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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Luftkanals, welcher ein akustisch wirksames Dämpfungselement aufweist, sowie einen Luftkanal, welcher eine Kanalwandung und ein im Inneren des Luftkanals angeordnetes, akustisch wirksames Dämpfungselement aufweist.
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Luftkanäle finden herkömmlich Verwendung in Kraftfahrzeugen und verbinden eine Belüftungsvorrichtung, insbesondere eine Klimaanlage, mit dem Innenraum des Fahrzeugs, um Luft in den Innenraum des Fahrzeugs einzuleiten. Ein Gebläse der Belüftungsvorrichtung treibt dabei klimatisierte Luft durch den Luftkanal. Je nach Geschwindigkeit der durchgeblasenen Luft und den Strömungsverhältnissen im Luftkanal kommt es dabei zu einer gewissen Geräuschentwicklung durch Luftverwirbelung oder durch das Aufprallen von Luft auf Wandungen des Luftkanals. Um die für die Fahrzeuginsassen wahrnehmbare Geräuschentwicklung zu reduzieren ist es bekannt, im Inneren des Luftkanals ein akustisch wirksames Dämpfungselement anzuordnen, etwa ein plattenförmiges Element aus einem Vliesstoff.
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Aus der
DE 103 31 085 C5 ist ein Luftkanal bekannt, welcher in einem Extrusionsblasformverfahren hergestellt wird und in welchem eine Matte aus einem PET-Vliesstoff befestigt ist. Um die Matte in ausreichendem Maße im Luftkanal zu fixieren, sind verschiedene Befestigungsmittel, wie etwa Befestigungsnuten oder dergleichen vorgesehen, oder die Matte wird an einem Wandabschnitt des Luftkanals angeklebt. Dementsprechend sind relativ aufwendige, zusätzliche Verarbeitungsschritte zur Montage des Dämpfungselements notwendig.
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Aus der
DE 103 10 651 A1 ist ferner ein Luftkanal bekannt, welcher aus einem Karosserieblech und einem dieses abdeckenden, L-förmigen Verkleidungselement gebildet ist, wobei eine Innenwandung des Verkleidungselements durch eine zusätzliche Schallisolierungsschicht gedämpft ist. Auch dieser Kanal erfordert relativ aufwendige Herstellungsschritte zur Befestigung der Schallisolierung an dem Verkleidungselement.
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Ferner offenbart die
DE 10 2006 028 802 A1 einen Luftkanal, welcher in einem Blasverfahren aus einem Kunststoffschlauch gebildet ist und an dessen Innenseite flockenartige Kunststoffpartikel mittels eines Klebstoffes befestigt werden, um die Innenwandung des Luftkanals aufzurauhen. Diese Kunststoffpartikel können zwar maschinell aufgetragen werden, jedoch ist dazu ebenfalls einiger technischer Aufwand erforderlich.
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Aus der
DE 698 06 883 T2 ist eine Luftansaugleitung mit einem Balgabschnitt bekannt, an dessen Längsende eine Befestigungsmanschette angespritzt ist.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Luftkanals anzugeben, welches einfacher und kostengünstiger arbeitet, sowie einen Luftkanal bereitzustellen, welcher kostengünstig herstellbar ist, hohe Stabilität aufweist und gute akustische Dämpfungseigenschaften zeigt.
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Gelöst wird diese Aufgabe von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und einem Luftkanal mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Nach einem ersten Aspekt wird die Erfindungsaufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Luftkanals, welcher ein akustisch wirksames faserhaltiges Dämpfungselement mit Hohlräumen aufweist, wobei das Verfahren einen Spritzgussprozess umfasst und wobei das Dämpfungselement in dem Spritzgussprozess durch Kontakt mit plastifiziertem Kunststoff am Luftkanal befestigt wird.
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Erfindungsgemäß wird somit der Luftkanal in einem Spritzgussverfahren aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, wobei die Befestigung des Dämpfungselements gleichzeitig mit dem Spritzgussvorgang insbesondere innerhalb der Spritzgussform bzw. während des nachfolgenden Aushärtungsvorgangs erfolgt. Somit kann das Dämpfungselement im Inneren der Spritzgussform angeordnet werden und wird gleichzeitig mit der Ausbildung der Wandung des Luftkanals stoffschlüssig mit dem Material der Wandung des Luftkanals verbunden, so dass einerseits ein sicherer Halt des Dämpfungselements im Luftkanal sichergestellt ist und andererseits ein zusätzlicher Verfahrensschritt der Befestigung des Dämpfungselements, z.B. durch nachträgliches Verkleben oder Einstecken oder dergleichen, entfallen kann. Auf diese Weise arbeitet das Verfahren der Erfindung sehr effektiv und führt zu einem Luftkanal, in welchem das Dämpfungselement über eine lange Betriebszeit stabil im Luftkanal befestigt ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann in kostengünstiger und effektiver Weise die Befestigung des Dämpfungselements in den Spritzgussprozess integrieren, wenn das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- - Einsetzen des Dämpfungselements in eine Spritzgussform, wobei die Spritzgussform einen Formhohlraum mit einer zum Luftkanal komplementären Geometrie aufweist,
- - Einfüllen von plastifiziertem Kunststoff in die Spritzgussform zur Erzeugung eines Formkörpers, wobei der Kunststoff in Kontakt mit einem Abschnitt des Dämpfungselements gelangt, und
- - Entformen des Formkörpers aus der Spritzgussform.
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Erfindungsgemäß wird das Dämpfungselement teilweise von plastifiziertem Kunststoff durchdrungen. Auf diese Weise wird ein besonders stabiler Halt des Dämpfungselements im Luftkanal ermöglicht, so dass sich das Dämpfungselement auch bei hoher Beanspruchung nicht lockert und Verschleiß vermieden wird.
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Um ein Durchdringen des Dämpfungselements mit plastifiziertem Kunststoff zu unterstützen, weist zumindest ein Abschnitt des Dämpfungselements eine Struktur auf, in welche plastifizierter Kunststoff gut eindringen kann. Erfindungsgemäß ist dabei das Material des Dämpfungselements selbst von plastifiziertem Kunststoff durchdringbar, zumindest dann, wenn der Kunststoff unter dem beim Spritzgussprozess auftretenden hohen Druck an das Dämpfungselement angepresst wird. Ein aus einem textilen Material, z.B. einem Vliesmaterial, einer Gewebestruktur, einer Maschenstruktur oder dergleichen aufgebautes Dämpfungselement erlaubt das Eindringen von plastifiziertem Kunststoff in Hohlräume des Materials zwischen den Fasern des Materials, so dass die Fasern unmittelbar in Kunststoff eingebettet werden und das Dämpfungselement somit sehr stabil stoffschlüssig am Luftkanal befestigt werden kann.
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Würde sich in dem Spritzgussprozess der plastifizierte Kunststoff in dem Dämpfungsmaterial soweit ausbreiten, dass er schließlich das gesamte Dämpfungselement durchdringt, so würden die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungselements nach dem Aushärten des Kunststoffes wesentlich beeinträchtigt. Um auch nach dem Aushärten eine effektive Dämpfungswirkung sicherzustellen, sollte somit verhindert werden, dass sich der Kunststoff vollständig im Dämpfungselement ausbreitet. Stattdessen sollte nur ein peripherer Verbindungsabschnitt in Kunststoffmaterial eingebettet werden bzw. von diesem durchdrungen werden, während ein davon separater aktiver Abschnitt des Dämpfungselements im Wesentlichen frei von dem plastifiziertem Kunststoff gehalten werden sollte.
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Die angesprochene Trennung zwischen Verbindungsabschnitt und aktivem Abschnitt kann technisch einfach dadurch erreicht werden, dass in dem Spritzgussprozess ein Barriereabschnitt des Dämpfungselements durch lokale Druckeinwirkung komprimiert wird, so dass sich plastifizierter Kunststoff in dem Dämpfungselement nicht über den Barriereabschnitt hinweg ausbreiten kann. Es hat sich herausgestellt, dass durch einfache Druckausübung auf das Dämpfungselement und Halten des Drucks während des Spritzgussprozesses an der belasteten Stelle eine Barriere entsteht, durch welche plastifizierter Kunststoff nicht hindurchdringen kann. Dies wird darauf zurückgeführt, dass durch die Druckausübung das Material des Dämpfungselements an der belasteten Stelle so weit verdichtet wird, dass Hohlräume im Dämpfungselement, welche im unbelasteten Zustand z.B. zwischen Fasern des Dämpfungsmaterials vorhanden sind, geschlossen werden und somit der Durchtritt von Kunststoff durch einen solchen Barriereabschnitt blockiert wird.
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Das genannte Konzept einer Barrierenbildung kann dann zur teilweisen Durchdringung des Dämpfungselements genutzt werden, indem in dem Spritzgussprozess plastifizierter Kunststoff in Kontakt mit einem Verbindungsabschnitt des Dämpfungselements gebracht wird, welcher durch den Barrierenabschnitt von einem aktiven Abschnitt des Dämpfungselements getrennt ist. Nach dem Erkalten und Entformen des Luftkanals ist dann der Verbindungsabschnitt von gehärtetem Kunststoff durchsetzt und der aktive Abschnitt ist im Wesentlichen frei von Spritzguss-Kunststoff, so dass der aktive Abschnitt die Dämpfungsfunktion des Dämpfungselements voll erfüllen kann. Anzumerken ist, dass der aktive Abschnitt zwar im Wesentlichen frei von Spritzguss-Kunststoff ist, jedoch selbstverständlich aufgrund seiner bereits vor dem Spritzgussprozess vorliegenden Materialstruktur und - zusammensetzung ebenfalls Kunststoffmaterial, z.B. Kunststofffasern oder Kunststofffüllstoffe, enthalten kann.
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Vorzugsweise wird in einem erfindungsgemäßen Verfahren ein Luftkanal mit einer röhrenförmigen oder teilröhrenförmigen Wandung gegossen, wobei dann das Dämpfungselement einen entsprechenden Abschnitt der Wandung ersetzen kann, so dass einerseits Material für die Wandung des Luftkanals eingespart werden kann, indem ein Teil der Wandung des Luftkanals durch das Dämpfungselement ersetzt wird, und andererseits die Wirkung des Dämpfungselements aufgrund seiner beidseitig freiliegenden Anordnung verbessert wird. In einer solchen Ausführungsform ist es ferner vorteilhaft, wenn ein Barrierenabschnitt der oben beschriebenen Art einen aktiven Abschnitt des Dämpfungselements im Wesentlichen vollständig umläuft, so dass ein äußerer Randabschnitt als Verbindungsabschnitt des Dämpfungselements mit dem Kunststoff durchdrungen wird und das Dämpfungselement am Luftkanal befestigt, während der zentrale aktive Abschnitt des Dämpfungselements zur Erfüllung der Dämpfungsfunktion freiliegt und frei von Spritzguss-Kunststoff bleibt.
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Anzumerken ist, dass in der vorliegenden Erfindung unter einem röhrenförmigen Luftkanal ein Luftkanal mit einer den Kanal im Wesentlichen vollständig umlaufenden Wandung verstanden werden soll. Ferner soll sich der Begriff „teilröhrenförmig“ auf Formen beziehen, die nur einem Abschnitt einer Röhre entsprechen, das heißt in der Form eines 1/2-, 1/4-, 1/8- oder eines 1/16-Rohres. Ein Luftkanal mit einer solchen Teilrohrform kann dann durch andere Bauteile, insbesondere auch durch Fahrzeugteile, zu einem rohrartigen Kanal ergänzt werden.
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Prinzipiell könnten mit einem erfindungsgemäßen Verfahren Dämpfungselemente beliebiger Form und Struktur im Spritzgussverfahren während des Spritzens der Wandung fest mit dem Luftkanal verbunden werden. Vorteilhaft ist jedoch das Dämpfungselement plattenförmig und ist durch einen Schritt des Heraustrennens aus einem plattenförmigen oder bahnförmigen Dämpfungsmaterial vor dem Einsetzen in die Spritzgussform entstanden. Dämpfungselemente können dann kostengünstig aus solchem Dämpfungsmaterial beispielsweise ausgestanzt oder ausgeschnitten werden und anschließend in die Spritzgussform eingesetzt werden.
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Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Erfindungsaufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Luftkanals, welcher ein akustisch wirksames faserhaltiges Dämpfungselement mit Hohlräumen aufweist, wobei die Vorrichtung umfasst:
- - eine Spritzgussform, welche einen Formhohlraum mit einer zum Luftkanal komplementären Geometrie aufweist,
- - eine Aufnahme für ein faserhaltiges Dämpfungselement mit Hohlräumen, um ein solches Dämpfungselement im Formhohlraum zu positionieren.
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Durch die Bereitstellung einer Aufnahme für ein Dämpfungselement in der Spritzgussform zur Positionierung des Dämpfungselements im Formhohlraum der Spritzgussform kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Dämpfungselement direkt während des Spritzgießens der Wandung des Luftkanals am Luftkanal befestigen, so dass die Vorrichtung die einfache und kostengünstige Herstellung eines Luftkanals mit integriertem Dämpfungselement ermöglicht. Zudem erlaubt die stoffschlüssige Verbindung zwischen Dämpfungselement und Wandung des Luftkanals eine hohe Stabilität und dauerhafte feste Verbindung zwischen Dämpfungselement und Luftkanal, so dass ein mit der Vorrichtung herstellbarer Luftkanal eine lange Lebensdauer und gute Stabilität aufweist. Ferner kann mit einer Vorrichtung des zweiten Aspekts der Erfindung ein Verfahren des ersten Aspekts der Erfindung ausgeführt werden, um die im Bezug auf den ersten Aspekt vorstehend beschriebenen Vorteile und Effekte zu erzielen.
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Die Aufnahme für das Dämpfungselement kann dabei durch eine ohnehin in der Spritzgussform vorhandene Kontur oder Struktur gegeben sein, so lange diese es erlaubt, das Dämpfungselement während des Einfüllens von plastifiziertem Kunststoff relativ stabil in seiner Sollposition zu halten, so dass es nach dem Erkalten des Kunststoffes an der gewünschten Stelle im Luftkanal befestigt ist. Insbesondere könnte das Dämpfungselement lediglich dadurch in der Spritzgussform aufgenommen und gehalten werden, dass das Dämpfungselement zwischen zwei Formhälften der Spritzgussform eingeklemmt wird.
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Zur zeitweiligen Fixierung des Dämpfungselements im Formhohlraum könnte alternativ oder zusätzlich ein Klemmmittel, z.B. in Form einer Halteklammer oder dergleichen, zum Einsatz kommen, welches das Dämpfungselement an einer der Formhälften festklemmen kann. Ferner wird an die Verwendung eines Nadelmittels gedacht, mit welchem ein Dämpfungselement für die Zeitdauer des Spritzgussvorgangs an der Spritzgussform fixiert werden kann. Vorteilhaft kann das Dämpfungselement ferner durch mindestens einen Sauger an einer Formhälfte fixiert werden.
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Durch Veränderung des auf den plastifizierten Kunststoff ausgeübten Drucks während des Spritzgussprozesses oder durch eine geeignete Struktur des Materials des Dämpfungselements oder durch die Größe der Klemmkraft auf das Dämpfungselement zwischen den Formhälften könnte dann Einfluss genommen werden darauf, wie weit der plastifizierte Kunststoff vom Rand her in das Innere des Dämpfungselements eindringt. Insbesondere könnte sichergestellt werden, dass der plastifizierte Kunststoff das Dämpfungselement nicht vollständig durchdringt, sondern nur in einem peripheren Verbindungsabschnitt eindringt und das Dämpfungselement sicher befestigt.
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Die Trennung zwischen aktivem Abschnitt und Verbindungsabschnitt wird erfindungsgemäß jedoch zuverlässiger und auch bei hohem Spritzgussdruck (kurze Zykluszeiten) dadurch sichergestellt, dass die Aufnahme einen Anlageabschnitt aufweist, welcher dafür eingerichtet ist, an einem Dämpfungselement anzuliegen, wobei der Anlageabschnitt mindestens einen Vorsprung aufweist, um einen Barriereabschnitt eines an der Aufnahme positionierten Dämpfungselements durch lokale Druckeinwirkung zu komprimieren. In der oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Weise erzeugt der Vorsprung dann während des Spritzgussprozesses eine Barriere, die verhindert, dass plastifizierter Kunststoff, der in den peripheren Verbindungsabschnitt des Dämpfungselements eingedrungen ist, sich weiter in den aktiven Abschnitt des Dämpfungselements ausbreitet, so dass die schalldämpfende Wirkung des aktiven Abschnitts erhalten bleiben kann.
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Der Vorsprung der Aufnahme ist vorzugsweise eine umlaufende Rippe, so dass ein Barriereabschnitt entlang eines geschlossenen Verlaufs erzeugt werden kann, der den aktiven Abschnitt des Dämpfungselements umläuft und somit allseitig vor einem Eindringen des Kunststoffes schützt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Aufnahme einen Schieber, insbesondere einen den Vorsprung tragenden Schieber. Erfindungsgemäß kann dann das Dämpfungselement bei zurückgeschobenem Schieber in den Formhohlraum eingesetzt werden, der Schieber kann auf das Dämpfungselement zu verschoben werden, wobei er einerseits den lokalen Druck ausübt um den Barrierenabschnitt des Dämpfungselements zu erzeugen, und andererseits das Dämpfungselement sicher an der korrekten Position im Formhohlraum positioniert. Anschließend kann der plastifizierte Kunststoff eingefüllt und auf Entformungstemperatur abgekühlt werden. Zum Entschalen wird der Schieber schließlich wieder in die Rückzugsposition bewegt.
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Der Formhohlraum der Spritzgussform entspricht vorzugsweise einem röhrenförmigen oder einem teilröhrenförmigen Luftkanal, wobei das Dämpfungselement so in den Formhohlraum eingesetzt wird, dass es einen Teil der Wandung des Luftkanals ersetzt. Auf diese Weise lässt sich nicht nur Material für die Wandung des Luftkanals einsparen, sondern auch eine gute akustische Wirkung des Dämpfungselements sicherstellen.
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Entsprechend der Form des herzustellenden Luftkanals kann der Formhohlraum für einen teilröhrenförmigen Luftkanal die Form einer Teilwandung eines Rohres aufweisen, das heißt z.B. 1/2-, 1/4-, 1/8- oder 1/16-rohrförmig sein.
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Nach einem dritten Aspekt der Erfindung wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch einen Luftkanal, welcher eine Kanalwandung und ein im Inneren des Luftkanals angeordnetes, akustisch wirksames Dämpfungselement aufweist, wobei der Luftkanal ein Kunststoff-Spritzgussformteil ist und wobei das Dämpfungselement ein faserhaltiges Dämpfungselement mit Hohlräumen ist, welches durch angespritztes Kunststoffmaterial an der Wandung gehalten ist oder/und von welchem ein Abschnitt in Kunststoffmaterial eingebettet ist. Ein solcher Luftkanal weist den Vorteil auf, dass er einerseits einfach und kostengünstig herstellbar ist, z.B. durch ein Verfahren des ersten Aspekts der Erfindung oder/und eine Vorrichtung des zweiten Aspekts der Erfindung, und das er andererseits hohe Stabilität und lange Lebensdauer aufweist, da das Dämpfungselement sehr sicher stoffschlüssig mit Material des Luftkanals befestigt ist.
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In einem Luftkanal des dritten Aspekts der Erfindung kann ein Verbindungsabschnitt des Dämpfungselements in Kunststoffmaterial eingebettet sein oder/und von Kunststoffmaterial durchdrungen sein, und ein von dem Verbindungsabschnitt verschiedener, aktiver Abschnitt des Dämpfungselements kann im Wesentlichen frei von gespritztem Kunststoffmaterial sein. Somit kann der aktive Abschnitt seine Dämpfungswirkung voll entfalten, während gleichzeitig ein anderer Abschnitt des Dämpfungselements der sicheren Befestigung dient.
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Der Luftkanal des dritten Aspekts der Erfindung kann eine röhrenförmige oder teilröhrenförmige Wandung aufweisen, wobei das Dämpfungselement einen entsprechenden Abschnitt der Wandung ersetzt, so dass im Bereich des Dämpfungselements Material für die Wandung des Luftkanals eingespart werden kann und das Dämpfungselement gute Dämpfungswirkung entfalten kann. Ferner werden so das Gewicht des Luftkanals reduziert und die Materialkosten gesenkt.
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Das Dämpfungselement kann im Wesentlichen plattenförmig sein, so dass es kostengünstig z.B. aus einem größeren plattenförmigen oder bahnförmigen Material durch Ausstanzen oder Ausschneiden hergestellt werden kann und somit die Kosten für die Herstellung des Luftkanals gesenkt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer Wandung für einen Luftkanal gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Wandung,
- 3 einen entsprechend 2 geschnittenen Ausschnitt einer Wandung des Luftkanals gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung in perspektivischer Darstellung,
- 4a-4c Querschnittsdarstellungen eines Ausschnitts einer Spritzgussform zur Herstellung eines Luftkanals gemäß einer ersten, einer zweiten bzw. einer dritten Ausführungsvariante der Erfindung.
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In 1 ist ein Ausschnitt einer Wandung 12 eines Luftkanals gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Wandung 12 ist die Mantelfläche eines röhrenförmigen Luftkanals, der z.B. klimatisierte Luft von einer Klimaanlage in den Innenraum eines Fahrzeugs einleitet. Ein solcher Luftkanal kann runde, eckige oder beliebige andere, von der jeweiligen Anwendung vorgegebene Form aufweisen.
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In der Wandung 12 ist erfindungsgemäß ein Dämpfungselement 14 integriert, wobei das Dämpfungselement 14 in einer Wandaussparung 16 angeordnet ist, das heißt einen Teil der Wandfläche der Wandung 12 ersetzt. Das Dämpfungselement 14 weist schallabsorbierende Eigenschaften auf und ist z.B. aus einem platten- oder mattenartigen Vliesmaterial, einem Textilmaterial oder einem anderen, faserhaltigen Material oder dergleichen hergestellt, das akustisch beruhigend bzw. dämpfend auf entlang der Wandung 12 entlang strömende Luft wirkt.
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In den 2 und 3 sowie durch gestrichelte Linien in 1 ist ein Querschnitt der Wandung 12 im Bereich des Dämpfungselements 14 sowie im daran angrenzenden Bereich der Wandung 12 zu erkennen. Im Ausführungsbeispiel weist das Dämpfungselement 14 im Wesentlichen gleiche Wanddicke auf wie die Wandung 12 und weist in der Ebene der Wandung 12 rechteckige Form auf.
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In einem mittleren, aktiven Abschnitt 18 ist das Material des Dämpfungselements 14 sowohl zum Inneren des Kanals als auch nach Außen hin im Wesentlichen vollständig freigelegt, so dass es akustisch wirksam werden kann. Der aktive Abschnitt 18 wird von einer im Wesentlichen halbrunden Barrierenut 20 entlang eines rechteckförmigen Verlaufs umlaufen, so dass die Barrierenut 20 den aktiven Abschnitt 18 von einem randnahen Verbindungsabschnitt 22 trennt. Die Barrierenut 20 könnte auch eine andere geeignete Querschnittsform, insbesondere eine V-Form, aufweisen.
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In dem Verbindungsabschnitt 22 ist das Material des Dämpfungselements 14 von Kunststoffmaterial der Wandung 12 durchtränkt oder durchsetzt, das heißt die z.B. zwischen Fasern des Dämpfungsmaterials vorhandenen Hohlräume sind zum großen Teil mit dem Kunststoff gefüllt, aus dem auch die übrige Wandung 12 in einem später noch näher zu beschreibenden Spritzgussprozess gefertigt ist.
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4a-4c zeigen drei mögliche Ausführungsvarianten für die Konstruktion einer Spritzgussform zur Integration des Dämpfungselements 14 in der Wandung 12 des Luftkanals. In allen drei 4a-4c sind Querschnittsansichten nur desjenigen Abschnitts der Spritzgussform gezeigt, welcher einen Teil der Wandung 12 im Bereich des Dämpfungselements 14 und dessen Umgebung herstellt, also z.B. einen in 1 gezeigten Wandungsteil.
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Die in 4a gezeigte Ausführungsvariante stellt einen Abschnitt einer Wandung 12 der in 1 bis 3 gezeigten Art her. 4a zeigt eine erste Formhälfte 26 und eine zweite Formhälfte 28, welche zwischen sich einen Formhohlraum 30 entsprechend der auszubildenden Form der Wandung 12 definieren. Wird ein röhrenförmiger Luftkanal hergestellt, so schließen die Formhälften 26, 28 zwischen sich beispielsweise einen zylindermantelförmigen Formhohlraum 30 ein. In den Formhohlraum 30 ist ein plattenförmiges Dämpfungselement 14 eingeschoben, welches eine Dicke entsprechend dem Abstand der Formhälften 26, 28 oder eine etwas größere Dicke aufweist. Wenn das Dämpfungselement 14 mit etwas Reibung in dem Spalt zwischen den Formhälften 26, 28 sitzt, so erleichtert dies die Positionierung des Dämpfungselements 14, so dass die Formhälften 26, 28 eine Aufnahme für ein Dämpfungselement im Sinne der Erfindung darstellen.
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In beiden Formhälften 26, 28 ist jeweils ein Schieber 32, 34 eingesetzt, welche sich gegenüber liegen und auf einander zu oder von einander weg schiebbar sind, so dass sie auf ein dazwischen angeordnetes Dämpfungselement 14 gedrückt werden können bzw. hinter die dem Formhohlraum 30 zugewandten Innenflächen der Formhälften 26, 28 zurückgezogen werden können. Die Schieber 32, 34 sind im Wesentlichen - spiegelsymmetrisch zueinander aufgebaut und weisen jeweils eine Rippe 36 mit rechteckförmigen Verlauf auf, welche eine rechteckförmige Aussparung 38 umläuft. Im Querschnitt weist die Rippe 36 im Wesentlichen halbkreisförmige Gestalt auf.
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Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Luftkanals gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zunächst ein Dämpfungselement 14 in den Formhohlraum 30 eingeschoben, bis es in der korrekten Position zwischen den Schiebern 32, 34 sitzt. Die Schieber 32, 34 werden anschließend aufeinander zu bewegt und klemmen zwischen sich das Dämpfungselement 14 ein. Dabei quetschen die einander gegenüber liegenden Rippen 36 der Schieber 32, 34 das Material des Dämpfungselements 14 entlang der in 3 dargestellten, rechteckförmigen Linie zur Bildung der Barrierenut 20 ab, während der außerhalb der Rippe 36 liegende, rechteckigförmige Randbereich, das heißt der Verbindungsabschnitt 22, sowie der im Inneren der Rippe 36 liegende mittlere Bereich, das heißt der aktive Abschnitt 18, nicht durch die Rippe 36 gequetscht werden. Durch den Klemmeingriff zwischen den Schiebern 32, 34 wird das Dämpfungselement 14 zusätzlich sicher in Position gehalten.
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In einem nächsten Schritt des Verfahrens wird plastifizierter Kunststoff in den Formhohlraum 30 unter Druck eingespritzt, so dass er den Formhohlraum 30 ausfüllt. Dabei dringt plastifizierter Kunststoff in den Randabschnitt 22 des Dämpfungselements 14 ein und durchsetzt die faserartige oder maschenartige Struktur des Dämpfungsmaterials. Der plastifizierte Kunststoff kann jedoch nur bis zu einem Barriereabschnitt 40 in das Dämpfungselement 14 eindringen, der an der Stelle der größten Materialkompression zwischen den gegenüber liegenden Rippen 36 der Schieber 32, 34, d.h. zwischen den Barrierenuten 20, gebildet ist. Das Dämpfungselement 14 ist also entlang des umlaufenden Barriereabschnitts 40 abgequetscht, so dass die im Dämpfungsmaterial normalerweise vorhandenen Hohlräume an dieser Stelle geschlossen sind und sich plastifizierter Kunststoff nicht weiter in Richtung des aktiven Abschnitts 18 ausbreiten kann.
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Ist der Formhohlraum 30 vollständig mit plastifiziertem Kunststoff gefüllt und der Verbindungsabschnitt 22 von plastifiziertem Kunststoff durchsetzt, so wird der Kunststoff auf Entformungstemperatur abgekühlt, worauf hin das so gebildete Formteil entschalt werden kann. Dazu werden zunächst die beiden Schieber 32, 34 soweit zurückgezogen, dass ihre Rippen 36 im Wesentlichen vollständig in die jeweiligen Formhälften 26, 28 zurückgezogen sind. Anschließend kann das Formteil (der Luftkanal oder ein Vorprodukt desselben) in 4a nach oben oder nach unten aus dem Formhohlraum 30 hinaus geschoben werden. Alternativ könnte auch ein Mechanismus zum Öffnen oder Schließen der Formen 26, 28 vorgesehen sein, so dass der Abstand zwischen beiden Formhälften zum Entschalen vergrößert werden kann. In diesem Falle könnte auch auf den Schieber 32 oder 34 verzichtet werden und die Rippe 36 könnte stattdessen direkt, einstückig an der ersten oder/und zweiten Formhälfte 26, 28 ausgebildet sein.
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Wie vorstehend erläutert, erlauben die Rippen 36 der Schieber 32, 34 ein Abquetschen des Dämpfungselements 14 entlang einer den aktiven Abschnitt 18 umlaufenden Linie, so dass plastifizierter Kunststoff in einen außerhalb des Barriereabschnitts 40 liegenden Verbindungsabschnitt 22 eindringen kann, während der aktive Abschnitt 18 frei von plastifiziertem Kunststoff bleibt. Auf diese Weise kann ein Luftkanal hergestellt werden, in dessen Wandung 12 ein Dämpfungselement 14 derartig integriert ist, dass das Dämpfungselement 14 mit einem Verbindungsabschnitt 22 stoffschlüssig mit der Wandung 12 verbunden ist und der innere, aktive Abschnitt 18 des Dämpfungselements 14 frei von Spritzguss-Kunststoff bleibt.
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Die zweite Ausführungsvariante gemäß 4b unterscheidet sich von der ersten Ausführungsvariante gemäß 4a darin, dass nur ein einziger Schieber 32 verwendet wird, so dass ein in den Formhohlraum 30 eingesetztes Dämpfungselement 14 nur von einer Seite durch die Rippe 36 des Schiebers 32 gequetscht wird; während es auf der anderen Seite auf einer flachen Fläche 42 aufliegt. Auch durch die Konfiguration der zweiten Ausführungsvariante kann ein rechteckförmiger Barrierenabschnitt 40 am Dämpfungselement 14 abgequetscht werden, welcher den Verbindungsabschnitt 22 vom aktiven Abschnitt 18 trennt und verhindert, dass plastifizierter Kunststoff, der in den Verbindungsabschnitt 22 eingedrungen ist, sich weiter in den aktiven Abschnitt hinein ausbreitet.
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Ein weiterer Unterschied der zweiten Ausführungsvariante im Gegensatz zur ersten Ausführungsvariante liegt darin, dass die Fläche 42, an der die dem Schieber 32 abgewandte Seite des Dämpfungselements 14 anliegt, der Boden einer Aussparung 44 ist, welche in der ersten Formhälfte 26' ausgebildet ist. Die Aussparung 44 weist eine der Größe des Dämpfungselements 14 angepasste Größe auf und kann dazu dienen, das Dämpfungselement 14 leichter im Formhohlraum zu positionieren. Die Aussparung 44 hält somit zumindest teilweise das Dämpfungselement 14 in Position, bis der Schieber 32 vorgeschoben ist.
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Die Aussparung 44 erlaubt in der zweiten Ausführungsvariante ferner auch die Verwendung von Dämpfungselementen, welche eine größere Dicke aufweisen als die Dicke der zu formenden Wandung 12. Alternativ könnte statt der Vertiefung 44 auch ein Vorsprung mit einer dem Dämpfungselement entsprechenden Fläche ausgebildet sein, um die Verwendung von dünneren Dämpfungselementen zu erlauben. In diesem Fall kann die zusätzliche Haltefunktion der Vertiefung 44 jedoch nicht genutzt werden.
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In einer dritten Ausführungsvariante gemäß 4c weist die Spritzgussform eine sehr einfache und kostengünstige Struktur auf. Insbesondere kommt diese Variante gänzlich ohne Schieber aus. Der Formhohlraum 30 selbst bildet hier die Aufnahme für ein Dämpfungselement 14 und zwei gegenüber liegende Wandabschnitte 46 und 48 der Formhälften 26'' und 28'' bilden Anlageflächen, um das Dämpfungselement 14 zwischen sich einzuklemmen und zu halten.
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In der Ausführungsvariante der 4c wird keine Rippe verwendet, um einen Barriereabschnitt auszubilden. Um dennoch zu vermeiden, dass plastifizierter Kunststoff das Dämpfungselement 14 vollständig durchdringt, das heißt sich auch in einem aktiven Abschnitt 18 des Dämpfungselements ausbreitet, könnten Spritzgussdruck, Konsistenz des plastifizierten Kunststoffes, Gesamtkompression des Dämpfungselements 14, Materialeigenschaften des Dämpfungselements 14 usw. so aufeinander abgestimmt werden, dass plastifizierter Kunststoff nur zum Teil in das Dämpfungselement 14 eindringt oder das Dämpfungselement 14 sogar nur außen an einem Rand 50 kontaktiert.
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In 4c ist ferner eine Nadel 52 angedeutet, welche einerseits an der Formhälfte 26" befestigt ist und auf der das Dämpfungselement 14 aufgesteckt ist. Auf diese Weise kann das Dämpfungselement in einfacher Weise in einer Sollposition festgesteckt werden. Ein Nadelmittel in der Art der Nadel 52 oder ein alternativ denkbares Klemmmittel, z.B. eine geeignete Halteklammer, können in allen drei Ausführungsbeispielen der 4a, 4b bzw. 4c verwendet werden.
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Wenngleich sich die vorstehenden Ausführungsbeispiele und Ausführungsvarianten auf einen Luftkanal für ein Kraftfahrzeug bezogen, so kann die vorliegende Erfindung gleichermaßen auch auf andere Luftkanäle aus Kunststoff angewendet werden, in welchen eine akustische Beruhigung der Luftströmung erwünscht ist.
