DE102007039683A1

DE102007039683A1 - Geräuschdämpfer für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102007039683A1
Application number: DE102007039683A
Authority: DE
Inventors: Matthias Alex; Julia Schempp; Helmut Spannbauer
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2008-02-28

Abstract

Bei einem Geräuschdämpfer (10) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Einlass (1), einem Auslass (4) und einer zwischen diesen Anschlüssen in einem Gehäuse (2) ausgebildeten Kammer (3) ist wenigstens ein Einsatzelement (5, 6, 7) angeordnet, das sich über wenigstens einen Teil der Länge des Strömungswegs in der Kammer (3) erstreckt und das an seiner Oberfläche mit Bohrungen (5.4) versehen ist. Das Einsatzelement (5, 6, 7) umfasst wenigstens einen Grundkörper, der wenigstens eine einseitig offene Ausnehmung aufweist, die mit einer Abdeckfolie oder einer Abdeckplatte abgedeckt ist, in welche wenigstens ein Teil der Bohrungen eingebracht ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Geräuschdämpfer für eine Brennkraftmaschine, mit einem Einlass, einem Auslass und einer zwischen diesen Anschlüssen liegenden Kammer, in der wenigstens ein plattenförmiges Einsatzelement angeordnet ist, das sich über wenigstens einen Teil der Länge des Strömungswegs in der Kammer erstreckt und das an seiner Oberfläche mit Bohrungen versehen ist.
Stand der Technik
Aus der EP 791 135 B1 ist ein Geräuschdämpfer bekannt, der als Reflexionsschalldämpfer wirkt. Die Anordnung mehrerer Blenden hintereinander kann in bestimmten Frequenzbereichen zu einem hohen Grad der Schalldämpfung führen, ohne viel Bauraum zu beanspruchen und ohne einen großen Strömungswiderstand zu bilden. Eine breitbandige Auslegung soll insbesondere durch Variation des Abstands der Blenden bewirkt werden, so dass in den unterschiedlich großen Kammern unterschiedliche Resonanzfrequenzen vorliegen.
Aus der DE 197 03 414 A1 ist ein Geräuschdämpfer bekannt, bei dem das Geräusch beladene Gas ebenfalls an Blenden vorbeigeführt wird, die in den Innenraum der Kammer ragen. Außerdem wird es an Einsatzkörpern vorbei geführt, deren Oberfläche mit Bohrungen versehen sind, durch welche eine Vielzahl kleinster Kammern vorliegt, wobei jede der Kammern als Helmholtz-Resonator fungiert und eine Geräuschdämpfung für eine Frequenz bewirkt, die einem Viertel der Wellenlänge des Geräuschs entspricht. Durch diese zusätzliche Lambda-Viertel-Dämpfung kann insbesondere in einem höherfrequenten Bereich eine Geräuschdämpfung bewirkt werden, wohingegen durch die mit den Blenden bewirkten Querschnittssprünge die Intensität von Geräuschen mit tieferer Frequenz gedämpft wird. Mittlere Frequenzen allerdings können allerdings nur schlecht gedämpft werden, da hierfür entweder das Volumen der durch die Blenden gebildeten Kammerabschnitte weit reduziert werden müsste oder aber die Länge der Bohrungen und damit die Wandstärke der Einsatzelemente entsprechend vergrößert werden müsste.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einem Geräuschdämpfer der eingangs genannten Art die Dämpfung in einem mittleren Frequenzband zu verbessern.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Geräuschdämpfer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das plattenförmige Einschubelement wenigstens eine einseitig offene Ausnehmung aufweist, die mit einer Abdeckfolie oder einer Abdeckplatte abgedeckt ist, in welche wenigstens ein Teil der Bohrungen eingebracht ist.
Als Bohrung wird erfindungsgemäß ein schmaler Durchtrittskanal bezeichnet, der nicht notwendigerweise zylinderförmig sein muss, sondern auch andere Querschnittsformen aufweisen kann.
Damit wird wenigstens eine Kammer mit einem mittleren Volumen geschaffen, das kleiner ist als das Volumen von denjenigen Kammerabschnitten, die im Gehäuse selbst durch Ringblenden oder andere Unterteilungselemente bewirkt werden. Andererseits ist das Volumen der Kammern in den Einschubelementen größer als das der Bohrungen, wie sie in dem bekannten Geräuschdämpfer enthalten sind. Durch die erfindungsgemäß ausgebildete Kammer, die nur durch die Ausnehmung in der Abdeckung eine Öffnung zum Luftweg hin besitzt, werden Helmholtz-Resonatoren, auch Lambda-Viertel-Dämpfer genannt, gebildet. Mit der Dicke der Abdeckfolie bzw. -platte und der Querschnittsfläche der Bohrungen wird das Volumen des Mikrokanals, der in die darunter liegende Ausnehmung hineinführt, bestimmt. Zusätzlich stehen noch die Tiefe der Ausnehmung und die Anzahl der Bohrungen pro abzudeckender Ausnehmung im Grundkörper als Parameter zur Verfügung, um den Grad und das Spektrum der Geräuschdämpfung zu beeinflussen.
Wird der Grundkörper des Einsatzelements insgesamt als Hohlkörper ausgebildet, so kann dieser durch Stege leicht in Teilkammern unterschiedlicher Größe unterteilt werden. Anschließend wird der einseitig offene Hohlkörper mit einer perforierten Abdeckfolie bzw. -platte belegt, so dass durch bloße Fügung zweier Teile sogleich eine Vielzahl von Einzelkammern geschaffen ist.
Um Resonanzen des Einsatzelements selbst zu vermeiden, kann der Grundkörper aus schallweichen Material gebildet oder damit beschichtet sein, beispielsweise einem angespritzten thermoplastischen Elastomer.
Die Einsatzelemente können fest in die Kammer integriert sein. Um eine Anpassung an das Geräuschspektrum verschiedener Verbrennungsmotoren vornehmen zu können, ist es vorteilhaft, die Einsatzelemente entnehmbar in der Kammer anzuordnen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen und werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen:
1a eine erste Ausführungsform eines Geräuschdämpfers in einem schematischen Längsschnitt und
1b in einem schematischen Querschnitt
2 eine abgewandelte Form der ersten Ausführungsform im Querschnitt,
3 einen Schnitt durch ein Einsatzelement und
4 eine zweite Ausführungsform eines Geräuschdämpfers in einem schematischen Längsschnitt.
Ausführungsform(en) der Erfindung
1a zeigt einen Geräuschdämpfer 10, der ein Gehäuse 2 mit einem Einlass 1 und einem Auslass 4 umfasst. In dem Gehäuse 2 ist zwischen Ein- und Auslass eine Kammer 3 ausgebildet, deren Querschnitt gegenüber dem Querschnitt am Ein- bzw. Auslass vergrößert ist. Zwischen den Ein- und Auslässen 1, 4 erstrecken sich mehrere miteinander verbundene Einsatzelemente 5, die jeweils an ihrer Oberfläche mit Ausnehmungen 5.4 versehen sind.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Einsatzelement aus vier kreuzweise angeordneten Einzelplatten 5, 6, 7, 8 gebildet, wie insbesondere der Querschnitt in 1b zeigt. 1b zeigt auch, dass sich die kreuzförmig angeordneten Einsatzelemente 5, 6, 7, 8 von einem gemeinsamen zentralen Rohrelement 9 nach außen erstrecken.
Der Umkreis um die Einsatzelemente 5, 6, 7, 8 deckt etwa den offenen Strömungsweg zwischen dem Einlassquerschnitt und dem Auslassquerschnitt ab. Der über diesen Umkreis hinausgehende Teil der Querschnittsfläche in der Kammer 3 ist durch ringförmige Blenden 11 unterteilt.
Eine alternative Anordnung der Einsatzelemente ist in 2 im Querschnitt bei einem Geräuschdämpfer 10' dargestellt. Hier sind innerhalb des Strömungswegs zwischen Ein- und Auslass 1, 4 zwei Platteneinsatzelemente 5', 6' in planparalleler Anordnung vorgesehen. Erfindungswesentlich ist die in 3 in einem Detailquerschnitt gezeigte Ausbildung eines Einsatzelements 5. Das Einsatzelement 5 ist als schalenförmiger, einseitig offener Grundkörper 5.1 ausgebildet, der eine luftgefüllte Kammer bzw. Ausnehmung 5.2 umgibt. Die offene Seite ist durch eine Folie oder eine dünne Platte 5.3 abgedeckt, die mit zahlreichen Perforationen, beispielsweise Bohrungen 5.4, versehen ist. Die Querschnitte der Bohrungen 5.4 können variieren, um eine wirksame Dämpfung bei verschiedenen Frequenzen zu erreichen. Ebenso können zu diesem Zweck die Wandstärke des Grundkörpers 5.1 bzw. die Höhe der durch die Ausnehmung 5.2 gebildeten Hohlkammer angepasst werden. Unterteilungen innerhalb der Hohlkammer können dazu dienen, verschiedene Frequenzen nach dem Prinzip des Helmholtz-Resonators zu dämpfen.
Eine weitere Lösung für einen Geräuschdämpfer 20 ist in 4 dargestellt, die allein oder auch in Kombination mit den vorstehend beschriebenen Plattenelementen eingesetzt werden kann.
Bei der zweiten Ausführungsform eines Geräuschdämpfers 20, ist neben dem Gehäuse 22, welches einen Einlass 21 und einen Auslass 24 umfasst und in dem die Kammer 23 angeordnet ist, ein zweites Gehäuse 22.1 ausgestaltet, das um das erste Gehäuse 22 ringförmig umlaufend ausgebildet ist. In dem Gehäuse 22.1 ist ein Einsatzelement 25 ausgebildet, dass mehrere axial beabstandet zu der Kammer 23 und voneinander getrennte Grundkörper 25.1 und 25.1' umfasst. Jeder der Grundkörper 25.1 und 25.1' weist mindestens eine Bohrung 25.4 auf, die entweder einfach als Loch oder ringförmig umlaufend als Löcher oder auch als Schlitz um die Kammer 33 herum ausgeführt ist. Bei einer als Loch ausgeführten Bohrung 25.4 ist das Gehäuse 22.1 über Verbindungsleitungen 26 mit dem Gehäuse 22 der Kammer 23 verbunden, welche als Verbindungsstege ausgebildet sind. Das bedeutet, dass das Gehäuse 22 der Kammer 23, ähnlich wie bei einem Fahrradrad die Nabe, speichenartig an den Verbindungsleitungen 26 aufgehängt ist, wodurch der Geräuschdämpfer 20 bei niedrigem Gewicht eine extrem hohe Stabilität erreicht. Bei schlitzförmig um die Kammer 23 herum umlaufenden Bohrungen 25.4 sind die Verbindungsleitungen 26 als Hohlkränze ausgebildet und laufen scheibenartig um das Gehäuse 22 herum, wodurch der Geräuschdämpfer 20 maximal stabilisiert ist. Zudem wirken die als Hohlkränze ausgebildeten Verbindungsleitungen 26 neben den Einsatzelementen 25 und der Kammer 23 als zusätzliche Geräuschdämpfer. In vorteilhafter Ausgestaltung sind die Grundkörper 25.1, 25.1', die in dem um das Gehäuse 22 der Kammer 23 umlaufenden Gehäuse 22.1 angeordnet sind, (anders als in der 4 dargestellt) unterschiedlich groß, um auf verschiedene Frequenzen abgestimmt werden zu können.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen baulichen Maßnahmen des Geräuschdämpfers 20 ist in der Kammer 23, die sich zwischen Einlass 21 und Auslass 24 des Dämpfers 20 befindet, eine Platte mit Lambda-viertelrohren 27 vorgesehen, die ebenfalls eine akustische, dämpfende Funktion erfüllt.
Insgesamt weist der Geräuschdämpfer 20 gegenüber den bekannten Geräuschdämpfern durch Ausgliederung des mindestens einen Einsatzelements 25 in ein zweites Gehäuse 22.1, welches sich zwischen Einlass 21 und Auslass 24 befindet, und das über Verbindungsleitungen 26 mit dem die Kammer 23 umfassenden Gehäuse 22 verbunden ist, hervorragende Dämpfungseigenschaften auf, woraus letztendlich eine gegenüber den bekannten Geräuschdämpfern für Brennkraftmaschinen höhere Geräuschadsorption resultiert.
Natürlich können auch mehrere Einsatzelemente 25 um das Gehäuse 22 der Kammer 23 herum ausgebildet sein, die mit der Kammer 23 und untereinander über Verbindungsleitungen 26 verbunden sind und in mehreren Gehäusen angeordnet sind, so dass um das Gehäuse 22 der Kammer 23 herum, ähnlich wie Jahresringe bei einem Baum, die die Einsatzelemente 25 umfassenden Gehäuse angeordnet sind.

Claims

Geräuschdämpfer (10; 10') für eine Brennkraftmaschine, mit einem Einlass (1), einem Auslass (4) und einer zwischen diesen Anschlüssen in einem Gehäuse (2) ausgebildeten Kammer (3), in der wenigstens ein Einsatzelement (5, 6, 7, 8; 5', 6') angeordnet ist, das sich über wenigstens einen Teil der Länge des Strömungswegs in der Kammer (3) erstreckt und das an seiner Oberfläche mit Bohrungen (5.4) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement (5, 6, 7, 8; 5', 6') wenigstens einen Grundkörper (5.1) umfasst, der wenigstens eine einseitig offene Ausnehmung (5.2) aufweist, die mit einer Abdeckfolie oder einer Abdeckplatte (5.3) abgedeckt ist, in welche wenigstens ein Teil der Bohrungen (5.4) eingebracht ist.
Geräuschdämpfer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (5.1) als einseitig offener Hohlkörper ausgebildet ist und die davon umschlossene Ausnehmung (5.2) durch Stege in Teilkammern unterschiedlicher Größe unterteilt ist.
Geräuschdämpfer (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (5.1) aus einem schallweichen Material gebildet oder damit beschichtet ist.
Geräuschdämpfer (10; 10') nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Einsatzelemente (5, 6, 7, 8; 5', 6') in der Kammer (3) angeordnet sind.
Geräuschdämpfer (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzelemente (5, 6, 7, 8) kreuzförmig angeordnet sind.
Geräuschdämpfer (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die kreuzförmig angeordneten Einsatzelemente (5, 6, 7, 8) von einem gemeinsamen zentralen Rohrelement (9) nach außen erstrecken.
Geräuschdämpfer (10') nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzelemente (5', 6') planparallel angeordnet sind.
Geräuschdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzelemente im Querschnitt durch die Kammer gesehen schräg zueinander angestellt sind.
Geräuschdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer (3) wenigstens eine ringförmige Blende (11) angeordnet ist.
Geräuschdämpfer (20) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Einlass (21), einem Auslass (24) und einer zwischen diesen in einem Gehäuse (22) ausgebildeten Kammer (23), um die in einem zweiten Gehäuse (22.1) wenigstens ein Einsatzelement (25) angeordnet ist, das sich über wenigstens einen Teil der Länge des Strömungswegs umlaufend um die Kammer (23) herum erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Einsatzelement (25) mindestens zwei Grundkörper (25.1, 25.1') umfasst, die axial beabstandet zu der Kammer (23) und getrennt voneinander in dem um das Gehäuse (22) ringförmig umlaufenden Gehäuse (22.1) angeordnet sind.
Geräuschdämpfer (20) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die im Abstand zu der Kammer (23) angeordneten mindestens zwei Grundkörper (25.1, 25.1') über mindestens eine Bohrung (25.4) über jeweils mindestens eine Verbindungsleitung (26) mit der Kammer (23) verbunden sind.
Geräuschdämpfer (20) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (25.4) ringförmig um die Kammer (23) herum umlaufend ist.
Geräuschdämpfer (20) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Verbindungsleitung (26) umlaufend um die Kammer (23) als Hohlkranz ausgebildet ist.
Geräuschdämpfer (20) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Verbindungsleitung (26) als Verbindungssteg zwischen Kammer (23) und je einem Grundkörper (25.1, 25.1') ausgebildet ist.
Geräuschdämpfer (20) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere als Verbindungsstege ausgebildete Verbindungsleitungen (26) je einen Grundkörper (25.1, 25.1') mit der Kammer verbinden.
Geräuschdämpfer (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei um die Kammer (23) umlaufend in dem Einsatzelement (25) angeordneten Grundkörper (25.1, 25.1') in unterschiedlichen Größen ausgebildet sind.
Geräuschdämpfer (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Einsatzelement (25) um die Kammer (23) herum umlaufend in einem mit dem Gehäuse (22) der Kammer (23) über die Verbindungsleitungen (26) verbundenen zweiten Gehäuse (22.1) angeordnet ist.
Geräuschdämpfer (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer (23), die sich in einem vom mindestens einem Einzelelement (25) getrennten und über Verbindungsleitungen (26) mit den mindestens zwei Grundkörpern (25.1, 25.1') verbundenen Gehäuse (22) befindet, mindestens eine Platte mit Lambda-viertel-rohren (27) zwischen dem Einlass (21) und dem Auslass (24) angeordnet ist.