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Die
Erfindung betrifft eine Steckverbindung für Rohr- und Schlauchleitungen,
insbesondere Ladeluftleitungen, umfassend: einen Stutzen und einen mit
dem Stutzen verbindbaren Stecker.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung für Rohr-
und Schlauchleitungen dahingehend zu verbessem, dass nach außen abstrahlende
Störgeräusche verringert
werden, wobei die Steckverbindung eine möglichst kompakte Gestalt aufweisen
soll.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch die Steckverbindung
für Rohr- und
Schlauchleitungen, insbesondere Ladeluftleitungen, nach Anspruch
1, umfassend einen Stutzen und einen mit dem Stutzen verbindbaren
Stecker, wobei der Stutzen und der Stecker derart verbindbar sind, dass
sie im verbundenen Zustand einen Schalldämpfer bilden. Dieser Schalldämpfer umfasst
vorzugsweise mindestens einen im wesentlichen schalldichten Resonanzraum,
den Stutzen und Stecker gemeinsam definieren und der von einem die
Steckverbindung überbrückenden
Leitungsdurchgang her zugänglich
ist. Dadurch verringert die erfindungsgemäße Steckverbindung nach außen abstrahlende
Störgeräusche und
weist eine besonders kompakte Gestalt auf. Die erfindungsgemäße Steckverbindung
erweist sich als besonders wirkungsvoll zur Dämpfung von Pulsationsgeräuschen eines
Turboladers, die durch unvermeidbare Ungleichmäßigkeiten an drehenden Teilen
des Turboladers entstehen. Aufgrund des integrierten Schalldämpfers ist
die erfindungsgemäße Steckverbindung
kompakter und preiswerter als eine herkömmliche Steckverbindung mit
gesondertem bzw. externem Schalldämpfer.
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Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beansprucht.
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Erfindungwesentlich
ist, dass der Stutzen und der Stecker derart verbindbar sind, dass
sie im verbundenen Zustand einen Resonanzraum zur Schalldämpfung nach
dem λ/4-Prinzip
bilden. Diese Art der Schalldämpfung
erweist sich für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung als besonders effektiv.
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Es
kann sich auch als nützlich
erweisen, wenn der Stecker einen mit dem Stutzen verbindbaren Hauptkörperabschnitt
und mindestens ein Schalldämpfermodul
aufweist. Dadurch ist der Stecker funktional auslegbar. Der Hauptkörperabschnitt
ist vorzugsweise zur Verbindung des Stecker mit einer Rohr- bzw.
Schlauchleitung ausgelegt und dahingehend optimiert. Vorzugsweise
umfasst der Hauptkörperabschnitt
eine Aufnahme, in welche ein Endabschnitt der Rohr- bzw. Schlauchleitung
einsteckbar und gegenüber
dem Hauptkörperabschnitt
festlegbar ist. Das Schalldämpfermodul
beeinflusst durch seinen Aufbau und seine Formgebung die Schalldämpfungseigenschaften
erheblich, und kann dahingehend ausgelegt und optimiert werden,
dass bevorzugte Schallfrequenzen gedämpft werden.
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Es
kann sich als praktisch erweisen, wenn der Hauptkörperabschnitt
und das Schalldämpfermodul
verbindbar, vorzugsweise verrastbar sind. Dadurch kann der Stecker
leicht mit einem für
den spezifischen Anwendungsfall passenden Schalldämpfermodul
ausgerüstet
werden. Vorzugsweise ist der Stecker modular aufgebaut, wobei die
Hauptkörperabschnitte
und die Schalldämpfermodule
untereinander austauschbar sind, so dass über eine vereinheitlichte Schnittstelle
verschiedene Hauptkörperabschnitte mit
verschiedenen Schalldämpfermodulen
im wesentlichen schalldicht kombiniert werden können. Im Verbindungszustand
können
der Hauptkörperabschnitt
und das Schalldämpfermodul
fest, vorzugsweise kraftschlüssig
und/oder formschlüssig
verbunden sein. Dadurch kann verhindert werden, dass der Hauptkörperabschnitt
und das Schalldämpfermodul auch
bei Einwirkung großer
Kräfte
voneinander getrennt werden. Es ist aber auch möglich, dass der Hauptkörperabschnitt
und das Schalldämpfermodul integral
ausgebildet sind. Dadurch kann verhindert werden, dass der Hauptkörperabschnitt
und das Schalldämpfermodul
auch bei Einwirkung besonders großer Kräfte voneinander getrennt werden
und die Herstellung kann vereinfacht werden. Die Verbindung wird
derart bewerkstelligt, dass eine ausreichende Schalldichtheit des
Schalldämpfers
gewährleistet
ist.
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Es
kann vorteilhaft sein, wenn der Stecker mindestens zwei Schalldämpfermodule
und/oder mindestens zwei Resonanzräume aufweist. Dadurch kann
die Dämpfungswirkung
des Schalldämpfers nach
Bedarf eingestellt und verbessert werden.
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Es
kann nützlich
sein, wenn zwei Schalldämpfermodule
verbindbar, vorzugsweise verrastbar sind. Dadurch kann der Stecker
beliebig erweitert werden und leicht mit weiteren für den spezifischen Anwendungsfall
passenden Schalldämpfermodulen aufgerüstet werden.
Vorzugweise werden zwei Schalldämpfermodule
fest, vorzugsweise kraftschlüssig
und/oder formschlüssig,
verbunden, so dass verhindert werden kann, dass sich die Schalldämpfermodule
auch bei Einwirkung großer
Kräfte voneinander
lösen.
Die Verbindung wird derart bewerkstelligt, dass eine ausreichende
Schalldichtheit des Schalldämpfers
gewährleistet
ist.
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Es
kann praktisch sein, wenn die Schalldämpfermodule entlang einer Leitungsachse
reihen- bzw. kettenförmig anordenbar
sind. Dadurch ist der Platzbedarf für die Schalldämpfermodule äußerst gering.
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Es
kann von Vorteil sein, wenn zwei Schalldämpfermodule derart verbindbar
sind, dass sie im verbundenen Zustand einen Resonanzraum bilden. Dadurch
können
die Schalldämpfermodule
besonders kompakt angeordnet werden. Die benachbarten Schalldämpfermodule
definieren vorzugsweise jeweils einen Abschnitt der Resonanzraumwand.
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Es
kann sich auch als hilfreich erweisen, wenn die Steckverbindung
derart mit der Rohr- bzw. Schlauchleitung
koppelbar ist, dass sich mindestens ein Resonanzraum im Inneren
der Rohr- bzw. Schlauchleitung befindet. Dadurch kann der vorhandene
Raum im Inneren der Rohr- bzw. Schlauchleitung optimal ausgenutzt
werden. Der integrierte Schalldämpfer
nimmt – über das
Volumen einer herkömmlichen,
gattungsgemäßen Steckverbindung
hinaus – keinen
zusätzlichen
Raum in Anspruch, so dass die erfindungsgemäße Steckverbindung auch zum
Beispiel bei bestehenden Motoranordnungen nachrüstbar ist.
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Es
kann sich auch als vorteilhaft erweisen, wenn ein Schalldämpfermodul
eine doppelwandige, vorzugsweise eine doppelzylindrische, Struktur
aufweist. Ein Schalldämpfermodul
umfasst beispielsweise einen Innenwandabschnitt, einen Außenwandabschnitt
und einen Zwischenabschnitt, wobei der Innenwandabschnitt und der
Außenwandabschnitt über den
Zwischenabschnitt verbunden sind. Diese Doppelwandstruktur des Schalldämpfermoduls
erweist sich bei geringem Materialaufwand und Gewicht als besonders
steif und formstabil.
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Es
kann auch von Vorteil sein, wenn ein Schalldämpfermodul ein offenes Ende
und ein geschossenes Ende aufweist. Als offenes Ende wird das Ende
des Schalldämpfermoduls
bezeichnet, zu welchem sich der Außenwandabschnitt ausgehend von
dem Zwischenabschnitt in axialer Richtung des Schalldämpfermoduls
erstreckt. Als geschlossenes Ende wird das Ende des Schalldämpfermoduls
bezeichnet, an welchem der Außenwandabschnitt
in axialer Richtung des Schalldämpfermoduls
mit dem Zwischenabschnitt abschließt. In der Regel weist der Innenwandabschnitt
beidseitig einen geringen Überstand über den
Zwischenwandabschnitt auf. Der Innenwandabschnitt kann allerdings
aber auch bündig mit
dem Zwischenwandabschnitt abschließen und nur einen einseitigen Überstand
aufweisen. Vorzugsweise wird das offene Ende des Schalldämpfermoduls
dem Stutzen und/oder einem benachbarten Schalldämpfermodul zugewandt, so dass
in Verbindung mit dem jeweils benachbarten Element ein Resonanzraum
ausgebildet wird.
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Es
kann sich auch als vorteilhaft erweisen, wenn der Stecker mindestens
zwei Resonanzräume zur
Dämpfung
unterschiedlicher Frequenzen aufweist. Dadurch lässt sich die Dämpfungswirkung
der Steckverbindung gezielt auf die spezifischen Anforderungen abstimmen
und der Anwendungsbereich der Schlauchverbindung wird erheblich
erweitert.
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Es
kann von Vorteil sein, wenn der Schalldämpfer Frequenzen im Bereich
1200 Hz bis 5000 Hz, vorzugsweise im Bereich 1500 Hz bis 4000 Hz, bevorzugt
im Bereich 1800 Hz bis 3000 Hz dämpft. Dadurch
können
Frequenzen gedämpft
werden, die durch das menschliche Gehör wahrgenommen und als besonders
störend
empfunden werden. Die genannten Frequenzen treten häufig im
Bereich automobiler Anwendungen auf. Bei einer Turboladerdrehzahl
von 300 000 U/min kann die Frequenz eines zu dämpfenden Störgeräuschs beispielsweise bis zu
5 000 Hz betragen.
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Es
kann günstig
sein, wenn ein Resonanzraum durch eine Zugangsöffnung von einem Leitungsdurchgang
her zugänglich
ist. Dadurch können nach
außen
abstrahlende Störgeräusche verringert werden.
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Es
kann sich auch als praktisch erweisen, wenn zumindest eine der folgenden
Anforderungen erfüllt
ist: a) ein Resonanzraum ist durch eine Zugangsöffnung von einem Leitungsdurchgang
her zugänglich,
wobei die Zugangsöffnung
eine Spaltöffnung
mit einem Spaltmaß zwischen
1 mm und 20 mm ist; b) eine axiale Länge eines Resonanzraums entlang
einer Leitungsachse beträgt
zwischen 15 mm und 50 mm; c) der Stecker ist mit einer Rohr- bzw. Schlauchleitung
verbindbar, deren Innendurchmesser zwischen 30 mm und 75 mm beträgt; d) ein
Leitungsdurchgang weist einen Innendurchmesser zwischen 15 mm und
60 mm auf; e) die Gesamtlänge des
Steckers beträgt
zwischen 50 mm und 130 mm. Diese geometrischen Abmessungen haben
sich in der Praxis als besonders vorteilhaft herausgestellt.
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1 zeigt
eine Schnittansicht zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steckverbindung.
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Die
Erfindung betrifft eine Steckverbindung für Rohr- und Schlauchleitungen
zum Transport gasförmiger
Medien, insbesondere Ladeluftleitungen, umfassend einen Stutzen 1 und
einen mit dem Stutzen 1 verbindbaren Stecker 2,
wobei der Stutzen 1 und der Stecker 2 derart verbindbar
sind, dass sie im verbundenen Zustand einen Schalldämpfer bilden. Dieser
Schalldämpfer
umfasst mindestens einen im wesentlichen schalldichten Resonanzraum 4 zur Schalldämpfung nach
dem λ/4-Prinzip.
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Die
erfindungsgemäße Steckverbindung wird
nachstehend mit Bezug auf die 1 beschrieben. 1 zeigt
eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Steckverbindung.
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Die
Steckverbindung gemäß 1 dient dem
Anschluss einer Ladeluftleitung an einen Turbolader. Der Stutzen 1 wird
vorzugsweise mit dem Turbolader verbunden und der Stecker 2 wird
vorzugsweise mit der Ladeluftleitung verbunden. Eine Leitungsdurchgang 5 erstreckt
sich entlang einer Leitungsachse L durch die gesamte Steckverbindung und
ist von einem gasförmigen
Medium, zum Beispiel Ladeluft, durchströmbar. Der grundlegende Aufbau und
die Funktionsweise einer Steckverbindung für Ladeluftleitungen sind aus
dem Stand der Technik bekannt.
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Die
Verbindung des Stutzens 1 mit dem Stecker 2 wird
dadurch bewerkstelligt, dass eine U-förmige
Rastfeder 6 (1) durch Aussparungen in einer
Mantelfläche
des Steckers 2 in eine zwischen Rastschultern ausgebildete
Nut eingebracht wird, so dass der Stutzen 1 und der Stecker 2 formschlüssig verbunden
sind.
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Der
Stutzen 1 hat die Form einer im wesentlichen zylindrischen
Hülse,
an deren Außenumfang die
Rastschultern angeformt sind, und umfasst einen laderseitigen Anschlussabschnitt 11 mit
zylindrischer Außenfläche 111 und
zylindrischer Innenfläche 112, und
einen leitungsseitigen Anschlussabschnitt 12 mit zylindrischer
Außenfläche 121 und
zylindrischer Innenfläche 122 (1).
Der Durchmesser der zylindrischen Innenfläche 112 ist kleiner
als der Durchmesser der zylindrischen Innenfläche 122.
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Der
Stecker 2 hat ebenfalls die Form einer im wesentlichen
zylindrischen Hülse
und umfasst einen mit dem Stutzen 1 verbindbaren Hauptkörperabschnitt 21 sowie
zumindest ein Schalldämpfermodul 22.
Der Hauptkörperabschnitt 21 und
das Schalldämpfermodul 22 sind
im wesentlichen schalldicht verbindbar, zum Beispiel verrastbar,
so dass sie sich in verbundenem Zustand kraftschlüssig und/oder formschlüssig in
Eingriff befinden. Die Schnittstelle zwischen dem Hauptkörperabschnitt 21 und
dem Schalldämpfermodul 22 ist
standardisiert, so dass unterschiedliche Hauptkörperabschnitte 21 (zum
Beispiel für
unterschiedliche Leitungsdurchmesser) mit unterschiedlichen Schalldämpfermodulen 22 (zum Beispiel
für unterschiedliche
Dämpfungsfrequenzen) gekoppelt
werden können.
Falls erwünscht,
können der
Hauptkörperabschnitt 21 und
das Schalldämpfermodul 22 allerdings
auch integral bzw. einteilig ausgebildet sein.
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Der
Hauptkörperabschnitt 21 des
Steckers 2 ist im Wesentlichen zylindrisch und doppelwandig ausgebildet,
und umfasst eine Innenwand 211 sowie eine Außenwand 212.
Ein doppelwandiger und endseitig geschlossener Abschnitt des Hauptkörperabschnitts 21 erstreckt
sich im Verbindungszustand (1) über die
Rastschultern des Stutzens 1. Ein doppelwandiger und endseitig
offener Abschnitt des Hauptkörperabschnitts 21 bildet
eine Aufnahme 213 zum Anschließen einer Rohr- bzw. Schlauchleitung an
den Stecker 2. Die Rohr- bzw.
Schlauchleitung ist bis zu einem Anschlag 214 in die Aufnahme 213 einschiebbar.
In der Innenwand 211, die der zylindrischen Außenfläche 121 des
Stutzens 1 zugewandt ist, ist eine ringförmige Nut
eingebracht, um einen Gummi-Dichtring 3 aufzunehmen, der
den Stutzen 1 und den Stecker 2 gegeneinander
abdichtet.
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Das
Schalldämpfermodul 22 weist
eine doppelwandige bzw. doppelzylindrische Struktur mit einem offenen
und einem geschlossenen Ende auf, und umfasst einen Innenwandabschnitt 221,
einen Außenwandabschnitt 222 und
einen Zwischenabschnitt 223. Der Innenwandabschnitt 221 und
der Außenwandabschnitt 222 sind
im wesentlichen zylindrisch und im wesentlichen konzentrisch ausgebildet, und
sind über
den Zwischenabschnitt 223 verbunden. Im verbundenen Zustand
von Stecker 2 und Stutzen 1 ist das Schalldämpfermodul 22 konzentrisch
zu einer Leitungsachse L angeordnet. Das offene Ende des Schalldämpfermoduls 22 ist
dem Stecker 1 zugewandt.
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Der
Stecker 2 umfasst im Ausführungsbeispiel gemäß 1 mehrere
Schalldämpfermodule 22 und
Resonanzräume 4.
Die Schalldämpfermodule 22 sind
untereinander im wesentlichen schalldicht verbindbar bzw. verrastbar,
und befinden sich im verbundenen Zustand kraftschlüssig und
formschlüssig in
Eingriff. Die Schalldämpfermodule 22 sind
entlang der Lei tungsachse L reihen- bzw. kettenförmig angeordnet, wobei jeweils
zwei benachbarte Schalldämpfermodule 22 einen
Resonanzraum 4 bilden. Der Innenwandabschnitt 221 eines
Schalldämpfermoduls 22 ist
zumindest abschnittsweise radial innerhalb eines Resonanzraums 4 und
radial außerhalb
des Leitungsdurchgangs 5 angeordnet. Die Innenwandabschnitte 221 der
Schalldämpfermodule 22 haben
jeweils identische Durchmesser aber unterschiedliche Längen. Ebenso
haben die Außenwandabschnitte 222 der
Schalldämpfermodule 22 jeweils
identische Durchmesser und unterschiedliche Längen. Durch Abstimmung der
Längen
der Innenwandabschnitte 221 und der Längen der Außenwandabschnitte 222 werden
zwischen benachbarten Schalldämpfermodulen 22 Resonanzräume 4 und Ringspaltöffnungen
unterschiedlicher Länge
und Größe ausgebildet,
um eine Schalldämpfung
für unterschiedliche
Frequenzen nach dem λ/4-Prinzip
zu bewerkstelligen.
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Die
Schnittstellen der Schalldämpfermodule 22 untereinander
sind standardisiert, so dass der Stecker 2 beliebig und
bedarfsgerecht um zusätzliche
Schalldämpfermodule 22 erweitert
werden kann. Ein Schalldämpfermodul 22 ist
mit seinem offenen Ende auf das geschlossene Ende eines benachbarten
Schalldämpfermoduls 22 derart
aufgeschoben und aufgesteckt, dass die Außenwandabschnitte 222 der
benachbarten Schalldämpfermodule 22 im Presssitz übereinander
liegen und kraftschlüssig
verbunden sind. Zusätzlich
sind die übereinander
liegenden Außenwandabschnitte 222 der
benachbarten Schalldämpfermodule 22 gegeneinander
vercrimpt, wobei zum Beispiel ein Teil des Außenwandabschnitts 222 eines
Schalldämpfermoduls 22 in
den Außenwandabschnitt 222 des
benachbarten Schalldämpfermoduls 22 eingedrückt ist,
um die Schalldämpfermodule 22 formschlüssig zu
verbinden. Die Verbindung benachbarter Schalldämpfermodule 22 wird
derart bewerkstelligt, dass eine ausreichende Schalldichtheit gewährleistet
ist.
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Erfindungsgemäß werden
der Stutzen 1 und der Stecker 2 derart verbunden,
dass sie im verbundenen Zustand einen im wesentlichen schalldichten Resonanzraum 4 zur
Schalldämpfung
nach dem λ/4-Prinzip
bilden. Der Stecker 2 bildet dabei einen ersten Resonanzraumwandabschnitt 41 und
der Stutzen 1 bildet einen zweiten Resonanzraumwandabschnitt 42.
Der Resonanzraum 4 zwischen Stutzen 1 und Stecker 2 ist
durch eine ringspaltförmige
Zugangsöffnung
zwischen Stutzen 1 und Stecker 2 vom Leitungsdurchgang 5 her
zugänglich.
Bei zwei benachbarten Schalidämpfermodulen 22 verbleibt ein
Ringspalt zwischen den Innenwandabschnitten 221 der benachbarten
Schalldämpfermodule 22, durch
welchen der zwischen den benachbarten Schaildämpfermodulen 22 ausgebildete
Resonanzraum 4 vom Leitungsdurchgang 5 her zugänglich ist. Der
Resonanzraum 4 zwischen Stutzen 1 und Ste cker 2 wird
definiert durch einen ersten Resonanzraumwandabschnitt 41 und
einen zweiten Resonanzraumwandabschnitt 42.
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Unterschiedliche
Schalldämpfermodule 22 sind
zur Dämpfung
unterschiedlicher Schallfrequenzen vorgesehen. Der Stecker 2 weist
vorzugsweise mindestens zwei Resonanzräume 4 zur Dämpfung unterschiedlicher
Frequenzen auf, so dass beim Transport eines gasförmiges Mediums
durch die Steckverbindung bevorzugte Frequenzen im Bereich 1200
Hz bis 5000 Hz, vorzugsweise im Bereich 1500 Hz bis 4000 Hz, bevorzugt
im Bereich 1800 Hz bis 3000 Hz gedämpft werden. Die erreichbaren
Dämpfungen
hängen
stark von der Kombination der unterschiedlichen Geometrieparameter,
insbesondere der Größe der Resonanzräume 4 und
der Größe der Zugangs-
bzw. Ringspaltöffnungen
ab.
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Als
besonders effektiv hat sich eine Steckverbindung erwiesen, welche
zumindest eine der folgenden Anforderungen erfüllt:
Die Zugangsöffnung ist
eine Ringspaltöffnung
mit einem Spaltmaß zwischen
1 mm und 20 mm;
Eine axiale Länge eines Resonanzraums 4 entlang einer
Leitungsachse L beträgt
zwischen 15 mm und 50 mm;
Der Stecker 2 ist mit einer
Rohr- bzw. Schlauchleitung verbindbar, deren Innendurchmesser zwischen 30
mm und 75 mm beträgt;
Der
Leitungsdurchgang 5 weist einen Innendurchmesser zwischen
15 mm und 60 mm auf; und
Die Gesamtlänge des Steckers 2 beträgt zwischen 50
mm und 130 mm.
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Zur
bestimmungsgemäßen Anwendung
wird die Steckverbindung mit einer als Ladeluftleitung ausgebildeten
Rohr- bzw. Schlauchleitung derart verbunden, dass sich die Schalldämpfermodule 22 im Inneren
der Ladeluftleitung befinden.
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Grundsätzlich sind
alle Teile der Steckverbindung, das heißt Stutzen 1, Stecker 2 einschließlich des
Hauptkörperabschnitts 21 und
der Schalldämpfermodule 22 aus
Stahl gefertigt. Es ist auch denkbar, wenigstens einen Teil der
Steckverbindung zumindest abschnittsweise aus Kunststoff oder einem
anderen geeigneten Material zu fertigen.
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Erfindungsgemäß ist ein
Schalldämpfer
nach dem λ/4-Prinzip
in den leitungsseitigen Anschluss bzw. Stecker 2 einer
als Steckverbindung ausgebildeten Ladeluftkupplung integriert. Der
Schalldämpfer ist
modular aus einer oder mehreren Kammern bzw. Resonanzräumen 4 aufgebaut,
was eine breitbandige Dämpfung
mit hoher Dämpfungsrate
im Frequenzbereich 1200 Hz bis 5000 Hz, vorzugsweise im Bereich
1500 Hz bis 4000 Hz, bevorzugt im Bereich 1800 Hz bis 3000 Hz ermöglicht.
Die Dämpfungsfrequenzen
und Dämpfungsraten
sind nach Anforderung einstellbar. Der laderseitige Stutzen 1 bildet
in Verbindung mit dem Stecker 2 die erste Kammer bzw. den
ersten Resonanzraum 4 des Schalldämpfers, weshalb der Schalldämpfer eine
besonders kompakte Gestalt aufweist. Insgesamt ermöglicht die Konstruktion
eine besonders kostengünstige
Herstellung.