-
Die Erfindung betrifft einen Ringfiltereinsatz für ein Ansaugluftfilter einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
-
Bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen besteht das Bedürfnis, den von der Brennkraftmaschine erzeugten Schall zu dämpfen, um die Schallemission in die Umgebung zu reduzieren.
-
Aus der
GB 1 315 163 ist ein Ansaugluftfilter bekannt, das einen Ringfiltereinsatz der eingangs genannten Art enthält. Der Ringfiltereinsatz besitzt ein ringförmiges Filterelement, das an seinen axialen Enden jeweils eine offene Endscheibe, also eine Endscheibe mit zentraler Öffnung aufweist. Dabei besitzt ein Gehäuse des bekannten Ansaugluftfilters eine erste Kammer, in welche der Ringfiltereinsatz eingesetzt ist, sowie eine zweite Kammer, die als Resonatorkammer dient. Diese Resonatorkammer kommuniziert mit dem Inneren des Filterelements über ein sowohl in die Resonatorkammer als auch in das Innere des Filterelements hineinragendes Rohrstück. Dieses Rohrstück ist fluchtend zu einem axialen Einlaßstutzen des Gehäuses ausgerichtet. Das bekannte Filterelement besitzt in seinem Inneren die Rohluftseite und wird demnach axial mit Rohluft beaufschlagt, wobei das Filterelement radial von innen nach außen durchströmt wird. Die Reinluft wird dann radial über eine Reinluftleitung vom Filtergehäuse zur Brennkraftmaschine transportiert. Über diese Reinluftleitung gelangt auch der von der Brennkraftmaschine erzeugte Schall in das Ansaugluftfilter, in dem die Resonatorkammer als Schalldämpfer wirkt. Die Herstellung eines derartigen Ansaugluftfilters mit zwei Kammern ist relativ aufwendig.
-
Aus der
DE 76 35 516 U und der
DE 100 20 538 A1 ist jeweils ein Ringfiltereinsatz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Bei den bekannten Ringfiltereinsätzen ist ein zugehöriges Gehäuse eines Ansaugluftfilters mit einer Resonatorkammer ausgestattet, die bei in das Gehäuse eingesetztem Ringfiltereinsatz durch eine der Endscheiben begrenzt ist.
-
Aus der
GB 779 904 A ist ein Schalldämpfer bekannt, der mehrere Resonatorkammern sowie einen Ringfiltereinsatz aufweist, wobei eine solche Resonatorkammer an einer Endscheibe des Ringfiltereinsatzes angeordnet ist.
-
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Ansaugluftfilter mit integriertem Schalldämpfer eine Möglichkeit aufzuzeigen, die eine relativ preiswerte Herstellung gewährleistet.
-
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch einen Ringfiltereinsatz mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in den Ringfiltereinsatz die Resonatorkammer zu integrieren. Hierdurch wird eine einfach handhabbare Baugruppe gebildet, die in ein besonders einfach ausgestaltetes Gehäuse eines Ansaugluftfilters einsetzbar ist. Da die austauschbaren Ringfiltereinsätze üblicherweise in höheren Stückzahlen produziert werden als die fest installierten Gehäuse der zugehörigen Ansaugluftfilter, kann sich dadurch ein wirtschaftlicher Vorteil ergeben.
-
Die Integration der Resonatorkammer in den Ringfiltereinsatz erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass eine der Endscheiben des Filterelements die Resonatorkammer aufweist oder als solche ausgebildet ist, wobei die Resonatorkammer über eine Öffnung mit dem Inneren des Filterelements kommuniziert und im übrigen geschlossen ist. Eine derartige Resonatorkammer kann auch als „Helmholtzresonator” bezeichnet werden.
-
Gemäß einer ersten Lösung bildet die Resonatorkammer mit der Endscheibe eine integrale Einheit. Der Herstellungsaufwand wird dadurch erheblich reduziert, so dass der erfindungsgemäße Ringfiltereinsatz mit integrierter Resonatorkammer relativ preiswert herstellbar ist.
-
Gemäß einer zweiten Lösung ist die Resonatorkammer als separates Bauteil ausgebildet, das an die zugehörige Endscheibe angebaut ist, wobei der Ringfiltereinsatz mit angebauter Resonatorkammer eine Baugruppe bildet, die in ein Gehäuse eines Ansaugluftfilters einsetzbar ist. Im Wartungsfall kann somit das verbrauchte Filterelement ausgetauscht werden, ohne dass ein Austausch der Resonatorkammer erforderlich ist.
-
Bevorzugt wird eine Variante, bei der die Öffnung, über welche die Resonatorkammer mit dem Inneren des Filterelements kommuniziert, durch ein Kanalstück oder ein Rohrstück gebildet ist, das koaxial zum Filterelement angeordnet ist und in das Innere des Filterelements und/oder in die Resonatorkammer vorsteht. Die axiale Länge sowie der Querschnitt des Kanalstücks bzw. des Rohrstücks definieren ein vom Rohrstück umschlossenes Luftvolumen. Bei der Auslegung der Resonatorkammer bzw. des Helmholtzresonators spielen die geometrischen Abmessungen des Rohrstücks eine wichtige Rolle, um den Helmholtzresonator auf eine vorbestimmte Frequenz abzustimmen. In entsprechender Weise kann auch das Volumen der Resonatorkammer in Abhängigkeit der zu bedämpfenden Frequenz festgelegt werden. Dabei kann gemäß einer besonderen Ausführungsform die Außenkontur der Resonatorkammer in radialer Richtung zumindest in einem Umfangsabschnitt über die Außenkontur des ringförmigen Filterelements vorstehen. Da die Resonatorkammer nicht durchströmt wird, kommt es hier nicht auf eine symmetrische Ausgestaltung an, so dass es insbesondere möglich ist, gegebenenfalls im Filtergehäuse vorhandenen Bauraum durch eine entsprechende Gestaltung der Außenkontur der Resonatorkammer auszunutzen.
-
Bei einer besonderen Weiterbildung kann die Resonatorkammer an ihrer Außenseite Halte- und/oder Positioniermittel aufweisen, die im eingebauten Zustand des Ringfiltereinsatzes mit komplementären Halte und/oder Positioniermitteln zusammenwirken, die in einem Gehäuse des Ansaugluftfilters ausgebildet sind. Auf diese Weise kann die Resonatorkammer zur Festlegung des Ringfiltereinsatzes im Gehäuse des Ansaugluftfilters dienen. Ebenso kann durch geeignete Ausgestaltung der Positioniermittel, die insbesondere durch eine entsprechende Formgebung der Außenkontur der Resonatorkammer gebildet sein können, sichergestellt werden, dass das Gehäuse des Ansaugluftfilters nur bei der richtigen Positionierung des Ringfiltereinsatzes verschließbar ist.
-
Die Dämpfungswirkung der Resonatorkammer kann dann optimiert werden, wenn einerseits die der Resonatorkammer gegenüberliegende Endscheibe als offene Endscheibe ausgebildet ist, wobei die Öffnung dieser Endscheibe und die Öffnung der Resonatorkammer koaxial zueinander angeordnet sind, und wenn andererseits das Innere des Filterelements die Reinseite des Filterelements bildet. Diese Merkmale haben zur Folge, dass der zu bedämpfende Schall koaxial zur Öffnung der Resonatorkammer in das Filterelement eintritt, wodurch der Helmholtzresonator seine optimale Dämpfungswirkung entfalten kann.
-
Eine besondere Verwendung des erfindungsgemäßen Ringfiltereinsatzes ist in Anspruch 16 wiedergegeben.
-
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch ein Ansaugluftfilter gemäß Anspruch 17 gelöst.
-
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Es zeigen, jeweils schematisch,
-
1 eine Prinzipskizze im Längsschnitt eines Ansaugluftfilters mit erfindungsgemäßem Ringfiltereinsatz bei einer ersten Ausführungsform,
-
2 einen Längsschnitt durch einen axialen Endabschnitt des Ringfiltereinsatz, jedoch bei einer zweiten Ausführungsform,
-
3 eine Ansicht wie in 2, jedoch bei einer dritten Ausführungsform,
-
4 eine Ansicht wie in 2, jedoch bei einer vierten Ausführungsform,
-
5 eine Ansicht wie in 2, jedoch bei einer fünften Ausführungsform, und
-
6 eine Ansicht wie in 2, jedoch bei einer sechsten Ausführungsform.
-
Entsprechend 1 weist ein Ansaugluftfilter 1 ein Gehäuse 2 auf, in dem ein Ringfiltereinsatz 3 angeordnet ist. Das Ansaugluftfilter 1 weist einen rohluftseitigen Einlaß 4 auf, der bezüglich des Ringfiltereinsatzes 3 radial angeordnet ist. Des weiteren ist ein reinluftseitiger Auslaß 5 vorgesehen, der bezüglich des Ringfiltereinsatzes 3 axial angeordnet ist. Dabei bildet der Auslaß 5 im Gehäuse 2 einen Stutzen 6, auf den der Ringfiltereinsatz 3 axial aufsteckbar ist. Der Auslaß 5 ist mit einer Eingangsseite einer Brennkraftmaschine 7, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, vorzugsweise eines Personenkraftwagens, verbunden.
-
Der Ringfiltereinsatz 3 weist ein ringförmiges Filterelement 8 auf, das beispielsweise aus einem plissierten Papier oder Vlies besteht. Das Filterelement 8 weist an seinen axialen Enden jeweils eine Endscheibe 9 bzw. 10 auf. Die eine Endscheibe 9 ist auf den Auslaßstutzen 6 aufgesteckt, wozu diese Endscheibe 9 als offene Endscheibe ausgebildet ist. Über entsprechende Dichtmittel 11 ist dabei im Gehäuse 2 die Reinseite gegenüber der Rohseite abgedichtet.
-
Die dem Auslaß 5 gegenüberliegende Endscheibe 10 weist eine Resonatorkammer 12 auf bzw. ist als solche ausgebildet. Diese Resonatorkammer 12 kommuniziert über eine Öffnung 13 mit einem Inneren 14 des Filterelements 8. Abgesehen von dieser Öffnung 13 ist die Resonatorkammer 12 geschlossen und bildet dadurch einen Helmholtzresonator. In dem in 1 gezeigten besonderen Ausführungsbeispiel besitzt die Resonatorkammer 12 an ihrer Außenseite Halte- und/oder Positioniermittel 15. Das Gehäuse 2 weist dazu komplementäre Halte- und/oder Positioniermittel 16 auf, die im eingebauten Zustand des Ringfiltereinsatzes 3 mit denjenigen der Resonatorkammer 12 zusammenwirken. Beispielsweise wird dadurch eine vorbestimmte Halterung und/oder Positionierung des Ringfiltereinsatzes 3 im Filtergehäuse 2 sichergestellt.
-
Entsprechend 2 können die Resonatorkammer 12 und die zugeordnete Endscheibe 10 eine integrale Einheit bilden. Gemäß 2 ist dabei die Endscheibe 10 axial außen topfförmig ausgebildet und mittels eines ebenen Deckels 17 verschlossen. Der Deckel 17 kann dabei beispielsweise mittels Reibschweißen an der Endscheibe 10 befestigt sein. Bei dieser einfachen Ausführungsform wird die Öffnung 13 durch eine einfache, zentrale Aussparung in der Endscheibe 10 gebildet.
-
Bei der Ausführungsform gemäß 3 bildet die Resonatorkammer 12 ebenfalls eine integrale Einheit mit der zugehörigen Endscheibe 10. Die Öffnung 13 ist hierbei durch ein Kanalstück oder Rohrstück 18 gebildet, das hier sowohl in die Resonatorkammer 12 als auch in das Innere 14 des Filterelements 8 koaxial hineinragt. Obwohl das Rohrstück 18 hier einen konstanten, insbesondere kreisförmigen Querschnitt aufweist, sind auch andere Ausführungsformen möglich. Beispielsweise kann das Rohrstück 18 trichterförmig ausgebildet sein. Bei der Variante gemäß 3 ist die Endscheibe 10 im wesentlichen eben ausgebildet, während der Deckel 17 eine topfförmige Gestalt besitzt und auf die Endscheibe 10 aufgesetzt ist. Ebenso ist es möglich sowohl den Deckel 17 als auch die Endscheibe 10 topfförmig auszubilden und miteinander zur Resonatorkammer 12 zu verbinden.
-
Entsprechend 4 kann die Resonatorkammer 12 so ausgebildet sein, dass sie mit einem axialen Abschnitt 19 in das Innere 14 des Filterelements 8 axial hineinragt. Dabei ist die Öffnung 13 zentral in diesem Bereich 19 ausgebildet. Vorzugsweise ist dieser Abschnitt oder Bereich 19 so dimensioniert, dass in radialer Richtung zwischen dem Filterelement 8 und dem Bereich 19 ein Abstand verbleibt.
-
Hierdurch wird gewährleistet, dass die in das Innere 14 hineinragende Resonatorkammer 12 die Durchströmung des Filterelements 8 nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt. Vorzugsweise ist dieser Abstand so gewählt, dass auch eine Innenzarge 20 des Ringfiltereinsatzes 3 zwischen dem Filterelement 8 und diesem, in das Innere 14 hineinragenden Bereich 19 untergebracht werden kann. Die Innenzarge 20 dient zur radialen Abstützung des radial von außen nach innen durchströmten Filterelements 8. Darüber hinaus kann die Innenzarge 20 auch die Endscheiben 9 und 10 axial aneinander abstützen.
-
Durch den in das Innere 14 hineinragenden Bereich 19 der Resonatorkammer 12 kann deren Volumen vergrößert werden, um dadurch die Dämpfungswirkung für eine bestimmte Frequenz einzustellen.
-
Während bei den bisher gezeigten Ausführungsformen der 1 bis 4 die Resonatorkammer 12 und die zugehörige Endscheibe 10 jeweils eine integrale Einheit bilden, zeigen die 5 und 6 Ausführungsformen, bei denen die Resonatorkammer 12 als separates Bauteil hergestellt ist, das an die jeweilige Endscheibe 10 angebaut wird.
-
Entsprechend 5 besitzt die der Resonatorkammer 12 zugeordnete Endscheibe 10 eine zentrale Öffnung 21, das heißt die Endscheibe 10 ist als offene Endscheibe ausgebildet. Bei an die Endscheibe 10 angesetzter Resonatorkammer 12 durchdringt das Rohrstück 18 diese Öffnung 21 der Endscheibe 10. Dabei sind an einem, die Endscheibe 10 durchdringenden Abschnitt des Rohrstücks 18 radial nach außen abstehende Rastnasen 22 ausgebildet, welche die Endscheibe 10 im Randbereich ihrer zentralen Öffnung 21 hintergreifen, um die Resonatorkammer 12 an der Endscheibe 10 festzulegen. Es ist klar, dass auch beliebige andere Befestigungsmittel zum festen oder lösbaren Befestigen der Resonatorkammer 12 an der Endscheibe 10 vorgesehen sein können. Desweiteren können zwischen Resonatorkammer 12 und Endscheibe 10 hier nicht gezeigte Dichtmittel vorgesehen sein, um die Reinseite von der Rohseite abzudichten.
-
Bei der Ausführungsform gemäß 5 ist die Resonatorkammer 12 durch ein topfförmiges Bodenteil 23 gebildet, auf das der ebene Deckel 17 aufgesetzt ist.
-
Gemäß 6 können bei einer besonderen Ausführungsform die Resonatorkammer 12 und die Innenzarge 20 eine integrale Einheit bilden. Vorzugsweise ist dabei die Innenzarge 20 einteilig mit dem Bodenteil 23 der Resonatorkammer 12 hergestellt. Auch hier sind wieder Rastverbindungen mit Rastnasen 22 vorgesehen, um die Einheit aus Resonatorkammer 12 und Innenzarge 20 an der Endscheibe 10 festzulegen. Dabei sind die Rastnasen 22 hier an der Innenzarge 20 ausgebildet.
-
Dadurch, dass die Öffnung 13, über welche die Resonatorkammer 12 mit dem Inneren 14 des Filterelements 8 kommuniziert, koaxial fluchtend gegenüber dem reinseitigen Auslaß 5 angeordnet ist, befindet sich die Resonatorkammer 12 in der direkten Abstrahlrichtung der zu bedämpfenden Schallwellen, die von der Brennkraftmaschine 7 erzeugt und über den Auslaß 5 in das Gehäuse 2 des Ansaugluftfilters 1 gelangen. Durch diese Positionierung kann die Resonatorkammer 12 ihre Dämpfungswirkung optimal entfalten.
-
Obwohl die Resonatorkammer 12 hier eine zylindrische Außenkontur besitzt, die außerdem deckungsgleich zur Außenkontur des Filterelements 8 ausgebildet ist, können auch Ausführungsformen vorgesehen sein, bei denen die Außenkontur der Resonatorkammer 12 zumindest bereichsweise radial über die Außenkontur des Filterelements 8 vorsteht. Hierbei können Aussparungen, Nischen oder sonstige Ausbuchtungen im Gehäuse 2 zur Vergrößerung des Volumens der Resonatorkammer 12 ausgenutzt werden. Ebenso kann die Außenkontur der Resonatorkammer 12 zusätzlich oder alternativ eine radiale Einbuchtung aufweisen, in die ein komplementärer Vorsprung des Gehäuses 2 eindringt, wenn der Ringfiltereinsatz 3 ordnungsgemäß in das Gehäuse 2 eingesetzt ist. Dabei kommt es nicht auf eine symmetrische Ausgestaltung der Resonatorkammer 12 und deren Außenkontur auf. Darüber hinaus kann eine unsymmetrische Außenkontur der Resonatorkammer 12 gleichzeitig als Halte- und/oder Positioniermittel dienen, um den Ringfiltereinsatz 3 richtig im Gehäuse 2 einzusetzen. Das Gehäuse 2 besitzt dann eine dazu komplementäre Aufnahmekontur, in welche die Außenkontur der Resonatorkammer 12 im wesentlichen formschlüssig einsetzbar ist.
-
Der in das Innere 14 hineinragende Bereich 19 ist bei der Ausführungsform gemäß 4 an der Endscheibe 10 angeformt. Bei einer Variante, bei welcher die Resonatorkammer 12 als separates Bauteil ausgebildet ist, befindet sich dieser Bereich 19 dann in entsprechender Weise am Bodenteil 23 und durchdringt die entsprechend dimensionierte Öffnung 21 der Endscheibe 10.
-
Der Bereich 19 kann auch eine andere Form aufweisen, insbesondere zylindrisch und/oder gestuft ausgebildet sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Ansaugluftfilter
- 2
- Gehäuse
- 3
- Ringfiltereinsatz
- 4
- Einlaß
- 5
- Auslaß
- 6
- Auslaßstutzen
- 7
- Brennkraftmaschine
- 8
- Filterelement
- 9
- Endscheibe
- 10
- Endscheibe
- 11
- Dichtmittel
- 12
- Resonatorkammer
- 13
- Öffnung
- 14
- Inneres von 8
- 15
- Halte- und/oder Positioniermittel von 12
- 16
- Halte- und/oder Positioniermittel von 2
- 17
- Deckel von 12
- 18
- Kanalstück/Rohrstück
- 19
- Bereich von 12
- 20
- Innenzarge
- 21
- Öffnung von 10
- 22
- Rastnase
- 23
- Bodenteil von 12
