DE102007060525A1

DE102007060525A1 - Schalldämpfungs-Luftführungskanal und Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfungs-Luftführungskanals

Info

Publication number: DE102007060525A1
Application number: DE102007060525A
Authority: DE
Inventors: Dimitrios Patsouras; Albert Fendt; Robert Joest
Original assignee: AKsys GmbH
Current assignee: AKsys GmbH
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2009-06-18
Also published as: FR2925142A1; FR2925142B1; US20090166126A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfungs-Luftführungskanal (20), der wenigstens eine Austrittsöffnung (22) für Luft aufweist und der im Bereich der Austrittsöffnung (22) mit einer Auskleidung (25) aus schallabsorbierendem Material versehen ist, die zumindest auf ihrer Außenseite von einer mit Löchern versehenen Wand (31) aus Kunststoff umgeben und an dieser befestigt ist, wobei die Auskleidung (25) unmittelbar, vorzugsweise direkt, mit der Wand (31) stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist und/oder in einem Arbeitsgang mit der in einem Urformverfahren hergestellten Wand (31) mit dieser verbunden ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfungs-Luftführungskanals (20).

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfungs-Luftführungskanal bzw. einen Luftschall absorbierenden Luftführungskanal für Klima- und/oder Belüftungsanlagen, insbesondere für Fahrzeuge bzw. in einem Fahrzeug, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge bzw. in einem Kraftfahrzeug, der wenigstens eine Austrittsöffnung für Luft aufweist und der im Bereich der Austrittsöffnung bzw. im Austrittsbereich, vorzugsweise über einen Längsabschnitt, mit einer, vorzugsweise mit einem oder als ein Vlies gebildeten, zumindest teilweise luft- bzw. schalldurchlässigen Auskleidung aus einem Luftschall absorbierenden bzw. dämpfenden Material versehen ist, die zumindest auf ihrer Außenseite von einer, zumindest im Bereich der Auskleidung mit Löchern versehenen, vorzugsweise einen selbsttragenden Leitungsabschnitt ausbildenden, Wand aus Kunststoff umgeben und an dieser befestigt ist.
Aus der DE 82 15 489 U1 ist eine Schalldämpfungseinrichtung für von Luft durchströmte bzw. luftführende Kanäle von bzw. in Klimaanlagen und dergleichen bekannt geworden.
Bei dieser Schalldämpfeinrichtung kann eine schallabsorbierende d. h. schalldämpfende Auskleidung, die vorzugsweise aus einer wenigstens einseitig verhauteten Schaumstoffbahn besteht, jedoch auch aus einem Vlies oder einem anderen schallabsorbierenden Material bestehen kann, auf der Außenseite von einem Träger umgeben sein, der aus einem gelochten, harten Material, beispielsweise aus Kunststoff, bestehen kann und der die Auskleidung abstützt und einen selbsttragenden Leitungsabschnitt des Luftkanals bildet.
Durch diese schallabsorbierende Auskleidung kann bereits eine beträchtliche Reduktion des Geräuschpegels durch Dämpfung der reflektierten Schallwellen im Austrittbereich des Luftkanals erreicht werden. Die Auskleidung ist zumindest teilweise schalldurchlässig, so dass Schallwellen durch die Auskleidung hindurch und auch durch die Löcher des Trägers hindurch treten können, ohne dass sie in dem zu klimatisierenden Raum stören, in den die Luft aus der Austrittsöffnung des Luftkanals geleitet wird.
Für die Herstellung dieses Leitungsabschnittes ist vorgesehen, den steifen, gelochten Träger vorzufertigen und danach die Schaumstoff-Auskleidung aufzubringen.
Es ist auch allgemein bekannt geworden, ähnliche Luftschall absorbierende Formteile herzustellen, und zwar ebenfalls durch mehrstufige Verfahren, welche ein Verformen, Zuschneiden und eine Klebstoffbeschichtung, Kaschierung oder ein Schweißen und eine Nachbearbeitung umfassen.
Eine derartige Herstellung ist aufwendig und teuer und es kann zu Ablösungen der Auskleidung kommen, die in den zu belüftenden bzw. zu klimatisierenden Raum und folglich in die Atemluft gelangen können, so dass sie eine Gefahr für Leib und Leben bedeuten können.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Schalldämpfungs-Luftführungskanal zur Verfügung zu stellen, der bei vorteilhaften Möglichkeiten für eine weiter verbesserte Geräuschreduktion kostengünstiger herstellbar ist und bei dem Ablösungen der schallabsorbierenden Auskleidung vermieden bzw. verhindert werden.
Diese Aufgabe wird durch einen Lüftungskanal mit den eingangs erwähnten Merkmalen, insbesondere dadurch gelöst, dass die Auskleidung unmittelbar, d. h. ohne separate Verbindungs- und Haftmittel, wie Kleber, vorzugsweise direkt, d. h. ohne eine Zwischenschicht bzw. ohne mehrere Zwischenschichten, insbesondere schweißfrei, mit der Wand stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist und/oder in einem Arbeitsgang mit der in einem Urformverfahren hergestellten Wand mit der Wand verbunden ist.
Durch diese Maßnahmen kann eine besonders kostengünstige Herstellung erreicht werden und die schallabsorbierende Auskleidung bleibt auch über eine lange Zeit sicher fest mit der Wand des Schalldämpfungs- und Luftführungskanals verbunden. Durch eine geeignete Auslegung der Löcher der Wand in Kombination mit einer dünnen Auskleidung wird ermöglicht, dass Geräusche bzw. Schallwellen, die beispielsweise von einem Lüfterrad oder dergleichen oder von der in den Schächten einer Klimaanlage strömenden Luft her vorgerufen werden, durch die Löcher der Wand in einen Hohlraum strömen bzw. abgeleitet werden können, ohne dass diese in dem zu belüftenden bzw. zu klimatisierenden Raum stören, während die Luftströmung im Wesentlichen verlustfrei, d. h. mit geringem Strömungswiderstand durch den Lüftungskanal strömen und aus dessen Austrittsöffnung austreten kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Auskleidung auf ihrer Innen- und/oder Außenseite eine profilierte und/oder mit Noppen versehene Oberfläche aufweist. Dadurch kann die schallabsorbierende Wirkung weiter verstärkt werden und/oder kann dadurch eine bessere Haftung bzw. Fixierung der Auskleidung an der Wand erreicht werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Auskleidung zumindest auf ihrer Außenseite porös und/oder offenzellig ausgebildet ist derart, dass der thermoplastische Kunststoff der Wand die Auskleidung zumindest in Teilbereichen bzw. teilweise durchsetzt. Dadurch kann eine noch bessere und gegen Ablösungen sichere Verbindung der Auskleidung an der Wand erreicht werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Auskleidung von dem thermoplastischen Kunststoff der Wand nicht vollständig durchsetzt bzw. nicht durchdrungen ist, so dass die Innenfläche bzw. Innenseite der Auskleidung im Wesentlichen frei oder vollständig frei von dem thermoplastischen Kunststoff der Wand ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Luftströmung durch den Luftführungskanal im Bereich der Auskleidung durch diese im Wesentlichen unbeeinflusst bleibt und folglich mit geringem Strömungswiderstand unter minimaler Geräuschentwicklung durch die Austrittsöffnung nach außen geführt werden kann.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der thermoplastische Kunststoff der Wand innere Werkstoffstrukturen, beispielsweise Fasern, der Auskleidung hintergreift. Durch diese Maßnahmen kann eine weiter verbesserte Haftung und formschlüssige Befestigung der Auskleidung an der Wand und folglich eine noch höhere Sicherheit gegen ein Ablösen der Auskleidung erreicht werden.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung kann ferner vorgesehen sein, dass die Auskleidung eine Dicke aufweist, die kleiner ist als 1,0 mm, vorzugsweise etwa 0,5 mm beträgt.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Auskleidung auf eine Dicke zusammengepresst ist, die einen Bruchteil ihrer ursprünglichen Dicke beträgt und die kleiner ist als 1,0 mm, vorzugsweise etwa 0,5 mm beträgt.
Ferner kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Löcher die Wand vollständig durchsetzen also als Durchgangslöcher gestaltet sind. Dadurch lassen sich störende Geräusche besonders vorteilhaft ableiten.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann ferner, insbesondere besonders vorteilhaft in Kombination mit den vorstehenden, die Dicke der Auskleidung betreffenden Maßnahmen, vorgesehen sein, dass die Löcher der Wand einen Durchmesser, vorzugsweise einen mittleren Durchmesser, von 1 bis 3 mm, vorzugsweise von 1,5 bis 2,5 mm, insbesondere von 1,8 bis 2,2 mm aufweisen. Durch diese Maßnahmen, spe ziell durch eine auf eine Dicke von nur etwa 0,5 mm zusammengepresste Auskleidung, bei der es sich bevorzugt um ein Vlies handeln kann, das ein Flächengewicht von etwa 200 g/m² aufweisen kann, in Kombination mit Öffnungs- bzw. Lochdurchmessern von 1,8 bis 2 mm, wird erreicht, dass Geräusche bzw. Schallwellen unter Verwirklichung einer erhöhten bzw. maximierten Schalldämpfung durch die Löcher durchdringen und abgeleitet werden können. Ferner ermöglicht der Einsatz einer derart dünnen, vorzugsweise flächenförmigen, Auskleidung, insbesondere in Form eines Vlieses, dass sich darin keine bzw. keine nennenswerte Feuchtigkeit ansammeln kann.
Ferner kann es zweckmäßig sein, dass die Löcher der Wand konisch gestaltet sind. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass sich zumindest die im Bereich der Auskleidung vorgesehenen Löcher der Wand zu der Auskleidung hin im Querschnitt, vorzugsweise kontinuierlich, verjüngen. Dadurch ist eine störungsfreie und kostengünstige Herstellung bei günstiger Schall- bzw. Geräuschabsorption ermöglicht.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die im Bereich der Auskleidung vorgesehenen Löcher der Wand, vorzugsweise alle, von der Auskleidung, vorzugsweise jeweils vollständig, überdeckt sind, vorzugsweise von der Auskleidung unmittelbar begrenzt, sind. Dadurch kann bei einer vergleichsweise einfachen Herstellbarkeit eine besonders große Schalldämpfung bzw. Schallabsorption erreicht werden.
Die vorstehende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfungs-Luftführungskanals bzw. eines Luftschall absorbierenden Luftführungskanals für Klima- und/oder Belüftungsanlagen, insbesondere für Fahrzeuge, vorzugsweise Kraftfahrzeuge, gelöst, der, vorzugsweise die vorstehend bezeichneten Merkmale einzeln oder im Rahmen der Ausführbarkeit in beliebiger Kombination aufweist und/oder die Merkmale wenigstens eines der Ansprüche 1 bis 12 aufweist, und der wenigstens eine Austrittsöffnung für Luft enthält sowie im Bereich der Austrittsöffnung bzw. im Austrittsbereich, vorzugsweise über einen Längsabschnitt, mit einer, vorzugsweise mit einem oder aus einem Vlies gebildeten, zumindest teilweise luft- bzw. schalldurchlässigen Auskleidung aus einem Luftschall absorbierenden bzw. dämpfenden Material versehen ist, die zumindest auf ihrer Außenseite von einer, zumindest im Bereich der Auskleidung mit Löchern versehenen, vorzugsweise einen selbsttragenden Leitungsabschnitt ausbildenden, Wand aus Kunststoff umgeben und an dieser befestigt ist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Wand aus einem thermoplastischen Kunststoff in einem Urformverfahren, vorzugsweise im Spritzgieß- und/oder Spritzpress- und/oder Fließpressverfahren hergestellt wird, und wobei die Auskleidung in einem Arbeitsgang während bzw. bei der Ausbildung bzw. Formung der Wand, vorzugsweise unmittelbar, d. h. ohne separate Verbindungs- und Haftmittel, wie beispielsweise Kleber, vorzugsweise direkt, d. h. ohne eine Zwischenschicht bzw. ohne mehrere Zwischenschichten, insbesondere schweißfrei, mit der Wand, vorzugsweise stoffschlüssig und/oder formschlüssig, verbunden wird.
Auf diese Weise entfällt die bisher notwendige separate Handhabung der Auskleidungen und der damit zu verbindenden Wände der Luftführungskanäle. Ferner wird durch die Herstellung in einem Arbeitsschritt im Vergleich zu der bisherigen Herstellung der Wand in einem separaten Arbeitsgang und deren nachfolgende Verbindung mit der Auskleidung in zwei separaten Arbeitsschritten erheblich Zeit, Aufwand und Kosten eingespart. Ferner entfallen zusätzliche Maßnahmen zum Befestigen der Auskleidung an der Wand, wie sie bislang beispielsweise durch Kaschieren, insbesondere durch Kleben, erforderlich waren. Außerdem sind dadurch besonders günstige Verbindungsverhältnisse zwischen der Auskleidung und der Wand ermöglicht, so dass die Gefahr von Ablösungen der Wand minimiert oder sogar gänzlich ausgeschlossen werden kann. Auf diese Weise wird die Auskleidung bzw. der mit der Auskleidung gebildete akustisch wirksame Bereich ein integraler Bestandteil des Luftführungskanals und es sind keine weiteren separat handzuhabenden bzw. in separaten Arbeitsschritten herzustellenden und zu verbindenden Bauteile, wie separates schallabsorbierendes Material oder Platten innerhalb des Kanals oder Außenwandungen, wie beispielsweise in Abgasschalldämpfern, notwendig.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Auskleidung vor und/oder während der Ausbildung bzw. Formung der Wand zumindest in Teilbereichen auf einen Bruchteil ihrer ursprünglichen Dicke zusammengepresst wird.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Auskleidung durch mechanische Kräfte von die Ausbildung und/oder die Form der Löcher der Wand bestimmenden Werkzeugstrukturen, beispielsweise von Lochkerne bildenden Stiften und dergleichen, eines Formwerkzeuges, an lokalen Press-Stellen mechanisch zusammengepresst wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Auskleidung bei bzw. während der Ausbildung bzw. Formgebung der Wand zumindest in Teilbereichen durch die dabei von dem schmelzeflüssigen bzw. visko sen thermoplastischen Kunststoffmaterial ausgeübten inneren Druckkräfte zusammengepresst wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Auskleidung in einem ersten Schritt durch mechanische Kräfte von die Ausbildung und/oder die Form der Löcher der Wand bestimmenden Werkzeugstrukturen, beispielsweise von Lochkerne bildenden Stiften und dergleichen, eines Formwerkzeuges, an lokalen Press-Stellen zusammengepresst wird und gleichzeitig oder nachfolgend in benachbart zu und/oder zwischen den lokalen Press-Stellen angeordneten Bereichen durch bei der Ausbildung bzw. Formgebung der Wand auftretende innere Druckkräfte des schmelzeflüssigen bzw. viskosen Kunststoffmaterials zusammengepresst wird.
In besonders vorteilhafter Weiterbildung des Luftführungskanals und/oder des Verfahrens zur Herstellung des bzw. eines Luftführungskanals kann vorgesehen sein, dass die Auskleidung vor und/oder während der Ausbildung bzw. Formgebung der Wand derart zusammengepresst ist bzw. wird, dass die Löcher der Wand des fertig hergestellten Luftführungskanals, zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen, von der Auskleidung unmittelbar begrenzt sind. Dadurch kann bei vergleichsweise einfacher Herstellbarkeit eine besonders große Schalldämpfung bzw. Schallabsorption erreicht werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Auskleidung im fertig verpressten Zustand bzw. in dem fertig hergestellten Luftführungskanal im Bereich der bzw. an den lokalen Press-Stellen eine Dicke aufweist, welche der Dicke der Auskleidung in den sich an die lokalen Press-Stellen unmittelbar anschließenden Bereichen und/oder in den benachbart zu den lokalen Press-Stellen angeordneten Bereichen etwa entspricht.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Auskleidung im fertig verpressten Zustand bzw. in dem fertig hergestellten Luftführungskanal im Bereich der bzw. an den lokalen Press-Stellen eine Dicke aufweist, die gegenüber den benachbarten Bereichen der Auskleidung unterschiedlich, insbesondere kleiner ist.
In weiter bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens kann dieses durch die folgenden Schritte gekennzeichnet sein:

a) Die Auskleidung wird in ein geöffnetes Formwerkzeug eingebracht, das einen Werkzeugkern aufweist;
b) die Auskleidung wird mittels wenigstens eines Halte- und/oder Fixiermittels an bzw. auf dem Werkzeugkern gegen Ablösen von dem und/oder Verschieben relativ zu dem Werkzeugkern gehalten;
c) das Kunststoff-Material für die Wand – wird in das geöffnete Formwerkzeug eingebracht, das anschließend geschlossen wird, wodurch und/oder worauf die Wand geformt und in einem Arbeitsgang mit der Auskleidung verbunden wird und/oder – wird in das geschlossene Formwerkzeug eingespritzt und/oder eingepresst, wodurch und/oder worauf die Wand geformt und in einem Arbeitsgang mit der Auskleidung verbunden wird.

Zum Halten bzw. Fixieren der Auskleidung an bzw. auf dem Werkzeugkern kann dieser mit Bohrungen versehen sein, welche auf der der Auskleidung gegenüber liegenden Seite des Werkzeugkerns ausmünden und an denen ein Unterdruck bzw. Vakuum gesteuert oder geregelt, angelegt werden kann. Dadurch kann die Auskleidung relativ zu dem Werkzeugkern gegen Ablösung und/oder Verschieben insbesondere aufgrund von während der Ausbildung bzw. Formgebung der Wand auftretenden inneren Druckkräfte gesichert, an bzw. auf dem Werkzeugkern gehalten werden. Nachdem die Wand fertig ausgebildet bzw. geformt und mit der Auskleidung fest verbunden ist, kann der Unterdruck bzw. das Vakuum weggenommen werden, so dass anschließend das fertige Formteil aus dem Formwerkzeug entnommen werden kann.
Weitere Merkmale, Vorteile und Gesichtspunkte der Erfindung können dem nachfolgenden Beschreibungsteil entnommen werden, in dem ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren beschrieben ist.
Es zeigen:
1 einen Längsquerschnitt eines erfindungsgemäßen Luftführungskanals;
2 einen vergrößerten Querschnitt des Luftführungskanals entlang der Schnittlinien A-A in 1 im Bereich einer schallabsorbierenden Auskleidung;
3 ein Formwerkzeug zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Luftführungskanals, mit einem Werkzeugkern, auf dem eine Auskleidung angeordnet und gehalten ist, wobei sich das Werkzeug in einem noch nicht vollständig geschlossenen Zustand befindet;
4 eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnittes des Formwerkzeugs zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Luftführungskanals, wobei an einer ersten Werkzeughälfte beabstandet zueinander angeordnete Stifte bzw. Kerne vorgesehen sind, welche die in der Wand des Luftführungskanals vorzusehenden Löcher bestimmen, wobei das Werkzeug nunmehr in einem geschlossenen Zustand gezeigt ist, bei welchem die auf dem Werkzeugkern angeordnete Auskleidung durch die Stifte bzw. Kerne mechanisch an lokalen Press-Stellen zusammengedrückt ist, und wobei sich noch kein Kunststoffmaterial zur Ausbildung bzw. Formung der Wand des Luftführungskanals in dem Bereich zwischen den Stiften bzw. Kernen befindet.
Der in 1 schematisch in einem Längsquerschnitt gezeigte Luftführungskanal 20 ist rohrförmig gestaltet und weist eine Eintrittsöffnung 21 für Luft und eine Austrittsöffnung 22 für die den Luftführungskanal 20 in Richtung des Pfeils 51 durchströmende Luft auf. Die Eintrittsöffnung 21 kann mit einer in den Figuren nicht gezeigten Luftfördereinrichtung, beispielsweise mit einem Ventilator und/oder mit einer Klimaanlage zur Klimatisierung der Luft in Strömungsverbindung stehen. Die in dem Luftführungskanal 20 in Richtung 51 zu fördernde, gegebenenfalls klimatisierte Luft kann aus der Austrittsöffnung 22 in einen zu belüftenden bzw. zu klimatisierenden Raum 50 überführt werden. In einem der Austrittsöffnung 22 vorgelagerten Bereich erweitert sich der Luftführungskanal 20 bis zur Austrittsöffnung 22, so dass sich die Querschnittsform in diesem Kanalabschnittsbereich in Längsrichtung des Luftführungskanals 20 verändert, hier quer bzw. senkrecht zu der Richtung 51 erweitert.
In diesem sich erweiternden Endbereich des Luftführungskanals 20 ist eine Auskleidung 25, hier in Form eines Vlies, vorzugsweise mit einem Flächengewicht von etwa 200 g/m², angeordnet. Die Auskleidung 25 ist unmittelbar, d. h. ohne separate Verbindungs- und/oder Haftmittel, wie beispielsweise Kleber, hier direkt, d. h. ohne eine oder mehrere Zwischenschichten, mit der Wand 31 des Luftführungskanals 20 stoffschlüssig und formschlüssig sowie in einem Arbeitsgang mit der in einem Urformverfahren hergestellten Wand 31 des Luftführungskanals 20 mit der Wand 31 verbunden. Die Auskleidung 25 besteht aus schallabsorbierendem Material. Sie ist zumindest auf ihrer Außenseite 26 von einer Wand 31 umgeben und an dieser befestigt. Die Wand 31 ist zumindest im Bereich der Auskleidung 25 mit Löchern, hier Durchgangslöchern 30 versehen und bildet hier einen selbsttragenden Leitungsabschnitt aus. Die Wand 31 besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff bzw. ist mit einem thermoplastischen Kunststoff gebildet, kann also insbesondere auch Füll- und/oder Verstärkungsstoffe aufweisen. Bei dem Kunststoff kann es sich vorzugsweise um Polypropylen handeln.
Die Auskleidung 25 erstreckt sich über einen Längsabschnitt 24 des Luftführungskanals 20, der hier im Wesentlichen mit bzw. von dem sich nach außen erweiternden Endbereich des Luftführungskanals 20 begrenzt ist. Der Luftführungskanal 20 weist im Bereich der Auskleidung 25 einen akustisch optimierten Bereich 29 auf. Die Innenseite 27 bzw. Innenfläche 28 der Auskleidung 25 ist bevorzugt derart angeordnet, dass sie mit den sich daran anschließenden Wandteilen der Wand 31 des Luftführungskanals 20 fluchtet, so dass in dem jeweiligen Übergangsbereich von der Wand 31 zu der Auskleidung 25 im Wesentlichen keine Strömungsverluste bzw. störende Geräusche auftreten.
Im Bereich der Auskleidung 25 ist auf der Außenseite des Luftführungskanals 20 ein Raum 49 vorgesehen, in den ein Teil der Schallwellen bzw. Geräusche abgeleitet werden kann, die beispielsweise von einem Ventilator oder einer Klimaanlage oder dergleichen verursacht sein können. Zu diesem Zwecke ist die Auskleidung auf ihrer Außenseite 26 von einer als Träger für die Auskleidung 25 fungierenden Wand 31 des Luftführungskanals 20 umgeben, welche die schallabsorbierende Auskleidung abstützt und an welcher die Auskleidung gegen Ablösen gesichert befestigt ist.
Die Wand 31 des Luftführungskanals 20 besteht aus einem vergleichsweise harten, selbsttragenden Kunststoff, vorzugsweise aus Polypropylen. Im Bereich der Auskleidung 25 weist die Wand 31 eine Vielzahl von, vorzugsweise in regelmäßigen Abständen, beabstandeten Löchern 30 auf. Die Löcher 30 durchsetzen die Wand 31 vollständig, sind also als Durchgangslöcher gestaltet. Im Bereich der Auskleidung 25 sind die Löcher 30 nach innen hin von der Auskleidung 25 jeweils vollständig überdeckt. Die Löcher 30 sind vorzugsweise konisch gestaltet, weisen also vorzugsweise einen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei sich der Querschnitt der Löcher 30 vorzugsweise kontinuierlich zu der Auskleidung 25 hin verjüngt. Es versteht sich, dass statt konischen Löchern auch andere Lochquerschnitte, beispielsweise zylindrische oder einen anderen Querschnitt aufweisende Löcher vorgesehen sein können.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die Auskleidung 25 aus einem Vlies, das mit faserförmigen Strukturen ausgebildet ist. Das Vlies ist zumindest teilweise luft- bzw. schalldurchlässig und mit vergleichsweise porösen bzw. lockeren Faserstrukturen gestaltet. Das Vlies 25 ist von seiner Außenseite 26 her zumindest teilweise von dem thermoplastischen Kunststoff der Wand 31 durchsetzt, allerdings nicht vollständig bis zu der Innenseite 27 bzw. der Innenfläche 28 der Auskleidung 25. Folglich ist die Innenseite 27 bzw. die Innenfläche 28 der Auskleidung 25 ganz oder im Wesentlichen frei von dem thermoplastischen Kunststoff der die Auskleidung 25 abstützenden Wand 31.
Die Fasern der Auskleidung bzw. des Vlies 25 bilden innere Werkstoffstrukturen aus, welche von dem thermoplastischen Kunststoff der Wand 31 zumindest teilweise hintergriffen werden, so dass die Auskleidung 25 mit der Wand 31 bzw. mit dem thermoplastischen Kunststoff der Wand 31 unmittelbar und direkt formschlüssig verbunden ist. Abhängig von dem verwendeten Auskleidungswerkstoff, insbesondere den Faserwerkstoffen des Vlies, kann es bevorzugt auch zu einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Wand 31 bzw. dem thermoplastischen Kunststoff der Wand 31 und der Auskleidung 25 kommen.
Die Löcher 30 der Wand 31, die im Bereich der Auskleidung 25 vorgesehen sind, weisen einen Durchmesser bzw. mittleren Durchmesser 32 auf, der hier etwa 1,8 bis 2,2 mm beträgt. Die Auskleidung bzw. das Vlies 25 weist im gesamten akustisch optimierten Bereich 29 eine im Wesentlichen gleich bleibende Dicke 35, 36 von kleiner als 1,0 mm auf. Vorzugsweise beträgt die Dicke 35, 36 etwa 0,5 mm. Die Auskleidung 25 ist in dem akustisch optimierten Bereich 29 auf einen Bruchteil ihrer ursprünglichen Dicke 34 zusammengepresst, und zwar auf die Dicke 35, 36. Dadurch kann sich in dem Vlies keine bzw. im Wesentlichen keine Feuchtigkeit sammeln. Trotz des vergleichsweise sehr dünnen Vlies kann überraschenderweise speziell in Kombination mit Durchmessern 32 der Löcher 30 der Wand 31, die in einem Bereich von 1,8 bis 2,2 mm dimensioniert sind, eine hervorragende Schalldämmung erreicht werden, wobei die Luftströmung unbeeinflusst bzw. im Wesentlichen unbeeinflusst durch den Luftführungskanal 20 verlustfrei bzw. im Wesentlichen verlustfrei hindurch und aus der Austrittsöffnung 22 ausströmen kann.
Der Luftführungskanal 20 kann erfindungsgemäß dadurch hergestellt werden, dass die die Auskleidung, hier das Vlies 25, umgebende und abstützende Wand 31 aus einem thermoplastischen Kunststoff in einem Urformverfahren, bevorzugt im Spritzgießverfahren hergestellt wird, wobei die Wand alternativ oder zusätzlich im Spritzpressverfahren und/oder im Fliespressverfahren hergestellt werden kann. Ferner wird die Auskleidung 25 erfindungsgemäß in einem Arbeitsgang während bzw. bei der Ausbildung bzw. Formung der Wand 31, vorzugsweise unmittelbar, d. h. ohne separate Verbindungs- und Haftmittel, wie beispielsweise Kleber, vorzugsweise direkt, d. h. ohne eine oder mehrere Zwischenschichten, mit der Wand 31, vorzugsweise stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden.
Die Herstellung des Luftführungskanals 20 in einem bevorzugten Spritzgießverfahren wird nachfolgend näher beschrieben:
Die 3 zeigt in schematischer Darstellung ein Formwerkzeug 40, das hier eine erste bzw. obere Werkzeughälfte 41 und eine zweite bzw. untere Werkzeughälfte 42 sowie einen zentralen Werkzeugkern 44 aufweist. Auf dem Werkzeugkern 44 ist als Einlegerteil die Auskleidung 25 angeordnet und wird dort gegen Ablösen von und/oder Verschieben relativ zu dem Werkzeugkern 44 gesichert gehalten. Zu diesem Zwecke können Halte- und/oder Fixiermittel vorgesehen sein, die in den Figuren nicht dargestellt sind. Solche Haltemittel können beispielsweise mit Bohrungen gebildet sein, welche in dem Werkzeugkern 44 vorgesehen sind. Diese Bohrungen können zum Werkzeughohlraum bzw. zur Kavität 45 hin, also hier zur Innenseite 27 bzw. Innenfläche 28 der Auskleidung 25 hin, ausmünden. An den Bohrungen kann gesteuert oder geregelt ein Unterdruck bzw. Vakuum angelegt werden, wodurch die Auskleidung 25 an den Werkzeugkern 44 angesaugt und dort festgehalten wird.
Die erste, hier obere Werkzeughälfte 41 ist mit einer Vielzahl von, vorzugsweise in gleichen bzw. regelmäßigen Abständen, beabstandeten, hier sich zu ihrem freien Ende verjüngenden konischen Stiften versehen, welche auch als Werkzeugstrukturen 43 bezeichnet sind und welche Kerne für die in der auszubildenden Wand 31 vorzusehenden Löcher 30 bilden. Diese Werkzeugstrukturen 43 bestimmen die Ausbildung und Form der Löcher 30 der Wand 31.
In 3 ist das Formwerkzeug 40 in einer noch nicht vollständig geschlossenen Stellung gezeigt. In dieser Stellung ist die erste, hier obere Werkzeughälfte 41 in einem Abstand zu dem Werkzeugkern 44 derart angeordnet, dass die freien Enden der Stifte 43 gerade an der Außenseite 26 der eine bestimmte ursprüngliche Dicke 34 aufweisenden Auskleidung 25 anliegen. Diese Ausgangsdicke 34 der Auskleidung 25 beträgt hier etwa 2 bis 3 mm. Es ist auch möglich, für die Auskleidung ein sehr viel dickeres Ausgangsmaterial, 1 bis 30 mm, oder sogar mehr zu verwenden. Das Ausgangsmaterial bzw. die Auskleidung muss kein fertiges Vlies-Rohmaterial sein, es bzw. sie kann auch ein Rohvlies sein, das einen watte-ähnlichen Zustand hat, insbesondere also nicht vernadelt oder durch Bindemittel verfestigt ist.
Ausgehend von der in 3 gezeigten Stellung wird das Formwerkzeug 40 vollständig geschlossen, wobei bzw. wonach durch den hier in der ersten Werkzeughälfte 41 vorgesehenen Zuführkanal bzw. Anguss 46 schmelzeflüssiger bzw. viskoser thermoplastischer Kunststoff zum Zwecke einer Ausbildung und Formung der Wand 31 unter Druck eingespritzt und gegebenenfalls nachgedrückt werden kann.
In dem vollständig geschlossenen Zustand des Formwerkzeuges 40 befinden sich die Stifte bzw. Kerne 43 relativ zu dem Werkzeugkern 44 in einer Stellung, wie sie aus 4 hervorgeht. In dieser Stellung ist die Auskleidung 25 von den Stiften bzw. Kernen 43 an lokalen Press-Stellen 33 auf eine nur einen Bruchteil deren ursprünglichen Dicke 34 betragenden Dicke 35 mechanisch zusammengepresst worden.
Mit anderen Worten wird die Auskleidung 25 ausgehend von der in 3 gezeigten Öffnungsstellung des Formwerkzeu ges 40 und ausgehend von ihrer ursprünglichen Dicke 34 im Zuge des anschließenden Schließens des Formwerkzeuges 40 von den Stiften bzw. Kernen 43 im Bereich deren freien Enden mechanisch auf eine nur einen Bruchteil dieser ursprünglichen Dicke 34 betragenden Dicke 35 zusammengedrückt, wobei lokale Press-Stellen 33 ausgebildet werden. Die Dicke 35 der im Bereich der lokalen Press-Stellen 33 zusammengepressten Auskleidung 25 beträgt vorzugsweise etwa 0,5 mm.
Anschließend, also nach dem vollständigen Schließen des Werkzeugs 40, gegebenenfalls aber auch zu einem Zeitpunkt, zu dem das Formwerkzeug 40 noch nicht vollständig geschlossen ist, wird über den Zuführkanal bzw. Anguss 46 schmelzeflüssiger bzw. viskoser thermoplastischer Kunststoff in den Werkzeughohlraum 45 bzw. in die Kavität des Formwerkzeugs 40 eingespritzt, wobei das Kunststoffmaterial die Stifte bzw. Kerne umfließt. Im Zuge eines unter erhöhten hydraulischen Drücken erfolgenden Einspritzens bzw. Einpressens von schmelzeflüssigem bzw. viskosem thermoplastischen Kunststoff bilden sich in der Kavität 45 innere Drücke aus, durch welche die Auskleidung 25 auch in benachbart zu und zwischen den lokalen Press-Stellen 33 ausgebildeten Bereichen, ausgehend von ihrer ursprünglichen Dicke 34 auf einen Bruchteil dieser ursprünglichen Dicke 34 zusammengepresst wird. Bevorzugt wird die Auskleidung auch in diesen weiteren bzw. übrigen Bereichen auf eine Dicke 36 zusammengepresst, welche der Dicke 35 der durch die Stifte bzw. Kerne 34 mechanisch zusammengepressten Auskleidung 25 etwa entspricht. Dadurch wird ein fertiges Bauteil erhalten, das im Querschnitt in 2 gezeigt ist und bei dem die Auskleidung 25 in dem akustisch optimierten Bereich 29 eine etwa gleich bleibende Dicke 35, 36 aufweist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wirken die bei der Ausbildung bzw. Formgebung der Wand 31 durch das schmelzeflüssige bzw. viskose thermoplastische Kunststoffmaterial einwirkenden inneren Druckkräfte im Wesentlichen nur über die Außenseite 26 der Auskleidung 25 auf diese ein. Im Ausführungsbeispiel wirken diese inneren Druckkräfte auch noch über die Rand- bzw. Stirnflächen der Auskleidung 25 auf diese ein, nicht jedoch über die an dem Werkzeugkern 44 anliegende Innenseite 27 der Auskleidung 25.

20: Luftführungskanal
21: Eintrittsöffnung
22: Austrittsöffnung
23: Austrittsbereich
24: Längsabschnitt
25: Auskleidung/Vlies/Einleger
26: Außenseite von 25
27: Innenseite von 25
28: Innenfläche von 25
29: akustisch optimierter Bereich
30: Loch/Durchgangsloch
31: Wand
32: Durchmesser von 30
33: Press-Stelle
34: Dicke
35: Dicke
36: Dicke
40: Formwerkzeug
41: erste/obere Werkzeughälfte
42: zweite/untere Werkzeughälfte
43: Werkzeugstruktur/Stift/Kern
44: Werkzeugkern
45: Werkzeug-Hohlraum/Kavität
46: Zuführkanal/Anguss
49: (Auffang-)Raum
50: Raum
51: Pfeil/Luftströmungsrichtung
52: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 8215489 U1 [0002]

Claims

Schalldämpfungs-Luftführungskanal (20) für Klima- und/oder Belüftungsanlagen, insbesondere für Fahrzeuge bzw. in einem Fahrzeug, der wenigstens eine Austrittsöffnung (22) für Luft aufweist und der im Bereich der Austrittsöffnung (22) mit einer, vorzugsweise mit einem oder als ein Vlies gebildeten, Auskleidung (25) aus einem schallabsorbierenden Material versehen ist, die zumindest auf ihrer Außenseite (26) von einer, zumindest im Bereich der Auskleidung (25) mit Löchern (30) versehenen, vorzugsweise einen selbsttragenden Leitungsabschnitt ausbildenden, Wand (31) aus Kunststoff umgeben und an dieser befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (25) unmittelbar, vorzugsweise direkt, mit der Wand (31) stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist und/oder in einem Arbeitsgang mit der in einem Urformverfahren hergestellten Wand (31) mit der Wand (31) verbunden ist.
Schalldämpfungs-Luftführungskanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung auf ihrer Innen- und/oder Außenseite eine profilierte und/oder mit Noppen versehene Oberfläche aufweist.
Schalldämpfungs-Luftführungskanal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (25) zumindest auf ihrer Außenseite (26) porös und/oder offenzellig ausgebildet ist derart, dass der thermoplastische Kunststoff der Wand (31) die Auskleidung (25) zumindest in Teilbereichen bzw. teilweise durchsetzt.
Schalldämpfungs-Luftführungskanal nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (25) von dem thermoplastischen Kunststoff der Wand (31) nicht vollständig durchsetzt bzw. durchdrungen ist, so dass ihre Innenfläche (28) der Auskleidung (25) im Wesentlichen frei oder vollständig frei von dem thermoplastischen Kunststoff der Wand (31) ist.
Schalldämpfungs-Luftführungskanal nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff der Wand (31) innere Werkstoffstrukturen, beispielsweise Fasern, der Auskleidung (25) hintergreift.
Schalldämpfungs-Luftführungskanal nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (25) eine Dicke (35, 36) aufweist, die kleiner ist als 1,0 mm, vorzugsweise etwa 0,5 mm beträgt.
Schalldämpfungs-Luftführungskanal nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (25) auf eine Dicke (35, 36) zusammengepresst ist, die nur einen Bruchteil ihrer ursprünglichen Dicke (34) beträgt.
Schalldämpfungs-Luftführungskanal nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (30) der Wand (31) als Durchgangslöcher (30) gestaltet sind.
Schalldämpfungs-Luftführungskanal nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (30) der Wand (31) einen mittleren Durchmesser (32) oder einen minimalen Durchmesser von 1 bis 3 mm, vorzugsweise von 1,5 bis 2 mm, insbesondere von 1,8 bis 2 mm aufweisen.
Schalldämpfungs-Luftführungskanal nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (30) der Wand (31) konisch gestaltet sind.
Schalldämpfungs-Luftführungskanal nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest die im Bereich der Auskleidung (25) vorgesehenen Löcher (30) der Wand (31) zu der Auskleidung (25) hin im Querschnitt, vorzugsweise kontinuierlich, verjüngen.
Schalldämpfungs-Luftführungskanal nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die im Bereich der Auskleidung (25) vorgesehenen Löcher (30) der Wand (31) von der Auskleidung (25) überdeckt, vorzugsweise unmittelbar begrenzt, sind.
Verfahren zur Herstellung eines, vorzugsweise die Merkmale wenigstens eines der Ansprüche 1 bis 12 aufweisenden, Schalldämpfungs-Luftführungskanals (20) für Klima- und/oder Belüftungsanlagen, insbesondere für Fahrzeuge, vorzugsweise Kraftfahrzeuge, der wenigstens eine Austrittsöffnung (22) für Luft aufweist und der im Bereich der Austrittsöffnung (22) mit einer, vorzugsweise mit einem oder als ein Vlies gebildeten, Auskleidung (25) aus einem schallabsorbierenden Material versehen ist, die zumindest auf ihrer Außenseite (26) von einer mit Löchern (30) versehenen, vorzugsweise einen selbsttragenden Leitungsabschnitt ausbildenden, Wand (31) aus Kunststoff umgeben und an dieser befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (31) aus einem thermoplastischen Kunststoff in einem Urformverfahren, vorzugsweise im Spritzgieß- und/oder Spritzpress- und/oder Fliespressverfahren, hergestellt wird, wobei die Auskleidung (25) in einem Arbeitsgang während der Ausbildung bzw. Formgebung der Wand (31), vorzugsweise unmittelbar, insbesondere direkt, mit der Wand, vorzugsweise stoffschlüssig und/oder formschlüssig, verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (25) vor und/oder während der Ausbildung bzw. Formgebung der Wand (31) zumindest in Teilbereichen auf einen Bruchteil ihrer ursprünglichen Dicke (34) zusammengepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (25) durch mechanische Kräfte von die Ausbildung und/oder Form der Löcher (30) der Wand (31) bestimmenden Werkzeugstrukturen (43) eines Formwerkzeuges (40) an lokalen Press-Stellen (33) zusammengepresst wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (25) während der Ausbildung bzw. Formgebung der Wand (31) zumindest in Teilbereichen durch die dabei von dem schmelzeflüssigen bzw. viskosen Kunststoff-Material ausgeübten inneren Druckkräfte zusammengepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (25) durch mechanische Kräfte von die Ausbildung und/oder Form der Löcher (30) der Wand (31) bestimmenden Werkzeugstrukturen (43) eines Formwerkzeuges (40) an lokalen Press-Stellen (33) zusammengepresst wird und gleichzeitig oder nachfolgend in benachbart zu und/oder zwischen den lokalen Press-Stellen (33) angeordneten Bereichen durch die bei der Ausbildung bzw. Formgebung der Wand (31) auftretenden inneren Druckkräfte des schmelzeflüssigen bzw. viskosen Kunststoffmaterials zusammengepresst wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (25) vor und/oder während der Ausbildung bzw. Formgebung der Wand (31) derart zusammengepresst wird, dass die Löcher (30) der Wand (31) des fertig hergestellten Schalldämpfungs-Luftführungskanals (20), zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen, von der Auskleidung (25) unmittelbar begrenzt sind.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung (25) in dem fertig hergestellten Schalldämpfungs-Luftführungskanal (20) im Bereich der bzw. an den lokalen Press-Stellen (33) eine Dicke (35) aufweist, welche der Dicke (36) der Auskleidung (25) in den sich an die lokalen Press-Stellen (33) unmittelbar anschließenden Bereichen und/oder in den benachbart zu bzw. zwischen den lokalen Press-Stellen (33) angeordneten Bereichen etwa entspricht.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskleidung in dem fertig hergestellten Schalldämpfungs-Luftführungskanal im Bereich der bzw. an den lokalen Press-Stellen eine Dicke aufweist, die gegenüber umgebenden Bereichen der Auskleidung unterschiedlich, insbesondere kleiner ist.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 20, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) die Auskleidung (25) wird in ein geöffnetes Formwerkzeug (40) eingebracht, das einen Werkzeugkern (44) aufweist; b) die Auskleidung (25) wird mittels wenigstens eines Halte- und/oder Fixiermittels an bzw. auf dem Werkzeugkern (44) gegen Ablösen von und/oder Verschieben relativ zu dem Werkzeugkern (44) gehalten, c) das Kunststoffmaterial für die Wand – wird in das geöffnete Formwerkzeug eingebracht, das anschließend geschlossen wird, wodurch und/oder worauf die Wand geformt und in einem Arbeitsgang mit der Auskleidung verbunden wird und/oder – wird in das geschlossene Formwerkzeug (40) eingespritzt und/oder eingepresst, wodurch und/oder worauf die Wand (31) geformt und in einem Arbeitsgang mit der Auskleidung (25) verbunden wird.