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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Pneumatik-Steuergerät. Das Gehäuse umfasst zwei einander gegenüberliegende Gehäusehauptwandungen und die Gehäusehauptwandungen verbindende Gehäusestirnwände, die zusammen einen Aufnahmeraum zur Aufnahme einer Ventileinheit begrenzen. Zur pneumatischen und elektrischen Anbindung der Ventileinheit ist in einer der Gehäusestirnwände zumindest ein Anschlusselement vorgesehen, wobei die zwei gegenüberliegenden Gehäusehauptwandungen mechanisch steif mit dem Anschlusselement verbunden sind.
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In Fahrzeugen werden pneumatische Aktuatoren z.B. zur Verstellung einer Sitzgeometrie verwendet. Ein oder mehrere pneumatische Aktuatoren in Gestalt jeweiliger Ventile sind dazu in einem Pneumatik-Steuergerät verbaut. Die Ventile erzeugen beim Öffnungs- und Schließvorgang Geräusche. Diese Geräusche entstehen beim Schalten des Ventils, beim Durchströmen des Ventils mit Luft sowie einem beim Schalten auftretenden Druckstoß. Diese Geräusche übertragen sich unter anderem als Körperschall auf ein Gehäuse des Pneumatik-Steuergeräts. Schließlich werden die Geräusche als Luftschall für die Insassen des Fahrzeugs hörbar abgestrahlt. Derartige Geräusche sind unerwünscht, da sie von Kunden des Fahrzeugs als störend empfunden werden können.
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In der
DE 2 157 017 A und der
DE 10 2015 207 030 A1 ist vorgeschlagen, ein ganzes Gehäuse als Helmholtzresonator auszubilden. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gehäuse für ein Pneumatik-Steuergerät, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, anzugeben, welches bei Betätigung der in dem Gehäuse aufgenommenen pneumatischen Aktuatoren geringeren Schall als herkömmliche Steuergeräte abstrahlt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Gehäuse gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Es wird ein Gehäuse für ein Pneumatik-Steuergerät vorgeschlagen, das zwei einander gegenüberliegende Gehäusehauptwandungen und die Gehäusehauptwandungen verbindende Gehäusestirnwände umfasst. Die zwei einander gegenüberliegenden Gehäusehauptwandungen und die Gehäusestirnwände begrenzen zusammen einen Aufnahmeraum, der zur Aufnahme einer Ventileinheit vorgesehen ist. Das Gehäuse umfasst ferner in einer der Gehäusestirnwände ein Anschlusselement zur pneumatischen und elektrischen Anbindung der Ventileinheit. Dabei sind die zwei einander gegenüberliegenden Gehäusehauptwandungen mechanisch mit dem Anschlusselement verbunden. Erfindungsgemäß ist zumindest eine der Gehäusehauptwandungen als Helmholtzresonator mit einer luft- und schalldurchlässigen Sinterplatte ausgebildet, welche in eine Aussparung der betreffenden Gehäusehauptwandung eingesetzt ist, und/oder sind die Gehäusehauptwandungen zumindest abschnittsweise mit einer Materialschwächung versehen, wobei eine oder mehrere Nuten umlaufend in die Gehäusehauptwandungen und die diese auf gegenüberliegenden Seiten verbindende Gehäusestirnwände eingebracht sind, so dass die aufgrund der von der Ventileinheit ausgehenden Schallwellen auf die Gehäusehauptwandungen eingekoppelten Biegeschwingungen stark reduziert werden.
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Ein derartiges Gehäuse strahlt gegenüber einem herkömmlichen Gehäuse weniger Körperschall direkt ab. Dadurch werden die für einen Insassen hörbaren Geräusche, wenn das Pneumatik-Steuergerät in einem Fahrzeug verbaut ist, nur noch gedämpft wahrgenommen. Gleichzeitig lassen sich die vorgeschlagenen Gehäuse auf einfache und kostengünstige Weise herstellen. Bekannte Herstellprozesse müssen nicht oder allenfalls gering modifiziert werden.
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Eine solche Sinterplatte kann aus einem Kunststoff, z.B. PE (Polyethylen), PP (Polypropylen), oder ähnlichen, bestehen. Besonders bevorzugt besteht die Sinterplatte aus dem Material des Gehäuses. Dadurch ist es möglich, die Sinterplatte auf besonders einfache Weise mit dem Gehäuse zu verbinden. Dazu kann die Sinterplatte mit den Rändern der Aussparung, in welche die Sinterplatte eingesetzt ist, verschweißt sein.
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Sinterplatten werden in der Regel als Filterelement eingesetzt und sind luft- und damit auch schalldurchlässig. Bei der Betätigung eines Ventils im Aufnahmeraum des Gehäuses kann entstehender Schall ohne Störung vom Inneren des Aufnahmeraums zum Äußeren des Gehäuses gelangen, wodurch ein akustischer Kurzschluss bereitgestellt ist. Durch die Verbindung zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung kann ein Druckausgleich erfolgen, wodurch die erwünschte Reduktion der Schallabstrahlung erzielt ist. Die Luftdurchlässigkeit der Sinterplatte kann durch deren Dicke gesteuert werden.
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In einer ersten Ausgestaltung kann eine der Gehäusehauptwandungen mit einer Sinterplatte versehen sein. In einer alternativen, zweiten Ausgestaltung kann auch die zweite, gegenüberliegende Gehäusehauptwandung mit einer Sinterplatte versehen sein. Bei dieser zweiten Ausgestaltung können die Sinterplatten gleich oder unterschiedlich groß ausgebildet sein. Um eine möglichst gute Luftdurchlässigkeit zu erzielen, kann es zweckmäßig sein, die jeweilige Sinterplatte im Verhältnis zur Fläche der Gehäusehauptwandung möglichst groß auszubilden. „Möglichst groß“ bedeutet dabei, dass die Sinterplatte eine Fläche zwischen 20% und 80% einnimmt.
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In einer anderen Ausgestaltung ist ebenfalls denkbar, dass pro Gehäusehauptwandung mehrere Sinterplatten in jeweiligen Aussparungen vorgesehen sind. Hierdurch kann ggf. die Steifigkeit des Gehäuses verbessert werden.
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Ein Vorteil der Nutzung von Sinterplatten besteht darin, dass der Aufnahmeraum des Gehäuses spritzwasser- und staubfest ist. Dadurch ist ein guter Schutz gegenüber Umwelteinflüssen gegeben. Darüber hinaus ist auch ein Schutz gegen Hineingreifen gegeben.
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In einer anderen alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung ist das Gehäuse mit einer oder mehreren Nuten versehen. Dadurch wird eine Einkopplung einer Biegeschwingung in das Gehäuse aufgrund der Betätigung der Ventilanordnung durch die Materialschwächung erschwert.
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Dabei sind nebeneinander angeordnete Nuten alternierend auf einer Vorderseite und einer Rückseite der zumindest einen Gehäusehauptwandung angeordnet. Dadurch wird die Einkopplung in den flächigen Teil der Gehäusehauptwandung unterbunden, da die Biegung in den Nuten stattfindet. Die Nut oder Nuten können umlaufend in die Gehäusehauptwandungen und in die diese auf gegenüberliegenden Seiten verbindenden Gehäusestirnwände eingebracht sein. Hierdurch ist eine besonders wirksame Schallentkopplung des Gehäuses möglich.
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Die Nut oder Nuten können zweckmäßigerweise benachbart zu dem Anschlusselement in der zumindest einen der Gehäusehauptwandungen angeordnet sein. Je näher die Nut oder Nuten benachbart zu dem Anschlusselement in der zumindest einen der Gehäusehauptwandungen, insbesondere in umlaufender Gestalt, vorgesehen sind, desto wirksamer kann die Übertragung der Schallwellen von der Ventileinheit auf das Gehäuse unterdrückt werden.
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Diese Ausgestaltung ist, da das Gehäuse keinerlei Durchbrüche aufweist, gut gegen Umwelteinflüsse, wie Spritzwasser oder Staub, geschützt. Es kann der bislang bekannte Herstellprozess verwendet werden, lediglich Spritzgusswerkzeuge müssen modifiziert werden.
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Die oben beschriebenen, verschiedenen Varianten der Modifikation des Gehäuses können alleine oder in einer beliebigen Kombination vorgesehen werden.
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Den verschiedenen Ausgestaltungen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich der Schall von der Ventileinheit über das steife Anschlusselement auf das Gehäuse des Pneumatik-Steuergeräts übertragen kann. Die Einkopplung der von der Ventileinheit ausgehenden Schallwellen erfolgt als Biegeschwingung auf die Gehäusehauptwandungen, die ohne weitere Maßnahmen gut in hörbaren Bereich abgestrahlt werden und zu der unerwünschten Geräuschkulisse führen. Durch die Ausbildung zumindest einer der Gehäusehauptwandungen als Helmholtzresonator und/oder das Vorsehen einer Materialschwächung können die Biegeschwingungen stark reduziert werden. Dadurch ergibt sich im Ergebnis die erwünschte reduzierte Schallabstrahlung.
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Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Querschnittsansicht eines sich aus dem Stand der Technik ergebenden Pneumatik-Steuergeräts;
- 2 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Pneumatik-Steuergeräts gemäß einer ersten Ausgestaltungsvariante; und
- 3 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Pneumatik-Steuergeräts gemäß einer zweiten Ausgestaltungsvariante.
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Die 1 bis 3 zeigen jeweils in einer Querschnittsdarstellung ein Pneumatik-Steuergerät. Ein Gehäuse des Pneumatik-Steuergeräts ist jeweils mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Das aus Kunststoff bestehende Gehäuse 10 umfasst zwei einander gegenüberliegende Gehäusehauptwandungen 11, 12 und die Gehäusehauptwandungen 11, 12 verbindende Gehäusestirnwände 13, 14 auf, wobei die parallel zur Zeichenebene liegenden Gehäusestirnwände jeweils nicht ersichtlich sind. Die Gehäusehauptwandungen 11, 12 und die Gehäusestirnwände 13, 14 (einschließlich der nicht-sichtbaren Gehäusestirnwände, die parallel zur Zeichenebene verlaufen) begrenzen zusammen einen Aufnahmeraum 30. In dem Aufnahmeraum ist eine Ventileinheit 20 angeordnet. Die Ventileinheit 20 besteht im Wesentlichen aus einem Träger 21 und einem oder mehreren auf dem Träger 21 angeordneten Ventilen 22. Das oder die Ventile 22 sind mit einem Anschlusselement 15 verbunden. Das Anschlusselement 15 ragt durch eine Aussparung der Gehäusestirnband 14 hindurch und ermöglicht eine pneumatische und elektrische Anbindung des oder der Ventile 22. Das Anschlusselement 15 ist mechanisch steif mit der Gehäusestirnwand 14 und den Gehäusehauptwandungen 11, 12 verbunden. Das Anschlusselement 15 kann sich im Wesentlichen vollständig über die Fläche der Gehäusestirnwand 14 erstrecken.
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Wie aus den Querschnittsdarstellungen der 1 bis 3 gut ersichtlich ist, erstreckt sich die Ventileinheit 20 im Wesentlichen parallel zu den Gehäusehauptwandungen 11, 12. Dabei wird der Aufnahmeraum 30 durch die Lage der Ventileinheit 20 in im Wesentlichen zwei Hohlräume unterteilt. Der erste Hohlraum ist zwischen der Gehäusehauptwandung 11 und der Ventileinheit 20 gebildet. Der zweite Hohlraum ist zwischen der Ventileinheit 20 und der Gehäusehauptwandung 12 gebildet. Es ist anzumerken, dass diese Anordnung lediglich beispielhaft ist und der Aufnahmeraum 30 auch lediglich einen einzigen Hohlraum aufweisen könnte, z.B. wenn die Ventileinheit 20 an die Gehäusehauptwandung 12 angrenzt und mit dieser, z.B. durch Klebung, großflächig verbunden ist.
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Beim Betätigen des oder der Ventile 22 der Ventileinheit 20 entstehen Geräusche in Form von Körperschall. Die Geräusche entstehen einerseits durch das Schalten des oder der Ventile 22 selbst sowie durch die durch das oder die Ventile strömende Luft und einen Druckstoß beim Schalten jeweiliger Ventile. Aufgrund der steifen Anbindung des oder der Ventile 22 über das Anschlusselement 15 an das Gehäuse 10 übertragen sich diese Geräusche als Körperschall auf das Gehäuse 10. Die in den 1 bis 3 beschriebenen, unterschiedlichen Varianten tragen zu einer Reduktion der Geräuschemission bei.
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Gemäß der in 1 gezeigten Realisierung weisen die einander gegenüberliegenden Gehäusehauptwandungen 11, 12 sowie die Gehäusestirnwand 13 eine Anzahl an Löchern 16 (allgemein Aussparungen) auf. Zwar weist ein solches, mit Löchern versehenes Gehäuse nach wie vor Resonanzen in einem für Menschen hörbaren Bereich auf. Durch die Betätigung des oder der Ventile 22 entstehen Biegeschwingungen in dem Gehäuse 10, welche an die Umgebung abgestrahlt werden. Da im Inneren des Gehäuses 10, d.h. dem gebildeten Hohlraum, die Luft durch das Vorhandensein der Löcher 16 gegenphasig schwingt, wird dieser Luftschall nach außen geleitet. Dadurch kompensiert er einen Großteil der von der Außenseite des Gehäuses 10 abgestrahlten Luftwelle. Damit bildet der Hohlraum (dies ist der Aufnahmeraum abzüglich des durch die Ventileinheit 20 eingenommenen Volumens) mit den Öffnungen/Löchern 16 einen Helmholtzresonator.
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Die Löcher 16 werden derart dimensioniert, dass sich in dem unerwünschten Frequenzbereich keine verstärkte Abstrahlung, sondern eine weitgehende Kompensation ergibt. Dazu kann die Größe und/oder Anzahl und/oder Form der Löcher 16 in geeigneter Weise variiert werden. Die Frequenz, welche durch den Helmholtzresonator gedämpft werden soll, ist abhängig von der gesamten Lochfläche. Es können wahlweise viele kleine Löcher oder im Vergleich weniger große Löcher in den Gehäusehauptwandungen 11 und/oder 12 und/oder der Gehäusestirnwand 13 und/oder den anderen Gehäusestirnwänden vorgesehen werden.
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Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn ein oder mehrere Löcher 16 lediglich in einer der Gehäusehauptwandungen 11 oder 12 vorgesehen sind, wobei dies abhängig von der Lage und Ausprägung der Ventileinheit 20 in dem Aufnahmeraum 30 ist. Die Form der Löcher 16 ist grundsätzlich für das Funktionsprinzip nicht wesentlich. Aus Gründen der einfachen Herstellbarkeit werden kreisrunde Löcher bevorzugt ausgebildet.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltungsvariante, bei der lediglich beispielhaft in den einander gegenüberliegenden Gehäusehauptwandungen 11, 12 in jeweiligen Aussparungen 17 eine Sinterplatte 18 eingesetzt ist. Bevorzugt besteht die Sinterplatte 18 aus dem gleichen Kunststoffmaterial wie das Gehäuse 10, z.B. PP oder PE. Hierdurch kann eine jeweilige Sinterplatte 18 mit den Rändern der Aussparung 17, z.B. durch Verschweißung, stoffschlüssig verbunden werden. Dadurch ergibt sich eine hohe mechanische Festigkeit mit gleichzeitig gutem Schutz vor Umwelteinflüssen, wie Staub und/oder Feuchtigkeit.
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Die Sinterplatten 18 sind luft- und schalldurchlässig. Diese können in verschiedenen Stärken als Halbzeug bezogen werden. Unter anderem durch die Stärke der Sinterplatte kann das Maß der Luftdurchlässigkeit gesteuert werden. Derartige Sinterplatten können beispielsweise von der Firma Porex bezogen werden.
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In einer alternativen, figürlich nicht dargestellten Ausgestaltungsvariante könnte auch lediglich eine einzige der Gehäusehauptwandungen 11 oder 12 mit einer derartigen Sinterplatte 18 versehen sein. Ebenso ist es in einer weiteren Ausgestaltungsvariante möglich, dass pro Gehäusehauptwandung 11 und/oder 12 auch mehr als eine Sinterplatte vorgesehen ist. Hierdurch kann ggf. die Steifigkeit des Gehäuses 10 in gewünschter Weise beeinflusst werden.
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Sinterplatten sind aufgrund ihrer Porösität luftdurchlässig und daher gut geeignet den erwünschten Druckausgleich zwischen dem Inneren des Gehäuses 10 und dem Äußeren vorzunehmen. Dadurch bildet auch die in 2 gezeigte Variante einen Helmholtzresonator aus.
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Bei der in 3 gezeigten Ausgestaltungsvariante ist das Gehäuse auf den Gehäusehauptwandungen 11, 12 sowie den nicht ersichtlichen Gehäusestirnwandungen, welche parallel zur Zeichenebene verlaufen, mit umlaufenden Nuten 19a, 19i ausgebildet. Die parallel verlaufenden Nuten 19a, 19i sind dabei bevorzugt nahe der Gehäusestirnwand 14 eingebracht, um die Einleitung einer Biegewelle in den Hauptflächenanteil der Gehäusehauptwandungen 11, 12 zu unterbinden. Von dem Anschlusselement 15 und der Gehäusestirnwand 14 ausgehende Biegewellen werden von den Materialschwächungen in Gestalt der Nuten 19a, 19i aufgenommen, so dass sich diese nicht mehr weiter in Richtung des Hauptflächenanteils der Gehäusehauptwandungen 11, 12 sowie der nicht dargestellten Gehäusestirnwände ausbreiten können.
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Die Querschnittsform der Nuten kann, wie in 3 dargestellt, rechteckig sein. Grundsätzlich kann die Querschnittsform den Nuten beliebig sein. Im Wesentlichen ist hier die Schwächung des Materials von Bedeutung.
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind lediglich drei nebeneinander angeordnete Nuten 19a, 19i vorgesehen. Die Anzahl der Nuten kann größer oder kleiner sein. Grundsätzlich ist eine einzige Nut ebenfalls bereits ausreichend, um die Schallabstrahlung zu reduzieren. Eine besonders wirksame Schallabstrahlung ergibt sich dann, wenn nebeneinander angeordnete Nuten alternierend auf einer Vorderseite 11a bzw. 12a und einer Rückseite 11i bzw. 12i der jeweiligen Gehäusehauptwandungen 11 bzw. 12 (sowie der entsprechenden, nicht gezeigten Gehäusestirnwände, die parallel zur Zeichenebene verlaufen) angeordnet sind. Dadurch weist das Gehäuse 10 im Bereich der alternierend angeordneten Nuten eine geringe Steifigkeit auf, wodurch sich die Biegewellen nicht weiter in Richtung der Hauptfläche der Gehäusehauptwandungen 11, 12 des Gehäuses 10 ausbreiten können.
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Da das Gehäuse bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel geschlossen ist, liegt ein guter Schutz gegen äußere Umwelteinflüsse vor.
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Beiden Varianten ist eine deutlich geminderte Geräuschabstrahlung gemein. Bei der Varianten gemäß der 3 kann der Herstellungsprozess wie bisher erfolgen. Lediglich Spritzgusswerkzeuge oder Nachbearbeitungen zur Einbringung der Löcher 16 bzw. Nuten 19a, 19i sind erforderlich.
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Die in den drei Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 3 gezeigten Varianten können untereinander kombiniert werden. So kann beispielsweise in einer Gehäusehauptwandung eine Anzahl an Löcher und in der gegenüberliegenden Gehäusehauptwandung eine Sinterplatte vorgesehen sein. Zusätzlich kann das Einbringen einer oder mehrerer Materialschwächungen, z.B. in Gestalt von Nuten, mit dieser oder den in 1 und 2 gezeigten Varianten kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gehäuse
- 11, 12
- Gehäusehauptwandung
- 11a, 12a
- Außenseite
- 11i, 12i
- Innenseite
- 13, 14
- Gehäusestirnwand
- 15
- Anschlusselement
- 16
- Loch
- 17
- Aussparung
- 18
- Sinterplatte
- 19a, 19i
- Nut
- 20
- Ventileinheit
- 21
- Träger
- 22
- Ventil
- 30
- Aufnahmeraum
