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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Akustik-Kanalsegment für einen Ansaugluftkanal einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, einen Ansaugluftkanal und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Akustik-Kanalsegment, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines entsprechenden Akustik-Kanalsegments.
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Aus der
DE 10 2007 039 048 A1 ist ein Ansaugluftkanal für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Akustik-Kanalabschnitt bekannt, der ein extrudiertes Kunststoffrohr ist, in das poröse Dämpfungswandsegmente einextrudiert sind, so dass ihre axialen Stirnseiten stumpf auf Stoß mit den Rändern entsprechender Aussparungen des extrudierten Kunststoffrohrs verbunden werden. Die Porösität der Dämpfungswandsegmente liegt insbesondere in einem Bereich von einschließlich 10 μm bis einschließlich 40 μm.
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Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Kraftfahrzeug-Ansaugluftkanal zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Akustik-Kanalsegment mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 8 bis 10 stellen einen entsprechenden Ansaugluftkanal, ein entsprechendes Kraftfahrzeug bzw. ein entsprechendes Verfahren unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Brennkraftmaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und einen damit verbundenen Ansaugluftkanal auf, um der Brennkraftmaschine Luft zuzuführen. In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Ansaugluftkanal mehrteilig ausgebildet und weist ein Akustik-Kanalsegment auf, welches an einer oder beiden Stirnseiten mit einem weiteren Wandsegment stoff-, reib- und/oder formschlüssig verbunden ist, insbesondere durch Schweißen, vorzugsweise Heißplattenschweißen („Hot plate welding”), Kleben, Stecken und/oder Verrasten. Die mehrteilige Ausbildung vereinfacht in einer Ausführung die Herstellung, Montage und/oder Demontage, insbesondere einen Austausch, des Ansaugluftkanals oder einzelner Teile des Ansaugluftkanals.
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Ein oder zwei jeweils stirnseitig mit dem Akustik-Kanalsegment verbundene weitere Wandsegmente können in einer Ausführung aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polypropylen (PP), und/oder durch Blasformen hergestellt sein. Hierdurch kann in einer Ausführung ein Ansaugluftkanal mit vorteilhaften Gewichts-, Festigkeits-, Herstell- und/oder Dichtigkeitseigenschaften zur Verfügung gestellt werden.
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In einer Ausführung weisen ein oder zwei jeweils stirnseitig mit dem Akustik-Kanalsegment verbundene weitere Wandsegmente einen kleineren minimalen durchströmten Querschnitt auf als das Akustik-Kanalsegment. Hierdurch kann in einer Ausführung die den Kanal durchströmende Luft im Bereich des Akustik-Kanalsegments lokal entspannt und/oder verlangsamt und so dessen akustische Wirkung verbessert werden. Gleichermaßen können ein oder zwei jeweils stirnseitig mit dem Akustik-Kanalsegment verbundene weitere Wandsegmente einen größeren minimalen durchströmten Querschnitt aufweisen als das Akustik-Kanalsegment. Hierdurch kann in einer Ausführung die den Kanal durchströmende Luft im Bereich des Akustik-Kanalsegments lokal komprimiert und/oder beschleunigt und so dessen akustische Wirkung verbessert werden.
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In einer Ausführung ist das Akustik-Kanalsegment in Fahrzeughochrichtung gesehen tiefer bzw. bodennäher angeordnet als ein Rohlufteinlass des Ansaugluftkanals. Hierdurch kann eine Schalldämpfung in einer Ausführung vorteilhaft bodennah erfolgen.
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Insbesondere solche bodennahen Akustik-Kanalsegmente können, insbesondere bei einer Wasserdurchfahrt, erhöhten Belastungen ausgesetzt sein. Die aus der
DE 10 2007 039 048 A1 bekannte stumpfe Stoßverbindung der Dämpfungswandsegmente mit den Rändern entsprechender Aussparungen des extrudierten Kunststoffrohrs kann bei solchen Belastungen überlastet werden.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist daher ein Akustik-Kanalsegment für einen Ansaugluftkanal einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eine Wandungsanordnung mit einer, zwei oder mehr Wandungen und eine Dämpfungsanordnung mit einem, zwei oder mehr porösen Dämpfungswandsegmenten auf, welche jeweils in einer Aussparung der Wandungsanordnung angeordnet sind, die einen radial inneren und/oder einen radial äußeren Randflansch aufweist, an dem das Dämpfungswandsegment radial abgestützt ist.
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Durch die radiale Abstützung kann in einer Ausführung die Festigkeit bzw. Zuverlässigkeit der Verbindung der Dämpfungs- mit der Wandungsanordnung erhöht werden.
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In einer Ausführung kann die Wandungsanordnung zusätzlich ein oder mehrere Stegflansche aufweisen, die eine oder mehrere Aussparungen der Wandungsanordnung übergreifen und an dem bzw. denen sich ein oder mehrere Dämpfungswandsegmente der Dämpfungsanordnung radial abstützen. Hierdurch kann in einer Ausführung die Festigkeit bzw. Zuverlässigkeit der Dämpfungsanordnung und/oder der Verbindung der Dämpfungs- mit der Wandungsanordnung weiter erhöht werden.
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Die Wandungsanordnung ist bzw. wird nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung aus Kunststoff spritzgegossen, spritzgepresst oder formgepresst, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise aus PP. Dies kann in einer Ausführung gegenüber der Extrusion der
DE 10 2007 039 048 A1 die Gestaltungsfreiheit erhöhen und/oder die Herstellung komplexerer Konturen mit in Kanallängsrichtung variierenden Kanalquerschnitten ermöglichen bzw. erleichtern. Entsprechend weist in einer Ausführung das Akustik-Kanalsegment in Kanallängsrichtung in Größe und/oder Form variierende Kanalquerschnitte auf. Hierdurch kann in einer Ausführung das Akustik-Kanalsegment optimal an vorhandenen Bauraum und/oder gewünschte Akustikeigenschaften angepasst werden bzw. sein. In einer Ausführung kann die Dämpfungsanordnung in einer Querschnittserweiterung des Akustik-Kanalsegments angeordnet sein.
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Insbesondere zur Herstellung mittels Form- oder Spritzpressen bzw. -gießen kann die Wandungsanordnung in einer Ausführung zwei oder mehr Wandungen aufweisen, die stoff-, reib- und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind bzw. werden, insbesondere durch Schweißen, vorzugsweise Vibrationsschweißen („Vibration welding”), Kleben, Stecken und/oder Verrasten. Die mehrteilige Ausbildung kann gegenüber der Extrusion der
DE 10 2007 039 048 A1 die Gestaltungsfreiheit erhöhen und/oder die Herstellung komplexerer Konturen mit in Kanallängsrichtung variierenden Kanalquerschnitten ermöglichen bzw. erleichtern. Durch Vibrationsschweißen kann in einer Ausführung eine Verbindung zuverlässig und/oder kostengünstig hergestellt werden.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können ein oder mehrere Dämpfungswandsegmente der Dämpfungsanordnung in einer Form angeordnet werden, bevor in dieser Form eine oder mehrere Wandungen der Wandungsanordnung urgeformt werden. Die Dämpfungswandsegmente können dabei mit den Randflanschen ein- oder beidseitig bzw. radial innen und/oder außen umspritzt werden. Gleichermaßen können die Dämpfungswandsegmente auch nach einem Entformen der Wandung bzw. Wandungen der Wandungsanordnung von radial innen oder außen in die Aussparung(en) auf die Flansche aufgelegt und dort mit der Wandungsanordnung verschweißt oder verklebt werden, insbesondere vor oder nach einem Verbinden mehrerer Wandungen der Wandungsanordnung miteinander. Das Verschweißen oder – kleben kann gleichermaßen auch vor dem, insbesondere vollständigen, Entformen erfolgen, insbesondere durch Aufbringen eines Klebstoffs auf einem Rand der um –, insbesondere eingespritzten Dämpfungswandsegmente, oder durch Verschweißen mit der Wandung, die noch in einem Teil der Form angeordnet ist, um diese zu fixieren. Auf diese Weise kann in einer Ausführung die Herstellung und/oder Zuverlässigkeit der Verbindung der Dämpfungs- mit der Wandungsanordnung verbessert werden.
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In einer Ausführung beträgt die Porösität eines oder mehrerer, insbesondere aller Dämpfungswandsegmente der Dämpfungsanordnung, höchstens 200 μm und wenigstens 80 μm, insbesondere wenigstens 100 μm, vorzugsweise wenigstens 120 μm. Unter einer Porösität wird insbesondere in fachüblicher Weise eine minimale, maximale oder durchschnittliche Porengröße verstanden und hierzu ergänzend auf die
DE 10 2007 039 048 A1 verwiesen. Durch die größere Porösität kann gegenüber einer maximalen Porösität von 40 μm in der
DE 10 2007 039 048 A1 in einer Ausführung eine akustische Charakteristik des Akustik-Kanalsegments verbessert werden.
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Ein oder mehrere, insbesondere alle Dämpfungswandsegmente der Dämpfungsanordnung können in einer Ausführung aus Polyethylen (PE), PP und/oder Polyamid (PA) hergestellt werden bzw. sein, um in einer Ausführung eine akustische Charakteristik des Akustik-Kanalsegments zu verbessern. Sie können insbesondere gesintert und/oder als ein- oder mehrfach gekrümmtes Formteil hergestellt werden bzw. sein. Dies kann in einer Ausführung gegenüber der Extrusion der
DE 10 2007 039 048 A1 die Gestaltungsfreiheit erhöhen und/oder die Herstellung komplexerer Konturen mit in Kanallängsrichtung variierenden Kanalquerschnitten ermöglichen bzw. erleichtern.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
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1A, 1B, 1D ein Verfahren nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zum Herstellen eines Akustik-Kanalsegments nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
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2A–2D ein Verfahren nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung zum Herstellen des Akustik-Kanalsegments der 3;
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3 einen Ansaugluftkanal eines Kraftfahrzeugs mit einem Akustik-Kanalsegment nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Ansicht; und
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4 den Ansaugluftkanal der 1 in einer anderen perspektivischen Ansicht.
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3, 4 zeigen in unterschiedlichen perspektivischen Gesamtansichten einen Ansaugluftkanal eines Kraftfahrzeugs mit einem Akustik-Kanalsegment 5 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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Das Akustik-Kanalsegment ist an seinen beiden Stirnseiten (links, rechts in 3, 4) mit je einem weiteren blasgeformten Wandsegment 6.1 bzw. 6.2 durch Heißplattenschweißen verbunden. Das Wandsegment 6.1 weist einen kleineren minimalen durchströmten Querschnitt auf als das Akustik-Kanalsegment 5, das Wandsegment 6.2 einen größeren. Das Akustik-Kanalsegment 5 selbst weist in Kanallängsrichtung in Größe und Form variierende Kanalquerschnitte auf, insbesondere eine Querschnittserweiterung (links in 3, 4), in der eine nachfolgend erläuterte Dämpfungsanordnung angeordnet ist.
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Auf den dem Akustik-Kanalsegment 5 gegenüberliegenden Stirnseiten sind die beiden Wandsegmente 6.1, 6.2 mit weiteren Wandsegmenten (nicht dargestellt) verbunden, beispielsweise einem Filter-Kanalsegment oder einem Einsaugöffnungs-Kanalsegment. In einer in 3 gezeigten Einbaulage ist das Akustik-Kanalsegment 5 in Fahrzeughochrichtung tiefer angeordnet als ein Rohlufteinlass des Ansaugluftkanals, zu dem das nach oben gekrümmte Wandsegment 6.2 führt.
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Das Akustik-Kanalsegment 5 weist eine Wandungsanordnung mit zwei aus PP spritzgegossenen Wandungen 2 auf, die durch Vibrationsschweißen miteinander verbunden sind.
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In Aussparungen 2.1 der Wandungen die in einer in 1A, 1B, 1D dargestellten Ausführung einen radial inneren und einen radial äußeren Randflansch 2.2, 2.3 aufweisen, in einer in 2A bis 2D dargestellten Ausführung einen radial inneren oder einen radial äußeren Randflansch 2.2, sind poröse Dämpfungswandsegmente 1 einer Dämpfungsanordnung aus PP, PA und/oder PE angeordnet. Die Dämpfungswandsegmente 1 weisen eine Porösität zwischen 125 μm und 175 μm auf und sind durch Sintern als Formteile hergestellt. Sie stützen sich an den Randflanschen 2.2 bzw. 2.2 und 2.3 radial ab.
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Die Aussparungen 2.1 der beiden Wandungen 2 weisen jeweils einen Stegflansch 2.4 auf, der eine Aussparung der Wandungsanordnung übergreift und an dem die Dämpfungswandsegmente 1 sich ebenfalls radial abstützen.
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Die Figurenfolge 2A → 2B → 2C → 2D zeigt den Ablauf eines Verfahrens nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zum Herstellen des Akustik-Kanalsegments 5 anhand eines Teilschnitts durch eine Wandung 2 des Akustik-Kanalsegments 5.
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In einem ersten, in 2A dargestellten Schritt wird ein Dämpfungswandsegment 1 in einer zweiteiligen, trennbaren Form 3.1, 3.2 angeordnet. Anschließend wird in einem zweiten, in 2B dargestellten Schritt in der geschlossenen Form 3.1, 3.2 die Wandung 2 spritzgegossen. Dabei wird der umlaufende Randflansch 2.2 ausgebildet, indem das Dämpfungswandsegment 1 randseitig umspritzt wird. In gleicher Weise wird auch der Stegflansch 2.4 mit urgeformt (nicht dargestellt). In einem dritten, in 2C dargestellten Schritt wird die Wandung 2 durch Entfernen des in 2B oberen Teils 3.2 der Form zunächst teilweise entformt und, weiterhin in dem in 2B unteren Teil 3.1 der Form angeordnet, zusätzlich durch eine Schweißnaht 4 mit dem Dämpfungswandsegment 1 verbunden, die durch einen in 2C durch einen Pfeil angedeuteten Laserstrahl erzeugt wird. In einer Abwandlung kann das Verschweißen auch nach einem kompletten Entformen der Wandung 2 aus der Form 3.1, 3.2 erfolgen, entfallen oder durch ein Verkleben ersetzt sein. Gleichermaßen kann in einer Abwandlung das Dämpfungswandsegment 1 auch nach einem teilweisen oder kompletten Entformen der Wandung 2 in die Aussparung 2.1 ein- bzw. auf Rand- und Stegflansch 2.2, 2.4 aufgelegt und mit der Wandung 2 verschweißt oder verklebt werden. In einem vierten, in 2D dargestellten Schritt wird die Wandung 2 durch Entfernen des in 2B unteren Teils 3.1 der Form vollständig entformt und anschließend mit einer weiteren, in gleicher Weise hergestellten Wandung 2 durch Vibrationsschweißen zu dem Akustik-Kanalsegment 5 verbunden.
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Die Figurenfolge 1A → 1B → 1D zeigt den Ablauf eines Verfahrens nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung zum Herstellen des Akustik-Kanalsegments 5 anhand eines Teilschnitts durch eine Wandung 2 des Akustik-Kanalsegments 5. Zu dessen Erläuterung wird auf die vorgehende Beschreibung Bezug genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen. Gleiche bzw. einander entsprechende Elemente sind durch identische Bezugszeichen bezeichnet.
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In dem in 1B dargestellten Schritt wird wiederum die Wandung 2 spritzgegossen. Dabei werden radial innen (oben oder unten in 1B) und außen (unten oder oben in 1B) die umlaufenden Randflansche 2.2, 2.3 ausgebildet, indem das Dämpfungswandsegment 1 randseitig beidseitig umspritzt bzw. eingespritzt wird. Bei der Ausführung der Figurenfolge 1A → 1B → 1D entfällt ein Verschweißen, wie es in 2C dargestellt ist.
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Insbesondere kann das Dämpfungswandsegment
1, was im Schnitt der
1A bis
2D nicht erkennbar ist, als gekrümmtes Formteil hergestellt und in der Form
3.1,
3.2 angeordnet werden. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste
| 1 | Dämpfungswandsegment |
| 2 | Wandung |
| 2.1 | Aussparung |
| 2.2, 2.3 | Randflansch |
| 2.4 | Stegflansch |
| 3.1, 3.2 | Teil einer Form |
| 4 | Schweißnaht |
| 5 | Akustik-Kanalsegment |
| 6.1, 6.2 | Weiteres Wandsegment |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007039048 A1 [0002, 0009, 0013, 0014, 0016, 0016, 0017]
