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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftansaugrohranordnung zur Zufuhr von Frischluft zu einer Brennkraftmaschine, welche Luftansaugrohranordnung bestimmungsgemäß in einer Luftströmungsrichtung durchströmbar ist, umfassend eine ein Rohranordnungsvolumen umschließende Rohranordnungswand und eine Drosselklappe, welche zwischen unterschiedlichen Relativstellungen relativ zur Rohranordnungswand beweglich ist, um im Anbringungsbereich der Drosselklappe unterschiedliche wirksame Strömungsquerschnitte der Luftansaugrohranordnung zu realisieren, wobei die Luftansaugrohranordnung in einem, bezogen auf die bestimmungsgemäße Luftströmungsrichtung, stromabwärtigen Rohranordnungsabschnitt eine schallemissionsbeeinflussende Vorrichtung aufweist.
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Derartige Luftansaugrohranordnungen sind in der Kraftfahrzeugtechnik allgemein bekannt. Insbesondere ist eine gattungsgemäße Luftansaugrohranordnung aus der
US-A-5,970,963 bekannt.
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Diese Druckschrift geht von dem objektiven technischen Problem aus, dass bei einer spontanen Verstellung der Drosselklappe aus einer einem Leerlaufbetrieb einer Brennkraftmaschine zugeordneten Stellung in eine einem Betriebspunkt höherer Last zugeordnete Stellung stromabwärts der Drosselklappe kurzzeitig ein Strömungswirbel im Luftstrom im Inneren der Luftansaugrohranordnung entsteht, welcher eine unerwünschte Schallquelle am Kraftfahrzeug und hier insbesondere an der Luftansaugrohranordnung darstellt.
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Die gattungsgemäße Druckschrift lehrt zur Vermeidung des von dem unter den genannten Betriebsbedingungen entstehenden Strömungswirbel emittierten Schalls die Luftströmung durch Anordnung von die Luftströmung stromabwärts der Drosselklappe beeinflussenden, in den Luftströmungsweg einragenden Luftströmungselementen derart zu beeinflussen, dass bei der spontanen Verstellung der Drosselklappe aus der dem Leerlaufbetriebspunkt zugeordneten Stellung der oben beschriebene Strömungswirbel entweder gar nicht oder nur in verringertem Umfang entsteht. Somit setzt der gattungsgemäße Stand der Technik darin an, die unerwünschte Schallquelle selbst zu vermeiden oder in ihrer schallemittierenden Wirkung zu verringern.
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Nachteilig an der bekannten Lösung ist zum einen die aufwändige Ausbildung, insbesondere Montage, von strömungsbeeinflussenden Elementen im Strömungskanal der Luftansaugrohranordnung und ist zum anderen ein mit der Strömungsbeeinflussung möglicherweise verbundener Druckverlust im herkömmlichen Betrieb der Luftansaugrohranordnung, da an den bekannten strömungsbeeinflussenden Elementen dissipative Verluste in der Luftströmung entstehen oder zu entstehen drohen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die gattungsgemäße Luftansaugrohranordnung derart weiterzubilden, dass sie eine Schallemission ausgehend von dem bei der beschriebenen Drosselklappenverstellung entstehenden Strömungswirbel ähnlich effizient vermeidet oder verringert wie der Stand der Technik, jedoch ohne zu einem ähnlich umfangreichen Ausbildungs- bzw. Montageaufwand zu führen und ohne die Luftströmung in dem Maße zu beeinflussen, wie dies aus der oben genannten gattungsgemäßen Druckschrift des Standes der Technik bekannt ist.
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Diese technische Aufgabe wird gemäß einem allgemeinen Gedanken der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass die schallemissionsbeeinflussende Vorrichtung eine schallabsorbierende Vorrichtung ist.
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Im Gegensatz zu dem eingangs zitierten Stand der Technik setzt die vorliegende Erfindung nicht bei der Beeinflussung der Luftströmung in der Luftansaugrohranordnung an, sondern lässt diese sich im Wesentlichen ungestört ausbilden. Dies hat zwar zunächst den Nachteil, dass sich auch die eigentlich unerwünschte Schallquelle – im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung – ungehindert ausbilden kann, jedoch wird die bestimmungsgemäß im Betrieb der Luftansaugrohranordnung herrschende Luftströmung nicht durch Strömungselemente beeinflusst oder „gestört”, welche in den Luftströmungskanal im Inneren der Luftansaugrohranordnung einragen und somit für Strömungsverluste in der Luftansaugrohranordnung sorgen.
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Der von dem sich somit bei einer spontanen Verstellung der Drosselklappe aus ihrer dem Leerlaufbetriebspunkt der Brennkraftmaschine zugeordneten Stellung bildenden Strömungswirbel ausgehende unerwünschte Schall wird stattdessen durch eine erfindungsgemäß als schallabsorbierende Vorrichtung ausgestaltete schallemissionsbeeinflussende Vorrichtung in dem Sinne reduziert, dass Schallenergie in der erfindungsgemäß vorgesehenen schallabsorbierenden Vorrichtung dissipiert wird, wodurch von der erfindungsgemäßen Luftansaugrohranordnung ausgehender Schall einem außerhalb der Luftansaugrohranorndung befindlichen Beobachter leiser erscheint, als wenn die Luftansaugrohranordnung ohne schallabsorbierende Vorrichtung ausgebildet wäre.
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Zwar ist in der hier diskutierten Luftansaugrohranordnung nur im Betrieb derselben eine Luftströmung vorhanden und somit eine Luftströmungsrichtung eindeutig bestimmbar. Für den Durchschnittsfachmann, an den sich die vorliegende Anmeldung wendet, ist es jedoch zweifellos feststellbar, in welche Richtung eine aus ihrer betriebsmäßigen Umgebung am Kraftfahrzeug herausgelöste Luftansaugrohranordnung im Betrieb von der Frischluft durchströmt wird, denn er wird ohne weiteres erkennen, dass eine solche Luftansaugrohranordnung an ihrem der Brennkraftmaschine näher liegenden Längsende Anschlussmöglichkeiten und -ausbildungen aufweist, welche von jenen des brennkraftmaschinenferneren Längsendes verschieden sind. So ist üblicherweise das brennkraftmaschinenfernere Längsende einer erfindungsgemäßen Luftansaugrohranordnung mit einem Luftfilter verbunden oder verbindbar, während das brennkraftmaschinennähere Längsende mit einem Ansaugkrümmer verbunden oder verbindbar ist.
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Aus diesem Grunde wird ein Durchschnittsfachmann selbst an einer singulären Luftansaugrohranordnung stets die im Betrieb bestimmungsgemäße Luftströmungsrichtung zweifelsfrei feststellen können.
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Grundsätzlich ist mit dem Begriff „Drosselklappe” jede denkbare Vorrichtung bezeichnet, welche in der Lage ist, den wirksamen Strömungsquerschnitt der Luftansaugrohranordnung durch Relativbewegung zur Rohranordnungswand zu verändern. Vorteilhaft, weil im Stand der Technik bewährt, ist mit „Drosselklappe” eine um eine Klappenachse schwenkbare Drosselklappe bezeichnet. Dabei kann die Klappe nur in einer Richtung von der Klappenachse abstehen oder die Drosselklappe kann als so gennante „Schmetterlingsklappe” zu beiden Seiten der Klappenachse Klappenflügel aufweisen, insbesondere symmetrisch zur Klappenachse gestaltet sein. Dennoch sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass auch ein den Strömungsquerschnitt durch Relativbewegung veränderndes Gitter oder eine jalousinenartige Vorrichtung zur Veränderung des wirksamen Strömungsquerschnitts der Luftansaugrohranordnung von dem allgemeinen Begriff der Drosselklappe umfasst sein soll.
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Grundsätzlich kann als schallabsorbierende Vorrichtung jegliche Vorrichtung eingesetzt sein, welche geeignet und dazu ausgebildet ist, Schallenergie von sie durchdringendem Schall zu dissipieren und somit den Schallpegel nach Durchgang durch die schallabsorbierende Vorrichtung deutlich niedriger einzustellen als vor dem Durchgang durch die schallabsorbierende Vorrichtung. Bevorzugt ist aufgrund ihrer geringen Dickenabmessung bei gleichzeitig hoher schallabsorbierender Wirkung eine schallabsorbierende Vorrichtung, welche eine mikroperforierte Oberfläche umfasst. Der Begriff „mikroperforiert” hat dabei eine im einschlägigen Gebiet der Technik der Schallausbreitung und Schallabsorption einen eindeutigen technischen Bedeutungsinhalt. Zur Klarstellung sei dennoch angemerkt, dass als „Mikroperforation” im Sinne der vorliegenden Anmeldung Durchgangsöffnungen mit einem Öffnungsquerschnitt von nicht mehr als 0,5 mm2 bezeichnet sind.
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Die Mikroperforationen können dabei beliebige Querschnittsgestalten aufweisen, etwa eine kreisförmige oder ellipsenförmige Querschnittsgestalt. Ebenso können die Mikroperforationen als Schllitze ausgebildet sein. Die Mikroperforationen ein und derselben schallabsorbierenden Vorrichtung haben vorzugsweise einheitliche Querschnittsgestalt. Dennoch soll nicht ausgeschlossen sein, dass Mikroperforationen unterschiedlicher Querschnittsgestalt verwendet werden, etwa wenn das zu absorbierende Frequenzspektrum dies erfordert.
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Um die Schallabsorption möglichst wirksam an der gewünschten Stelle der Luftansaugrohranordnung bereitstellen zu können, sind vorteilhaft Mikroperforationen in Luftströmungsrichtung aufeinander folgend vorgesehen, da so ein Absorptionsbereich in der Luftansaugrohranordnung geschaffen werden kann, welcher in Luftströmungsrichtung sich über einen vorbestimmten Bereich erstrecken kann, in dem der ungewünschte Strömungswirbel als Schallquelle voraussichtlich liegt.
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Dabei ist es weiter bevorzugt, die Mikroperforationen dann, wenn eine besonders hohe Standzeit der schallabsorbierenden Vorrichtung gefordert ist, in eine Metallfolie einzubringen und die so mikroperforierte Metallfolie als schallabsorbierende Vorrichtung oder als Teil derselben zu verwenden. Weiterhin kann dann, wenn ein besonders geringes Gewicht gewünscht wird, was in der Kraftfahrzeugtechnik eine häufige Anforderung an die Konstrukteure ist, eine mikroperforierte Kunststofffolie, insbesondere Polyolefinfolie, besonders bevorzugt Polypropylenfolie, als schallabsorbierende Vorrichtung oder als Teil derselben verwendet werden. Metall- und Kunststofffolie mit Mikroperforationen können auch kombiniert eingesetzt werden, um die schallabsorbierende Wirkung der hier diskutierten schallabsorbierenden Vorrichtung zu erhöhen.
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Grundsätzlich kann die mikroperforierte Oberfläche an einer beliebigen Stelle stromabwärts der Drosselklappe vorgesehen sein, bevorzugt ist zur Erhöhung der schallabsorbierenden Wirkung jedoch, wenn die mikroperforierte Oberfläche möglichst unmittelbar der Schallquelle zugewandt ist, deren ausgestrahlter Schall durch die mikroperforierte Oberfläche gedämpft werden soll. Daher ist es vorteilhaft, wenn die mikroperforierte Oberfläche eine Innenoberfläche der Rohranordnungswand bildet, so dass diese Oberfläche möglichst von der in der Luftansaugrohranordnung strömenden Luft benetzt ist.
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Da vor allem massive Kunststoffrohre – verglichen etwa mit Aluminium-Druckgussrohren – Schall nur wenig gedämpft durchlassen, kommt die hier diskutierte schallabsorbierende Vorrichtung bevorzugt an einer Rohranordnungswand aus Kunststoff, insbesondere massivem Kunststoff, zum Einsatz. Bevorzugt ist daher wenigstens ein die schallabsorbierende Vorrichtung tragender Abschnitt der Rohranordnungswand aus massivem Kunststoff gebildet.
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Grundsätzlich kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung daran gedacht sein, nur jene Sektoren der Rohranordnungswand mit der schallabsorbierenden Vorrichtung zu versehen, durch welche hindurch die Ausbreitung des unerwünschten Schalls verhindert oder wenigstens vermindert werden soll. Aufgrund der bestimmungsgemäßen Anordnung der Luftansaugrohranordnung in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs, verbunden mit den in unmittelbarer Nähe zu der Luftansaugrohranordnung vorhandenen weiteren Aggregaten, kommt es jedoch üblicherweise nach dem Durchtritt von Schall durch die Luftansaugrohranordnungswand zu derart vielen Schallreflexionen, dass sich eine Schallausbreitung lediglich in einer ausgezeichneten Schallausbreitungsrichtung nur bedingt vermeiden oder wenigstens reduzieren lässt. Aus diesem Grunde ist es bevorzugt, wenn die schallabsorbierende Vorrichtung, insbesondere die mikroperforierte Oberfläche, in Umfangsrichtung um eine in Luftströmungsrichtung verlaufende Rohranordnungslängserstreckungsbahn, längs welcher sich die Luftansaugrohranordnung erstreckt, vollständig umläuft.
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Vorzugsweise ist die mikroperforierte Folie bündig mit der an sie in und gegen die Luftströmungsrichtung anschließenden Rohrinnenwandabschnitten, um die Luftströmung im Inneren der Luftansaugrohranordnung so wenig wie möglich zu beeinflussen. Besonders bevorzugt weist die Rohranordnung in einem Längserstreckungsbereich, welcher die mikroperforierte Folie enthält und ausgehend von dieser in wenigstens eine Längserstreckungsrichtung, vorteilhafterweise in beide Längserstreckungsrichtungen, über die Folie hinausreicht, einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser oder/und einen – abgesehen von Verbindungsflanschen und dergleichen – im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser auf. Ein im Wesentlichen konstanter Innendurchmesser sorgt für eine vorteilhaft ungestörte Gasströmung. Ein im Wesentlichen konstanter Außendurchmesser sorgt für eine vorteilhaft geringe Bauraumbeanspruchung.
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Als „Rohranordnungslängserstreckungsbahn” kann dabei eine Trajektorie verstanden werden, welche alle Flächenmittelpunkte von Querschnittsflächen der Luftansaugrohranordnung in einem Bereich stromabwärts der Drosselklappe enthält.
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Versuche haben gezeigt, dass mit einer mikroperforierten Oberfläche als der schallabsorbierenden Vorrichtung gerade dann Schall wirksam in seiner Intensität verringert werden kann, wenn die mikroperforierte Oberfläche mit Abstand von einer Innenoberfläche der Rohranordnungswand angeordnet ist. Eine vorteilhafte Minderung der Schallemission kann dabei erreicht werden, wenn die mikroperforierte Oberfläche von der Innenoberfläche der Rohranordnungswand einen – vorzugsweise konstanten – Abstand von 1 bis 6 mm, vorzugsweise von 1,5 bis 4,5 mm, besonders bevorzugt von 2 bis 4 mm aufweist.
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Zusätzlich oder alternativ kann die mikroperforierte Oberfläche als ebene Oberfläche in den Strömungskanal der Luftansaugrohranordnung eingebracht sein, etwa zur Bereitstellung einer möglichst großen mikroperforierten Oberfläche einen Innendurchmesser des Strömungskanals der Luftansaugrohranordnung überspannend. Ebenso kann zur möglichst starken Intensitätsverringerung des von dem eingangs beschriebenen Wirbel ausgehenden unerwünschten Schalls daran gedacht sein, eine mikroperforierte Oberfläche sowohl als Abschnitt der Innenoberfläche der Rohranordnung als auch mit Abstand anzuordnen.
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Eine ebene mikroperforierte Oberfläche kann in ihrer Wirkung noch dadurch verbessert werden, dass eine im Wesentlichen ebene Lamelle in das Innere der Luftansauganordnung eingeführt ist, welche an ihren beiden ebenen außenliegenden Oberflächen jeweils mikroperforiert ist.
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Vorzugsweise ist die ebene mikroperforierte Oberfläche parallel zur Rohranordnunglängserstreckungsbahn angeordnet, so dass sie besonders wenig auf die in der Luftansauganordnung strömende Luft Einfluss nimmt.
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Grundsätzlich kann die ebene mikroperforierte Oberfläche beliebig in der Rohranordnung angeordnet sein. Ein möglichst gutes Ergebnis in der Minderung der Schallemission bei jenem Schall, welcher sich bei plötzlich ändernder Stellung der um eine Klappenachse schwenkbaren Drosselklappe einstellt, kann dadurch erzielt werden, dass die ebene perforierte Oberfläche vorzugsweise in einer Ebene oder parallel zu einer Ebene angeordnet ist, welche sowohl die Klappenachse der Drosselklappe als auch die Rohranordnungslängserstreckungsbahn enthält.
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Je nach Ausgestaltung der Luftansaugrohranordnung, beispielsweise abhängig von ihrem Innendurchmesser oder von der Drosselklappe unbeeinflussten Strömungsquerschnitt, bildet sich der bei der eingangs genannten Drosselklappenverstellung entstehende Strömungswirbel als Schallquelle in unterschiedlichem Abstand stromabwärts von der Drosselklappe aus. Um sicherzustellen, dass sich die hier diskutierte schallabsorbierende Vorrichtung in einem Längsabschnitt der Luftansauganordnung befindet, in welchem der Strömungswirbel als Schallquelle auftritt, kann vorgesehen sein, dass das drosselklappennähere Längsende der schallabsorbierenden Vorrichtung von der Drosselklappe nicht weiter als das Doppelte des Betrags des Rohranordnungsinnendurchmessers entfernt gelegen ist. Da in der Regel der Wirbel sich jedoch noch näher an der Drosselklappe ausbilden kann, ist stärker bevorzugt, dass das drosselklappennähere Längsende der schallabsorbierenden Vorrichtung nicht weiter als der halbe Betrag des Rohranordnungsinnendurchmessers von der Drosselklappe entfernt gelegen ist. Dabei ist stets der Rohranordnungsinnendurchmesser im Bereich der Drosselklappe als Bezugsgröße bezeichnet.
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Dann, wenn die Drosselklappe als Schiebeklappe mit einer zur Luftströmungsrichtung orthogonalen Relativverschieberichtung ausgebildet ist, kann die Entfernung unmittelbar von der Drosselklappe selbst ausgehend bestimmt werden.
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Da jedoch, wenn die Drosselklappe, wie es im vorliegenden Fall bevorzugt ist, eine schwenkbare Drosselklappe ist, soll zur Bestimmung der Entfernung des drosselklappennäheren Längsendes der schallabsorbierenden Vorrichtung von der Drosselklappe die Bewegungsachse der Drosselklappe als Bezugsort herangezogen werden.
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Analog dazu kann zur Sicherstellung der Lage des entstehenden Wirbels in einem Längsabschnitt der Luftansaugrohranordnung, welcher mit der schallabsorbierenden Vorrichtung versehen ist, daran gedacht sein, dass das drosselklappenfernere Längsende der schallabsorbierenden Vorrichtung von der Drosselklappe, insbesondere von einer Bewegungsachse derselben, nicht näher als der Betrag des Rohranordnungsinnendurchmessers, vorzugsweise nicht näher als das Vierfache des Betrags des Rohranordnungsinnendurchmessers entfernt gelegen ist.
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Dabei gilt jedoch selbstverständlich, dass das drosselklappennähere Längsende der schallabsorbierenden Vorrichtung stets näher an der Drosselklappe gelegen ist als das drosselklappenfernere Längsende.
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Um eine möglichst gleichmäßige schallabsorbierende Wirkung der schalabsorbierenden Vorrichtung über ihre Längserstreckung in Richtung der Luftströmungsrichtung gewährleisten zu können, kann vorgesehen sein, dass Mikroperforationen in Richtung der Luftströmungsrichtung in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind. Dabei ist insbesondere an den Fall gedacht, dass die Mikroperforationen in Richtung der Luftströmungsrichtung mit einem regelmäßigen Abstand voneinander angeordnet sind. Dies ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung dann der Fall, wenn der Abstand von in Luftströmungsrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Mikroperforationen im Wesentlichen über einen Abschnitt oder über die gesamte Längserstreckung der schallabsorbierenden Vorrichtung identisch ist.
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Aus dem gleichen Grunde kann daran gedacht sein, dass Mikroperforationen einer Richtung orthogonal zur Luftströmungsrichtung in einem regelmäßigen Muster, insbesondere mit einem regelmäßigen Abstand angeordnet sind. Dabei gilt als eine Richtung orthogonal zur Luftströmungsrichtung im Sinne der vorliegenden Anmeldung insbesondere, aber nicht ausschließlich, eine Umfangsrichtung um die oben genannte Rohranordnungslängserstreckungsbahn.
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Dann, wenn die Mikroperforationen sowohl in Luftströmungsrichtung als auch orthogonal zu dieser mit regelmäßigen Mustern angeordnet sind, hat es sich zur Erzielung einer möglichst großen schallabsorbierenden Wirkung als vorteilhaft erwiesen, wenn in Luftströmungsrichtung unmittelbar aufeinander folgende Mikroperforationen in einer Richtung orthogonal zur Luftströmungsrichtung versetzt angeordnet sind, insbesondere um eine halbe Abstandsteilung zweier in Richtung orthogonal zur Luftströmungsrichtung unmittelbar aufeinander folgender Mikroperforationen versetzt angeordnet sind.
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Mit einer derartigen versetzten Anordnung der Mikroperforationen kann die Anzahl an Mikroperforationen pro Flächeneinheit gegenüber anderen Anordnungen erhöht werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher beschrieben werden. Es stellt dar:
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1 eine Querschnittsansicht durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftansaugrohranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftansaugrohranordnung im Querschnitt dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Die Luftansaugrohranordnung 10 umfasst eine Rohranordnungswand 12, welche ein Rohranordnungsvolumen 14 umschließt.
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Die in 1 dargestellte Luftansaugrohranordnung 10 erstreckt sich im dargestellten Beispiel im Wesentlichen geradlinig längs einer Rohranordnungslängserstreckungsbahn 16, welche die Luftansaugrohranordnung 10 im Wesentlichen mittig durchsetzt.
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Die Luftansaugrohranordnung 10 kann aus mehreren Rohrbauteilen gebildet sein, hier beispielsweise aus einem Rohrbauteil 18 und einem mit diesem aus Gründen einer erhöhten Montagefläche vorteilhafterweise mittels eines umlaufenden Montageflansches 20 verbundenen Rohrbauteil 22.
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Das Rohrbauteil 22 kann an seinem dem Bauteil 18 zugewandten Längsende ebenfalls einen Flansch 24 aufweisen, welcher zur Ausnutzung der vom Montageflansch 20 bereitgestellten Montagefläche ebenfalls vorteilhafterweise um die Rohranordnungslängserstreckungsbahn 16 umlaufend ausgebildet ist.
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Vorteilhafterweise sind die Rohrbauteile 18 und 22 aus Kunststoff, insbesondere aus thermoplastischem Kunststoff gebildet, da thermoplastische Kunststoffbauteile besonders einfach und kostengünstig herstellbar sind, etwa durch Extrusion oder Spritzgießen.
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Vorzugsweise sind die Rohrbauteile 18 und 22 aus einem kompatiblen Kunststoff gebildet, beispielsweise aus Polypropylen oder einem anderen Polyolefin, so dass die Rohrbauteile 18 und 20 an ihren Montageflanschen 20 und 24 durch Schweißen formschlüssig miteinander verbunden sein können. Alternativ kann aber auch jedes andere Montageverfahren angewendet werden, beispielsweise können die Montageflansche 20 und 24 miteinander verklebt oder auch durch gesonderte Montagemittel, wie etwa Schrauben-Mutter-Verbindungen, miteinander gefügt werden. Im letztgenannten Fall ist vorzugsweise eine Dichtung zwischen den aufeinander zu weisenden Montageflächen der Montageflansche 20 und 24 einzulegen, um einen Eintritt von ungefilterter Luft in das Rohranordnungsvolumen 14 hinein zu verhindern.
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Denn in dem Rohranordnungsvolumen 14 strömt im Betrieb der hier dargestellten Luftansaugrohranordnung 10 bereits gefilterte, also gereinigte, Frischluft in einer durch den Pfeil 26 gekennzeichneten Luftströmungsrichtung durch die Luftansaugrohranordnung 10 hindurch.
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Somit ist also ein erstes Längsende 28 der Luftansaugrohranordnung 10 üblicherweise mit einem Luftfilter oder einer anderen Luftreinigungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs verbunden, während das entgegengesetzte Längsende 30 der Luftansaugrohranordnung 10 üblicherweise mit einem Ansaugkrümmer verbunden ist. Jedenfalls ist das Längsende 30 näher an der Brennkraftmaschine gelegen als das Längsende 28.
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Weiter weist die Luftansaugrohranordnung 10 eine Drosselklappe 32 auf, welche im dargestellten Beispiel in an sich bekannter Weise um eine Klappendrehachse 34, welche in dem in 1 gezeigten Beispiel zur Zeichenebene der 1 orthogonal ausgerichtet ist, drehbar ist.
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In 1 strichliniert ist eine Stellung der Drosselklappe 32 dargestellt, in welcher ein wirksamer Strömungsquerschnitt der Luftansaugrohranordnung 10 in Luftströmungsrichtung 26 minimal ist. Diese strichliniert dargestellte Stellung ist einem Leerlaufbetrieb einer in 1 nicht dargestellten Brennkraftmaschine zugeordnet, mit welcher die Luftansaugrohranordnung 10 derart zusammenwirkt, dass durch sie hindurch Frischluft der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
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Die Drosselklappe 32 kann dabei als so genannte „Schmetterlingsklappe” ausgebildet sein, mit einer im Wesentlichen zentralen Klappenwelle 36, von welcher an einander gegenüberliegenden Seiten je ein Klappenflügel 38 und 40 abstehen.
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Durch Relativverdrehung der Drosselklappe 32 um die Klappendrehachse 34 kann der wirksame Strömungsquerschnitt der Luftansaugrohranordnung 10 und damit der der nicht dargestellten Brennkraftmaschine zugeordnete Luftmassenstrom im Inneren der Luftansaugrohranordnung 10 verändert werden, was gestattet, unterschiedliche Last-Betriebspunkte der Brennkraftmaschine einzustellen.
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Dann, wenn die Drosselklappe 32 aus der strichliniert dargestellten, dem Leerlaufbetriebspunkt der Brennkraftmaschine zugeordneten Stellung in 1 spontan verdreht (hier: gegen den Uhrzeigersinn verdreht) wird, kann es bei ausreichend großem Drehbewegungsweg zur kurzzeitigen Wirbelbildung in einem Wirbelbildungsbereich 42 stromabwärts der Drosselklappe 32 kommen.
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Es ist ein allgemein bekannter Nachteil massiver thermoplastischer Kunststoffbauteile, dass diese akustisch „hart” sind, also Schall im Wesentlichen ungedämpft oder nur geringfügig gedämpft durchlassen. Mit anderen Worten: Massive Rohrwände aus Kunststoff stellen für Schall kein nennenswertes Hindernis dar.
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Um die von dem Wirbelbildungsbereich 42 ausgehende Schallemission in ihrer Intensität wenigstens in dem Längsabschnitt der Luftansaugrohranordnung 10, in welchem der Wirbelbildungsabschnitt 42 gelegen ist, zu reduzieren, ist in diesem Längsabschnitt eine schallemissionsbeeinflussende Vorrichtung 44 angeordnet.
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Diese schallemisisonsbeeinflussende Vorrichtung ist erfindungsgemäß als schallabsorbierende Vorrichtung ausgebildet, im vorliegenden Beispiel in Form einer mikroperforierten Folie aus Metall oder Kunststoff.
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Aus Gründen einer vorteilhaften Montageerleichterung kann dann, wenn die Luftansaugrohranordnung 10 aus mehreren Rohrbauteilen besteht, eine Trennfläche zwischen zwei zur Luftansaugrohranordnung 10 beitragenden Rohrbauteilen, hier: Rohrbauteile 18 und 22, derart gewählt und angeordnet sein, dass die Trennfläche mit einem der Längsenden, hier: mit dem brennkraftmaschinenferneren Längsende 46, der schallabsorbierenden Vorrichtung 44 zusammenfällt.
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Dann kann das die schallabsorbierende Vorrichtung 44 aufnehmende Rohrbauteil über die Länge der schallabsorbierenden Vorrichtung 44 einen größeren Innendurchmesser D aufweisen, welcher bevorzugt um mehr als die doppelte Foliendicke f größer bemessen ist als der Innendurchmesser d der in Luftströmungsrichtung 26 vor und hinter der schallabsorbierenden Vorrichtung 44 gelegenen Abschnitte der Luftansaugrohranordnung 10. Dann verbleibt zwischen der Vorrichtung 44 und einem sie tragenden, nicht strömungsführenden Abschnitt 47 der Innenoberfläche 48 der Rohranordnungswand 12 ein Luftspalt 49, welcher sich positiv auf die Schallabsorption durch die Vorrichtung 44 auswirkt.
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Auf diese Weise kann die schallabsorbierende Vorrichtung 44 in sehr einfacher Weise in das Rohrbauteil 22 von dem den Montageflansch 24 aufweisenden Längsende her eingesetzt werden, so dass die schallabsorbierende Vorrichtung 44 in vorteilhafter Weise einen Abschnitt der Innenoberfläche 48 der Rohranordnungswand 12 bildet, und zwar vorzugsweise derart, dass eine Innenoberfläche 50 der schallabsorbierenden Vorrichtung 44 bündig an die Innenoberfläche 48 der Kunststoff-Rohranordnungswand 12 anschließt.
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Die schallabsorbierende Vorrichtung 44 kann von abstandshaltenden Elementen, insbesondere Ringelementen 51, an dem Abschnitt 47 der Innenoberfläche 48 der Rohranordnungswand 12 gehalten sein. Die Vorrichtung 44 kann hierzu mit den abstandshaltenden Elementen 51 verklebt, verklemmt, verstemmt oder sonstwie an diesen befestigt sein.
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Es soll nicht ausgeschlossen sein, dass die Luftansaugrohranordnung 10 weitere Trennflächen aufweist und somit aus mehr als nur den dargestellten zwei Rohrbauteilen 18 und 22 gebildet ist. Beispielsweise kann daran gedacht sein, eine weitere Trennfläche derart anzuordnen, dass diese mit dem brennkraftmaschinennäheren Längsende 52 der schallabsorbierenden Vorrichtung 44 zusammenfällt. Dies hätte den Vorteil, dass die Innenoberfläche des Rohrbauteils 22 nicht mit einem Absatz ausgebildet werden müsste. Somit ergäbe sich eine Vereinfachung in der Fertigung der Luftansaugrohranordnung 10, allerdings auf Kosten eines geringfügig höheren Montageaufwands, da dann ein weiterer Fügeschritt zwischen den so entstehenden weiteren Rohrbauteilen notwendig wäre.
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Um eine gleichmäßige Schallabsorption in jede von der Rohranordnungslängserstreckungsbahn 16 ausgehende radiale Richtung sicherstellen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die schallabsorbierende Vorrichtung 44 vollständig um die Rohranordnungslängserstreckungsbahn 16 umläuft und somit in dem Abschnitt ihrer Anordnung das Rohrbauteil 22 radial innen vollständig auskleidet.
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Die schallabsorbierende Vorrichtung 44 ist zur Bereitstellung einer schallabsorbierenden Wirkung im dargestellten Beispiel mit Mikroperforationen 54 und 56 versehen. Diese Mikroperforationen können die Gestalt von in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitzen haben, welche die schallabsorbierende Vorrichtung 44 über ihre gesamte radiale Dicke f hinweg durchsetzen. Die Schlitze können dabei in Umfangsrichtung um die Rohranordnungslängserstreckungsbahn 16 eine größere Abmessung aufweisen als in axialer Richtung längs dieser Bahn 16 bzw. in Strömungsrichtung 26.
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Die Mikroperforationen 54 und 56 sind vorteilhafterweise im Wesentlichen von gleicher Abmessung und sind lediglich in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Die Mikroperforationen 54 bilden in Umfangsrichtung um die Rohranordnungslängerstreckungsbahn 16 umlaufende Reihen von Mikroperforationen, wobei gleichartige Umfangsreihen von Mikroperforationen 44 mit axialem Abstand voneinander aufeinander folgen. Dadurch wird ein regelmäßiges Muster von in axialer Richtung aufeinander folgender Mikroperforationen 54 erzeugt.
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Ebenso bilden die Mikroperforationen 56 in Umfangsrichtung umlaufende Reihen von aufeinander folgenden gleichartigen Mikroperforationen 56, welche bevorzugt jeweils zwischen zwei unmittelbar benachbarten Umlaufreihen von Mikroperforationen 54 angeordnet sind. Dabei sind die Umlaufreihen der Mikroperforationen 56 relativ zu jenen der Mikroperforationen 54 vorteilhafterweise um einen halben Teilungsabstand in Umfangsrichtung versetzt. Somit kann eine sehr dichte Anordnung von Mikroperforationen 54 und 56 auf der von der schallabsorbierenden Vorrichtung 44 bereitgestellten Fläche angeordnet werden, ohne die strukturelle Integrität der schallabsorbierenden Vorrichtung 44 durch die Mikroperforationen 54 und 56 übermäßig zu beeinträchtigen.
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Aus Gründen besserer Übersicht ist in 1 nur ein Teil der vorhandenen Mikroperforationen 54 und 56 dargestellt.
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Zur Bereitstellung einer möglichst gleichmäßigen Schallabsorptionswirkung sowohl über ihren Umfang als auch über ihre axiale Erstreckung bilden somit die Mikroperforationen 54 und 56 auch in Umfangsrichtung ein regelmäßiges Muster.
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Die Mikroperforationen 54 und 56 sind hinsichtlich ihrer Gestalt und Abmessung auf das zu absorbierende Frequenzspektrum des von dem Wirbelbildungsbereich 42 ausgehenden Schalls abgestimmt. Diese Abstimmung kann der Durchschnittsfachmann in Versuchen ohne weiteres mit geringem Aufwand ermitteln. Im dargestellten Beispiel befindet sich das brennkraftmaschinenfernere Längsende 46 der schallabsorbierenden Vorrichtung 44 etwa den Betrag des halben Innendurchmessers, also d/2, von der Klappendrehachse 34 entfernt. Das brennkraftmaschinennähere Längsende 52 der schallabsorbierenden Vorrichtung befindet sich dagegen etwa den Betrag des 1,5-fachen Durchmessers von der Klappendrehachse entfernt. Diese Anordnungen der Längsenden der schallabsorbierenden Vorrichtung 44 und damit der Erstreckungsbereich dieser Vorrichtung 44 ist lediglich beispielhaft und kann von dem in 1 gezeigten Beispiel abweichen. Beispielsweise kann das brennkraftmaschinenfernere Längsende 46 näher bei der Klappendrehachse 34 angeordnet sein als in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellt. Ebenso kann das brennkraftmaschinennähere Längsende 52 näher bei oder aber auch weiter entfernt von der Klappendrehachse 34 vorgesehen sein. Für eine möglichst schallabsorbierende Wirkung ist vorteilhaft, wenn der Wirbelbildungsbereich 42 möglichst vollständig von der schallabsorbierenden Vorrichtung 44 umschlossen ist.
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Die Lage des Wirbelungsbereich 42 hängt von der Geometrie, insbesondere Innengeometrie der Luftansaugrohranordnung 10 ab, kann jedoch durch einfache Schallmessungen an unterschiedlichen axialen Orten an der Luftansaugrohranordnung 10 ermittelt werden.
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Zusätzlich oder alternativ zu der in 1 im Wesentlichen zylindrischen schallabsorbierenden Vorrichtung 44 kann in dem Innenvolumen 14 der Luftansauganordnung 10 eine im Wesentlichen ebene schallabsorbierende Vorrichtung 64 vorgesehen sein.
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Die ebene schallabsorbierende Vorrichtung 64 kann eine Trägerlamelle 66 aufweisen, welche auf wenigstens einer ihrer Flächenseiten eine mikroperforierte Folie 68 oder 70 trägt. Im dargestellten Beispiel trägt die Trägerlamelle 66 auf ihren beiden gegenüberliegenden Seiten je eine mikroperforierte Folie 68 und 70. Zu den Mikroperforationen der mikroperforierten Folien 68 und 70 der im Wesentlichen ebenen schallabsorbierenden Vorrichtung 64 gilt das oben zu den Mikroperforationen 54 und 56 Gesagte entsprechend. Die Folie 68 weist daher eine mikroperforierte Oberfläche 68a auf, und die Folie 70 weist eine mikroperforierte Oberfläche 70a auf.
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Zwischen der mikroperforierten Folie 68 oder/und der mikroperforierten Folie 70 und der Trägerlamelle 66 kann jeweils ein Luftspalt 72 bzw. 74 bestehen, welcher durch abstandshaltende Befestigungen 76, etwa Klebepunkte, Schweißpunkte und dergleichen, eingestellt und aufrechterhalten werden.
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Wenn die Trägerlamelle 66, welche aus Kunststoff, Metall, Keramik und dergleichen hergestellt sein kann, wenn nur das verwendete Material die im Innenvolumen 14 der Luftansaugrohranordnung 10 auftretenden Betriebsbedingungen aushält, lediglich auf einer Seite eine mikroperforierte Folie aufweist, dann ist dies bevorzugt die mikroperforierte Folie 70, welche dem Wirbelbildungsbereich 42 zugewandt ist.
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Bevorzugt erstreckt sich die im Wesentlichen ebene schallabsorbierende Vorrichtung 64 über einen Innendurchmesser des vorteilhaft kreiszylindrischen Innenvolumens 14 der Luftansaugrohranordnung, um eine möglichst große mikroperforierte Fläche bereitstellen zu können. Zur Vermeidung unnötiger Störungen der Strömung in der Luftansaugrohranordnung 10 ist die im Wesentlichen ebene schallabsorbierende Vorrichtung 64 längs der Rohranordnungslängserstreckungsbahn 16 angeordnet. Dabei ist es für eine besonders vorteilhafte Absorption des vom Wirbelbildungsbereich 42 ausgehenden Schalls vorteilhaft, wenn die im Wesentlichen schallabsorbierende Vorrichtung 64 zusätzlich auch parallel zur Klappenachse 34 angeordnet ist, um die die Drosselklappe 32 zwischen unterschiedlichen Betriebsstellungen schwenkbar ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Wirbelbildungsbereich 42 definiert auf einer Seite der im Wesentlichen ebenen schallabsorbierenden Vorrichtung 64 gelegen ist.
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Zur besonders effektiven Schallabsorption sind die Vorrichtungen 44 und 64 vorteilhaft gemeinsam vorgesehen, wenngleich schon eine der beiden Vorrichtungen eine erhebliche schallabsorbierende Wirkung zeigt.
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Für den Beginn und das Ende der Erstreckung der im Wesentlichen ebenen schallabsorbierenden Vorrichtung 64 längs der Rohranordnungslängerstreckungsbahn 16 gilt das oben zur vorteilhaften Lage des drosselklappennäheren Längsendes und des drosselklappenferneren Längsendes der beispielhaft zylindrischen schallabsorbierenden Vorrichtung Gesagte entsprechend.
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Auch wenn aus Gründen der vereinfachen Beschreibung in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine geradlinige Rohranordnungslängserstreckungsbahn 16 dargestellt ist, soll nicht ausgeschlossen sein, dass diese um eine oder sogar um mehrere Krümmungsachsen gekrümmt sein kann. Bei einer Mehrzahl von Krümmungsachsen können diese wiederum einen Winkel miteinander einschließen.
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Mit der vorliegend beschriebenen Ausführungsform einer Luftansaugrohranordnung 10 kann ohne Störung der Luftströmung im Rohranordnungsvolumen 14 von dem Wirbelbildungsbereich 42 ausgehender unerwünschter Schall effektiv absorbiert, d. h. gedämpft werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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