensioniert, dass sie eine Stützschicht für die radial inneren Schichten bildet, so dass die Festigkeitseigenschaften des Leitungselements 1 vorzugsweise durch diese äußere Schicht 2 bestimmt werden. In die Schicht 5 können radiale, in der Zeichnung nicht dargestellte Öffnungen eingeformt sein, die in ihrer Größe und flächenhaften Verteilung den Öffnungen 3 nachgebildet sind. Durch die innere, überwiegend glatte Schicht 5 wird ein geringstmöglicher Durchströmungswiderstand bereitgestellt. Diese Schicht 5 dient ferner dazu, eine Rückhalte- und Schutzfunktion auf die Substanz der Schicht 4 auszuüben. Die Schicht 5 dient ferner der Übertragung von aus dem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine resultierender Schallenergie in der Form von Druckpulsationen auf die luftdurchlässige Schicht 4, in der diese Energie zumindest teilweise dissipativ umgesetzt wird. Nach Maßgabe der Dicke dieser Schicht 4 sowie deren werkstofflichen Parameter tritt diese Schallenergie nur noch gedämpft aus den Öffnungen 3 der äußeren Schicht 2 aus.
-
Nach Maßgabe der Oberflächeneigenschaften sowie der Härte der Schicht 5 werden ferner in Abhängigkeit von den geometrischen Abmessungen des Innenraumes des Leitungselements 1 sowie dem Frequenzband der Druckpulsationen Anteile derselben durch Reflexion und Interferenz umgesetzt.
-
Bei dem in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Funktionselemente, die mit denjenigen der 1 übereinstimmen, entsprechend bezeichnet, so dass auf eine diesbezügliche wiederholte Beschreibung verzichtet werden kann.
-
Von demjenigen der 1 unterscheidet sich dieses Leitungselement 1 darin, dass die Öffnungen 3 der radial äußeren Schicht 2 unter Belassung jeweils eines Luftspaltes 6 mit Deckplatten 7 abgedeckt sind. Diese Deckplatten 7 weisen eine flächige Erstreckung auf, die derjenigen der einzelnen Öffnungen 3 entspricht oder gegebenenfalls geringfügig größer als diese bemessen ist.
-
Die zwischen den Deckplatten 7 und der äußeren Mantelfläche der Schicht 2 bestehenden Luftspalte 6 sind dahingehend bemessen, dass ein im wesentlichen behinderungsfreier Luftaustausch zwischen der Umgebung und der luftdurchlässigen Schicht 4 über die Öffnungen 3 möglich ist. Die Deckplatten 7 sind werkstoffgleich mit der äußeren Schicht 2 ausgebildet und stehen mit dieser über Stege 8 in fester Verbindung, die an den Berandungen der Öffnungen 3 an diese Schicht angeformt sind.
-
Die Wirkungsweise des in den 2 und 3 dargestellten Leitungselements 1' entspricht faktisch demjenigen gemäß 1, wobei jedoch durch die Deckplatten 7 ein verbesserter Schutz vor den mechanischen Beanspruchungen einer Dampfstrahlreinigung gegeben ist.
-
Man erkennt anhand der vorstehenden Ausführungen, dass das erfindungsgemäße Leitungselement 1, 1' in besonderem Maße an die Betriebsbedingungen einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere an einen Montageort innerhalb eines Motorraumes angepasst ist. Aufgrund der luftdurchlässigen Schicht 4 ist eine effektive Schalldämpfung gegeben, ohne dass es über die Öffnungen 3 zu einem übermäßigen Ansaugen von Warmluft und deren schädlichem Einfluß auf die verfügbare Motorleistung kommt. Dem steht der angepasste Durchströmungswiderstand der Schicht 4 entgegen und es ist ein Ansaugen über die Öffnungen 3 völlig unterbunden, wenn die radial innerste Schicht 5 geschlossen ausgebildet ist, dass heißt ausschließlich die Funktion einer Membran erfüllt. Die luftdurchlässige Schicht 4 ist radial beidseitig geschützt angeordnet und erfährt insbesondere durch die äußere Schicht 2 eine Stützwirkung. Auf diese Weise ist auch eine für die Schwingbeanspruchung eines Motorbetriebes ausreichende Festigkeit darstellbar.
-
Soweit die Einsatzbedingungen vergleichbar sind, kann ein solches Leitungselement auch allgemein zur Medienleitung eingesetzt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Leitungselement
- 1'
- Leitungselement
- 2
- Schicht
- 3
- Öffnung
- 4
- Schicht
- 5
- Schicht
- 6
- Luftspalt
- 7
- Deckplatte
- 8
- Steg
