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Die Erfindung betrifft einen Schalldämpfer, insbesondere für Druckluftanlagen von Fahrzeugen, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Schalldämpfers gemäß Oberbegriff des Anspruchs 7.
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An Druckluftanlagen von Kraftfahrzeugen, die beispielsweise der Energiebereitstellung für die Fahrzeugbremsen dienen, gibt es unerwünschte Geräuschemissionen, beispielsweise wenn die Druckluft am Ende eines Bremsvorgangs abgeblasen wird. Um diesen Geräuschemissionen entgegenzuwirken, werden die Luftauslässe derartiger Druckluftanlagen mit Schalldämpfern versehen.
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Bekannt sind Schalldämpfer, die einen Gewindenippel aufweisen, welcher ein Dämpfungselement trägt, das beispielsweise aus Sinterbronze oder gesintertem Kunststoffgranulat gefertigt ist. Die Druckluft wird beim Verlassen des Luftauslasses zwangsweise durch die Poren dieses Dämpfungselements geleitet, wodurch ein Großteil der den Schall verursachenden Energie der Druckluft abgebaut wird.
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Bekannt sind darüber hinaus auch Schalldämpfer bekannt, die ein Gehäuse aufweisen, worin ein Dämpfungselement angeordnet ist. Das Gehäuse ist bei einigen bekannten Schalldämpfern aus zwei Gehäuseteilen aufgebaut, die im Spritzgussverfahren aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt ist.
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Dabei kann das Dämpfungselement aus einem streifenförmigen Dämpfungsmaterial hergestellt, beispielsweise als ein aufgerollter Gestrickschlauch ausgeführt sein, der aus Kunststofffasern oder Kunststoffdrähten hergestellt sein kann, wobei zur Vergrößerung der schallabsorbierenden Oberfläche des Dämpfungselements auch die Verwendung von Fasern oder Drähten bekannt ist, deren Querschnitt nicht kreisförmig ist, sondern beispielsweise kreuzförmig. Auch die Kunststofffasern oder Kunststoffdrähte, aus denen der Gestrickschlauch hergestellt ist, können aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen.
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Nachteilig a den bekannten Schalldämpfern der beschriebenen Art ist, dass bereits das Einbringen des aufgerollten Dämpfungselements in das Gehäuse schwierig zu bewerkstelligen ist. Ebenso schwierig ist der Austausch des Dämpfungselements, wenn dieses verschmutzt sein sollte. Darüber hinaus ist ein solches Dämpfungselement kaum als einbaufertiges Ersatzteil verwendbar, weil es sich wegen der Elastizität des verwendeten Materials außerhalb des Gehäuses des Schalldämpfers von selbst abrollt.
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Zur Lösung dieser Probleme werden nachfolgend ein verbesserter Schalldämpfer sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung angegeben.
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Hierzu wird zunächst bei einem Schalldämpfer, der ein Gehäuse zur Aufnahme eines Dämpfungselements umfasst, wobei in dem Gehäuse ein Dämpfungselement angeordnet ist, das einen Wickel aus aufgerolltem streifenförmigem Dämpfungsmaterial aus Kunststofffasern oder Kunststoffdrähten umfasst und das Gehäuse ein Verbindungselement zur Verbindung des Schalldämpfers mit einem Luftauslass aufweist, vorgeschlagen, dass das äußere Ende des aufgerollten streifenförmigen Dämpfungsmaterials mit der nächstliegenden Windung des Wickels verbunden ist.
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Mit der nächstliegenden Windung des Wickels ist dabei die nächstkleinere Windung gemeint, auf der das äußere Ende des streifenförmigen Dämpfungsmaterials aufliegt. Durch die vorgeschlagene Verbesserung wird der Aus- und Einbau des Dämpfungselements stark vereinfacht. Darüber hinaus wird verhindert, dass sich der Wickel von selbst abrollt, so dass das Dämpfungselement als eigenständiges, kompaktes Bauelement oder Ersatzteil leichter handhabbar und lagerbar ist.
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Die Verbindung des äußeren Endes des aufgerollten streifenförmigen Dämpfungsmaterials mit der nächstliegenden Windung des Wickels kann dabei auf verschiedenen Wegen realisiert sein. Beispielsweise kann eine Metallklammer diese Verbindung herstellen, ein um den Wickel gelegter Reifen oder das Ende kann auf die nächstliegende Wicklung aufgeklebt werden. Insbesondere bei Dämpfungselementen, die aus aufgerolltem streifenförmigem Dämpfungsmaterial bestehen, das thermoplastisch ist, wie beispielsweise Gestrickschlauch aus Kunststofffasern oder Kunststoffdrähten, kann jedoch die Verbindung auch durch Verschweißen des äußeren Endes mit der nächstliegenden Windung, d.h. durch lokales Verschmelzen, erreicht werden, wie weiter unten noch näher erläutert wird.
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In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass auf mindestens einer Seite des Wickels die Kanten des aufgerollten streifenförmigen Dämpfungsmaterials miteinander verbunden sind.
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Auch dieses Merkmal trägt dazu bei, das Dämpfungselement kompakter und unempfindlicher gegen äußere Kräfte und damit einfacher handhabbar zu machen. Zusätzlich wird es bei verbundenen Kanten des Dämpfungselements möglich, das Gehäuse des Schalldämpfers mit größeren Öffnungen für das Entweichen der Druckluft zu versehen und damit leichter und kostengünstiger zu gestalten, oder gar das Gehäuse einseitig offen zu gestalten, weil das Dämpfungselement selbst stabil genug ist, um es nur einseitig mit dem Gehäuse zu verbinden.
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Diese Verbindung der Kanten des streifenförmigen Dämpfungsmaterials kann in ähnlicher Weise wie oben bereits für das freie Ende des streifenförmigen Dichtungsmaterials beschrieben erfolgen, wobei auch hier das lokale Verschmelzen durch Verschweißen der Kanten bei thermoplastischem Dämpfungsmaterial besonders einfach und kostengünstig ist, wie im Zusammenhang mit dem ebenfalls vorgeschlagenen Herstellungsverfahren noch näher erläutert wird.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse mindestens zwei Gehäuseteile umfasst, wobei das Verbindungselement an einem ersten Gehäuseteil angeordnet ist, ein zweites Gehäuseteil mit dem ersten Gehäuseteil unter Bildung eines Hohlraums zur Aufnahme des Dämpfungselements verbindbar ist und das Verbindungselement mit dem Hohlraum in kommunizierender Verbindung steht.
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Das Verbindungselement kann dabei beispielsweise als Rohrstutzen mit einem Außengewinde ausgeführt sein, so dass der Schalldämpfer schnell und einfach mit dem Luftauslass einer Druckluftanlage verbindbar ist. Diese Gestaltung entspricht der Konstruktion bekannter Schalldämpfer, wie oben bereits erläutert wurde. Werden diese zweiteiligen Gehäuse mit den beschriebenen Dämpfungselementen bestückt, so ist die Montage und Demontage und damit auch der Austausch eines Dämpfungselements im Reparaturfall gegenüber der bekannten Lösung deutlich vereinfacht.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste Gehäuseteil im Bereich des Verbindungselements ein in den Hohlraum ragendes erstes hohles Wickelkernelement mit mindestens einer Durchtrittsöffnung für Druckluft aufweist und das innere Ende des aufgerollten streifenförmigen Dämpfungsmaterials mit dem hohlen Wickelkernelement verbunden ist.
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Mit anderen Worten schließt sich an das außerhalb des Gehäuses angebrachte Verbindungselement ein in den Hohlraum hineinragendes, beispielsweise rohrförmiges und an seinem freien Ende offenes oder verschlossenes Wickelkernelement an, das eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen aufweist, durch welche im Betrieb des Schalldämpfers die in das Verbindungselement eintretende Druckluft in das Dämpfungselement eingeleitet wird. Ist das Wickelkernelement an seinem freien Ende verschlossen, d.h. sind Durchtrittsöffnungen nur an der Mantelfläche des Wickelkernelements vorgesehen, so kann die Druckluft nur in radialer Richtung in das Dämpfungselement eintreten. Das Wickelkernelement kann dabei an seinem Ende entweder selbst verschlossen sein oder ein zweites Gehäuseteil ist so mit dem Wickelkernelement verbunden, dass es dieses verschließt.
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Durch das vorgeschlagene Wickelkernelement und die Verbindung zwischen Dämpfungsmaterial und Wickelkernelement ist es bei entsprechender konstruktiver Gestaltung des ersten Gehäuseteils möglich, das Dämpfungsmaterial direkt auf das erste Gehäuseteil aufzuwickeln oder aufzurollen. Dadurch kann der Schalldämpfer einfacher und kostengünstiger hergestellt werden. Der Anfang des streifenförmigen Dämpfungsmaterials, beispielsweise eines Gestrickschlauchs aus thermoplastischen Kunststofffasern oder Kunststoffdrähten, wird an das Wickelkernelement angelegt und daran befestigt, beispielsweise durch Klemmen, Kleben oder Schweißen. Anschließend kann das Dämpfungsmaterial einfach zu einem Wickel aufgerollt werden, indem das erste Gehäuseteil in rotierende Bewegung versetzt wird.
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Wie oben bereits beschrieben, wird anschließend das äußere Ende des streifenförmigen Dämpfungsmaterials mit der nächstliegenden Windung des Wickels verbunden, und das Dämpfungselement ist fertiggestellt.
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Optional können anschließend noch die Kanten der nebeneinander liegenden Windungen des Wickels, die auf der vom ersten Gehäuseteil abgewandten Seite des Dämpfungselements miteinander verbunden werden, um die Festigkeit des Dämpfungselements zu erhöhen, wie auch bereits beschrieben wurde. Weiter optional kann anschließend ein zweites Gehäuseteil mit dem ersten Gehäuseteil so verbunden werden, dass das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil einen Hohlraum einschließen, in welchem das Dämpfungselement angeordnet ist.
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Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das zweite Gehäuseteil ein in den Hohlraum ragendes zweites hohles Wickelkernelement mit mindestens einer Durchtrittsöffnung für Druckluft aufweist.
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Auf diese Weise trägt das zweite Gehäuseteil das Dämpfungselement, das schließlich mit dem ersten Gehäuseteil, das das Verbindungselement aufweist, zum fertigen Schalldämpfer zusammengefügt wird. Es versteht sich, dass in diesem Fall bei der Herstellung des Schalldämpfers das Dämpfungsmaterial am Wickelkernelement des zweiten Gehäuseteils befestigt und anschließend das zweite Gehäuseteil in eine rotierende Bewegung versetzt wird, um das streifenförmige Dämpfungsmaterial zu einem Wickel aufzurollen.
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In einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Gehäuse spindelförmig ausgebildet ist mit zwei parallelen Begrenzungsflanschen, wobei die beiden Begrenzungsflansche durch mindestens ein hohles Wickelkernelement mit mindestens einer Durchtrittsöffnung für Druckluft miteinander verbunden sind.
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Mit anderen Worten weist entweder nur das erste Gehäuseteil ein Wickelkernelement auf oder nur das zweite Gehäuseteil weist ein Wickelkernelement auf oder beide Gehäuseteile weisen je ein Wickelkernelement auf und werden zusammengefügt, wobei die beiden Begrenzungsflansche parallel zueinander angeordnet sind, jedoch untereinander keine Verbindung haben. Die Verbindung zwischen erstem und zweitem Gehäuseteil erfolgt ausschließlich über das Wickelkernelement bzw. die beiden miteinander verbundenen Wickelkernelemente.
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Zur Herstellung des beschriebenen Schalldämpfers wird weiterhin ein verfahren vorgeschlagen, bei dem streifenförmiges Dämpfungsmaterial aus Kunststofffasern oder Kunststoffdrähten zu einem Wickel aufgerollt wird und anschließend das äußere Ende des aufgerollten streifenförmigen Dämpfungsmaterials mit der nächstliegenden Windung des Wickels verbunden wird.
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Dabei wird vorteilhaft das streifenförmige Dämpfungsmaterial am Ende des Aufrollvorgangs durch ein beheizbares Schneid-/Schweißwerkzeug vom Ausgangsmaterial abgetrennt und gleichzeitig mit der nächstliegenden Windung des Wickels verschmolzen.
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Zusätzlich kann das Verfahren so durchgeführt werden, dass nach der Herstellung des Wickels auf mindestens einer Seite des Wickels die Kanten des aufgerollten streifenförmigen Dämpfungsmaterials miteinander verbunden werden.
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Dies kann vorteilhaft dadurch erfolgen, dass ein beheizbares Schweißwerkzeug auf die Seite des Wickels, auf der die Kanten des aufgerollten streifenförmigen Dämpfungsmaterials miteinander zu verbinden sind, gepresst wird, so dass die Kanten des streifenförmigen Dämpfungsmaterials miteinander verschmelzen.
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Weiter zusätzlich kann das Verfahren so durchgeführt werden, dass der Anfang des streifenförmigen Dämpfungsmaterials mit einem Wickelkern des Gehäuses verbunden und anschließend das streifenförmige Dämpfungsmaterial direkt auf den Wickelkern aufgerollt wird.
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Vorteilhaft wird dabei der Anfang des streifenförmigen Dämpfungsmaterials durch ein beheizbares Schweißwerkzeug mit dem Wickelkern verschmolzen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen
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1 einen Gehäusedeckel eines aus dem Stand der Technik bekanten Schalldämpfers,
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2 einen Gehäusedeckel ohne und mit einem Dämpfungselement, wie er in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgeschlagen wird,
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3 ein erstes Ausführungsbeispiel des vorgeschlagenen Schalldämpfers im Querschnitt,
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4 ein zweites Ausführungsbeispiel des vorgeschlagenen Schalldämpfers im Querschnitt, und
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5 ein drittes Ausführungsbeispiel des vorgeschlagenen Schalldämpfers im Querschnitt.
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1 zeigt einen Gehäusedeckel eines bekannten Schalldämpfers, d.h. ein zweites Gehäuseteil 2, das Rastnasen 21 aufweist, um das zweite Gehäuseteil 2 mit einem hier nicht dargestellten ersten Gehäuseteil unter Bildung eines Hohlraums zur Aufnahme eines Dämpfungselements zu verbinden. Das zweite Gehäuseteil hat eine topfähnliche Form, die durch schlitzförmige Entweichöffnungen 22 für die Druckluft durchbrochen ist.
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Das zweite Gehäuseteil weist einen im wesentlichen durchgängigen Boden 23 auf und ist daher relativ massiv gefertigt, d.h. der Materialaufwand und damit die Kosten der Herstellung des zweiten Gehäuseteils 2 sind relativ groß.
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2 zeigt demgegenüber ein zweites Gehäuseteil 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auch dieses zweite Gehäuseteil 2 weist Rastnasen 21 zur Verbindung des zweiten Gehäuseteils 2 mit Ausnehmungen eines hier nicht dargestellten ersten Gehäuseteils unter Bildung eines Hohlraums zur Aufnahme eines Dämpfungselements auf.
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Es versteht sich jedoch, dass die Verbindung des zweiten Gehäuseteils 2 mit einem ersten Gehäuseteil nicht notwendig durch Rastnasen 21 eines ersten Gehäuseteils 1 und damit korrespondierend angeordneten Ausnehmungen eines zweiten Gehäuseteils erfolgen muss. Dies ist für die vorgeschlagenen Lösungsansätze auch völlig ohne Belang. Dem Fachmann sind andere Verbindungsmöglichkeiten hinlänglich bekannt, beispielsweise Verschraubungen der beiden Gehäuseteile, entweder direkt miteinander oder durch Schrauben, sowie weitere Verbindungsarten, die ohne weiteres ausgewählt werden können, ohne vom Sinn der vorgeschlagenen Lösung abzuweichen.
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Im Gegensatz zur bekannten Lösung ist dieses zweite Gehäuseteil 2 jedoch kein bis auf schlitzförmige Entweichöffnungen geschlossener Topf. Vielmehr wird der wesentliche Teil des zweiten Gehäuseteils 2 durch Stege 24 gebildet, die lediglich in einem mittleren Bereich miteinander verbunden sind, um ein Dämpfungselement zu umschließen und zu halten. Als Entweichöffnungen 22 dienen hier die deutlich größeren, von den Stegen 24 nicht überdeckten Bereiche.
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Konkrete Ausführungsformen des vorgeschlagenen Schalldämpfers sind jeweils im Querschnitt in den 3, 4 und 5 gezeigt.
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Bei den Ausführungsbeispielen der 3 und 4 weist das Gehäuse des Schalldämpfers je ein erstes Gehäuseteil 1 und ein zweites Gehäuseteil 2 auf, die jeweils durch Ausnehmungen 11 des ersten Gehäuseteils 1 und in die Ausnehmungen 11 eingreifende Rastnasen 21 des zweiten Gehäuseteils 2 miteinander verbunden sind. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist das Gehäuse hingegen einteilig ausgeführt und weist die Form einer Spindel auf.
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3 zeigt einen Schalldämpfer, der ein Gehäuse zur Aufnahme eines Dämpfungselements umfasst, das aus einem ersten Gehäuseteil 1 und einem zweiten Gehäuseteil 2 gebildet ist. In dem vom ersten Gehäuseteil 1 und zweiten Gehäuseteil 2 gebildeten Hohlraum 3 ist ein Dämpfungselement 4 angeordnet, das einen Wickel aus aufgerolltem streifenförmigem Dämpfungsmaterial aus Kunststofffasern oder Kunststoffdrähten umfasst. Das zweite Gehäuseteil umfasst ein Verbindungselement 12 in Form eines Rohrstutzens, welcher beispielsweise ein Gewinde zur Verbindung des Schalldämpfers mit einem Luftauslass aufweisen kann.
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Das äußere Ende des aufgerollten streifenförmigen Dämpfungsmaterials ist durch Verschweißen, d.h. lokales Verschmelzen, mit der nächstliegenden Windung des Wickels verbunden. Dadurch kann sich der Wickel nicht abrollen.
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Außerdem sind auf der vom ersten Gehäuseteil 1 abgewandten Seite des Wickels die Kanten des aufgerollten streifenförmigen Dämpfungsmaterials durch Verschweißen miteinander verbunden. Dieser verschweißte Bereich ist mit dem Bezugszeichen 41 gekennzeichnet.
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Das Verbindungselement 12, das an dem ersten Gehäuseteil 1 angeordnet ist, steht mit dem Hohlraum 3 in kommunizierender Verbindung. Hierzu sind im Boden des ersten Gehäuseteils 1 mehrere Durchtrittsöffnungen 14 angeordnet, durch die die Druckluft vom Verbindungselement 12 in das Dämpfungselement 4 eingeleitet wird.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in 4 gezeigt. Bei dem dortigen Schalldämpfer weist das erste Gehäuseteil 1 im Bereich des Verbindungselements 12 ein in den Hohlraum 3 ragendes hohles Wickelkernelement 13 mit einer Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 14 für die Druckluft auf.
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Das Dämpfungselement wird außerhalb des Gehäuses durch Aufwickeln eines streifenförmigen Dämpfungsmaterials vorgefertigt und anschließend in das Gehäuse eingesetzt. Das äußere Ende des aufgerollten streifenförmigen Dämpfungsmaterials ist durch Verschweißen mit der nächstliegenden Windung des Wickels verbunden. Dadurch kann sich der Wickel nicht abrollen. Außerdem sind die Kanten auf der vom ersten Gehäuseteil 1 abgewandten Seite des Wickels 4 durch Verschweißen miteinander verbunden.
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5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Bei diesem Schalldämpfer ist das Gehäuse 1 einteilig und spindelförmig ausgebildet. Zwischen zwei parallelen Begrenzungsflanschen 15 ist ein hohles Wickelkernelement 13 mit einer Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen 14 für die Druckluft angeordnet. Das hohle Wickelkernelement 13 ist mit dem Verbindungselement 12 verbunden.
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Das innere Ende des aufgerollten streifenförmigen Dämpfungsmaterials ist durch Verschweißen mit dem hohlen Wickelkernelement 13 verbunden. Das streifenförmige Dämpfungsmaterial aus Kunststofffasern oder Kunststoffdrähten wird zunächst mit dem hohlen Wickelkernelement 13 verschweißt, um es daran zu befestigen.
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Anschließend wird das streifenförmige Dämpfungsmaterial direkt auf dem hohlen Wickelkernelement 13 zu einem Dämpfungselement 4 in Form eines Wickels aufgerollt. Anschließend wird das äußere Ende des aufgerollten streifenförmigen Dämpfungsmaterials mit der nächstliegenden Windung des Wickels verbunden, so dass sich der Wickel nicht abrollen kann.
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Ein Verschweißen der Kanten des aufgerollten streifenförmigen Dämpfungsmaterials ist bei diesem Ausführungsbeispiel nicht notwendig, weil der Wickel 4 zwischen den beiden Begrenzungsflanschen 15 gehalten ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Gehäuseteil
- 11
- Ausnehmung
- 12
- Verbindungselement
- 13
- Wickelkernelement
- 14
- Durchtrittsöffnung
- 15
- Begrenzungsflansch
- 2
- zweites Gehäuseteil
- 21
- Rastnase
- 22
- Entweichöffnung
- 23
- Boden
- 24
- Steg
- 3
- Hohlraum
- 4
- Dämpfungselement
- 41
- Verbundene Kanten des Wickels
