DE102008041766A1

DE102008041766A1 - Akustischer Schalldämpfer für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE102008041766A1
Application number: DE102008041766A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Faust
Original assignee: Odenwald Chemie GmbH
Current assignee: Odenwald Chemie GmbH
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2009-07-02
Also published as: DE202007017661U1

Abstract

Akustischer Schalldämpfer für Verbrennungsmotoren, der im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist und einen mehrlagigen Aufbau aufweist, bei dem ein den Innenraum (5) des Rohres umgebender Innenmantel (1) und eine um diesen Innenmantel (1) herumgelegte Außenschicht (2) aus Schaumstoff bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (1) aus Weichschaum eines Volumengewichts zwischen 20 und 50 kg/m3 und die Außenschicht (2) aus Schwerschaum eines Volumengewichts zwischen 300 und 600 kg/m3 bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen akustischen Schalldämpfer für Verbrennungsmotoren mit einem mehrlagigen Aufbau und im Wesentlichen rohrförmiger Gestalt.
Bei derartigen bekannten Schalldämpfern sind folgende Einzelschichten übereinander gelegt:

– Gewebebahn,
– Federbänder,
– Schaumstoff,
– Außenfolie und
– angespritzte Gummimanschette.

Die Herstellung dieser Schalldämpfer ist jedoch verhältnismäßig umständlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Schalldämpfer zu vereinfachen und dadurch zur Kostenreduzierung beizutragen, ohne dass die akustischen Schalldämpfungs- und Schalldämmungseigenschaften wesentlich beeinträchtigt werden.
Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet und in den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausbildungen derselben beansprucht. Eine besondere Ausbildungsform ist in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Bei der Erfindung ist der Innenraum des Rohres von einem Innenmantel umgeben, um den eine Außenschicht herumgelegt ist. Dabei besteht das Material des Innenmantels aus Weichschaum und das Material der Außenschicht aus Schwerschaum. Bevorzugt werden für den Weichschaum solcher eines Raum- bzw. Volumengewichts zwischen 20 und 50 kg/m³ und für den Schwerschaum von 300 bis 500 kg/m³ – jeweils nach ISO 845 – gewählt.
Dabei empfiehlt es sich, den Weichschaum aus PUR (PREN) und/oder den Schwerschaum im Wesentlichen aus PE auszuwählen. Der Schwerschaum sollte tiefziehfähig sein.
Damit die Kombination aus Weichschaum und Schwerschaum gute Feder-Masse-Eigenschaft aufweist, was für die Schalldämpfung im akustischen Hörbereich vorteilhaft ist, empfiehlt es sich, für das Verhältnis der Schichtdicke des Innenmantels zur Schichtdicke des Außenmantels ein Mehrfaches von Eins, vorzugsweise das Doppelte, Vierfache oder 7-fache, zu wählen. Besonders bevorzugt beträgt die Schichtdicke des Innenmantels zwischen 7 und 15 mm und die des Außenmantels zwischen 2 und 5 mm.
Hinsichtlich der Zugfestigkeit wird bei Weichschaum eine solche (nach ISO 1728) von mindestens 90 kPa und bei Schwerschaum (nach ISO 1926) von mindestens 800 kPa empfohlen.
Die Kompressionshärte (40% Deformation nach ISO 3386) des Weichschaums sollte zwischen 2 und 5 kPa betragen.
Da derartige Schalldämpfer bevorzugt im Luftansaugtrakt von Verbrennungsmotoren, insbesondere Kraftfahrzeugmotoren, eingebaut werden und dort vor allem in Motornähe im Betrieb große Hitze herrscht, empfiehlt sich, den Innenmantel und/oder die Außenschicht mit einem flammenhemmenden und/oder flammenlöschenden Mittel zu versehen und/oder zu überziehen.
Der Innenmantel ist bevorzugt als Formteil ausgebildet. Auch die Außenschicht kann vorgeformt sein, kann aber z. B. auch im Tiefziehverfahren insbesondere in Form zweier Halbschalen hergestellt werden, die um den Innenmantel gelegt und an den längsverlaufenden Rändern insbesondere flanschartig zusammengefügt werden. Diese Randflansche dienen vielfach auch zur Befestigung des Schalldämpfers an anderen Aggregaten des oder neben dem Verbrennungsmotor.
Rings um den Innenmantel wird bevorzugt eine zweckmäßigerweise aus Federdraht bestehende Wendel gelegt, die trotz Biegbarkeit des Schalldämpfers dafür sorgt, dass der Schalldämpfer bei hohem Durchströmungsvolumen im Ansaugstrang nicht kollabiert.
Es empfiehlt sich, den Innenmantel – und zweckmäßigerweise auch die Außenschicht – mit einem ovalen Querschnitt auszubilden.
In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Beispiel für die Erfindung schematisch dargstellt. Dabei zeigen:
1 einen Querschnitt A-A längs der Querachse Q eines Schalldämpfer und
2 einen Querschnitt durch denselben Schalldämpfer.
Der Innenmantel 1 ist einteilig aus einem im Querschnitt ovalen Rohr hergestellt, das abschnittsweise – je nach der Länge des betreffenden Schalldämpfers – durchgetrennt wird. Um den Innenmantel 1 ist eine Wendel 4 aus Federstahldraht gelegt, deren wendelförmiger Verlauf (4') an zwei Stellen durch unterbrochene Linien lediglich angedeutet ist. Um den Innenmantel 1 und die Wendel 4 ist die Außenschicht 2 angeordnet. Diese besteht gemäß 2 aus zwei Halbschalen 2a, 2b, die an den längsverlaufenden Rändern vorstehende Leisten aufweisen und nach dem Zusammenfügen dort zusammengeklemmt, zusammengeschweißt oder anderweitig verbunden werden, so dass längsverlaufende Flansche 2c zu beiden Seiten entstehen.
Die Schichtdicke D1 des Innenmantels 1 beträgt bei diesem Beispiel 10 mm, während die Schichtdicke D2 des Außenmantels 2 bei diesem Beispiel 3 mm beträgt.
Der freie Querschnitt des Hohlraums 5 weist in der Querrichtung Q einen Radius R₁Q von 20 mm auf, während der entsprechende Radius R₁L in Längsrichtung L 45 mm beträgt. Es können auch andere Querschnittsformen, z. B. quadratisch, rechteckförmig, kreisförmig, gewählt werden.
Der Innenmantel 1 besteht aus Polyurethanschaum auf Ätherbasis, und zwar einer flammenhemmenden Gattung, die sogar noch flammlöschende Eigenschaften aufweisen sollte. Das Volumengewicht beträgt bei diesem Beispiel 28 kg/m³ und die Zugfestig keit 120 kPa. Die Bruchgrenze beträgt nach ISO 1798 mindestens 130%, bevorzugt 150%.
Für den Außenmantel wird ein Polyethylen (PE) mit einer Bruchgrenze (nach ISO 1926) von mindestens 25%, insbesondere 40%, verwendet. Das Volumengewicht beträgt bei diesem Beispiel 400 kg/m³ und die Zugfestigkeit beträgt bei diesem Beispiel 900 kPa.
Es hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Schalldämpferelement trotz des vereinfachten Aufbaus aus wenigen Einzelbauteilen die akustische Wirksamkeit in etwa im gleichen Maße gewährleistet wie die bisher bekannten, aus einer größeren Anzahl von Einzelteilen bestehenden Schalldämpfer. Bei der Erfindung kann auf die so genannte „Folienverhautung" vollständig verzichtet werden. Infolgedessen wird nicht nur eine Kostenreduktion, sondern auch eine Gewichtsverminderung erreicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ISO 845 [0006]
- ISO 1728 [0009]
- ISO 1926 [0009]
- ISO 3386 [0010]
- ISO 1798 [0021]
- ISO 1926 [0022]

Claims

Akustischer Schalldämpfer für Verbrennungsmotoren, der im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist und einen mehrlagigen Aufbau aufweist, bei dem ein den Innenraum (5) des Rohres umgebender Innenmantel (1) und eine um diesen Innenmantel (1) herumgelegte Außenschicht (2) aus Schaumstoff bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (1) aus Weichschaum eines Volumengewichts zwischen 20 und 50 kg/m³ und die Außenschicht (2) aus Schwerschaum eines Volumengewichts zwischen 300 und 600 kg/m³ bestehen.
Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Weichschaum im Wesentlichen aus PUR besteht.
Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerschaum im Wesentlichen aus PE besteht.
Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke (D1) des Innenmantels (1) das Mehrfache der Schichtdicke (D2) der Außenschicht (2) beträgt.
Schalldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke (D1) des Innenmantels (1) zwischen 7 und 15 mm beträgt.
Schalldämpfer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke (D2) des Außenmantels (2) zwischen 2 und 5 mm beträgt.
Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit (nach ISO 1798) des Weichschaumes mindestens 90 kPa beträgt.
Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit (nach ISO 1926) des Schwerschaums mindestens 800 kPa beträgt.
Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (1) und/oder die Außenschicht (2) mit einem flammenhemmenden und/oder flammenlöschenden Mittel versehen und/oder überzogen sind.
Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (1) und/oder die Außenschicht (2) als Formteile ausgebildet sind.
Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (2) im Tiefziehverfahren hergestellt ist.
Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (2) aus zwei Halbschalen (2a, 2b) besteht, die am längsverlaufenden Rand der beiden Halbschalen (2a, 2b) in Form eines längsverlaufenden Flansches (2c) zusammengefügt sind, der von den Halbschalen nach außen absteht.
Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (1) formgeschnitten und mit einer Wendel (4) umwickelt ist.
Schalldämpfer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendel (4) aus Federdraht besteht.
Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmantel (1) einen ovalen Querschnitt aufweist.
Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zum Einbau in den Luftansaugtrakt von Verbrennungsmotoren ausgebildet bzw. zugerüstet ist.