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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Strömungsberuhigung, insbesondere in einem Lüftungssystem eines Fahrzeugs, sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung.
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Zur Belüftung oder Klimatisierung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sind Lüftungsanlagen bzw. Lüftungssysteme bekannt. Diese weisen einen oder mehrere Luftkanäle auf, die kalter oder warmer Luft durchströmt werden. Während des Betriebs der Anlage kann es in den luftführenden Bauteilen zu Geräuschentwicklungen kommen, die innerhalb des Fahrzeugs wahrgenommen und als störend empfunden werden können. Teilweise können solche Störgeräusche so prominent bzw. hörbar sein, dass sie aus der allgemeinen Geräuschkulisse herausstechen und ortbar sind. Durch Veränderungen im Automobilbau, z. B. durch das Vorsehen von Start-Stopp-Funktionen; oder bei Elektrofahrzeugen steigen die akustischen Anforderungen auch an die Lüftungs- bzw. Klimatechnik im Fahrzeug.
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Die Geräusche werden innerhalb des Luftkanals bzw. luftführenden Bauteils unter anderem durch hohe Luftgeschwindigkeiten innerhalb des Kanals erzeugt, die Strömungsgeräusche zur Folge haben können. Zur Klimatisierung des Fahrzeugs sind bestimmte Mindestvolumenströme erforderlich. Laminare Strömungen sind in den Lüftungsanlagen von Fahrzeugen eher nicht zu realisieren.
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Die Luftströme in den luftführenden Bauteilen, bei derzeitigen Serienlösungen meist Blasform- oder Spritzgusskanäle, und deren Akustik werden im Stand der Technik mittels Strömungsbildern simuliert. Basierend auf der Simulation werden dann in die Luftkanäle an geeigneten Stellen, soweit möglich, Leitlamellen eingebracht. Durch die Leitlamellen können die Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb des Kanals angeglichen werden.
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Des Weiteren ist bekannt, die Wände der Luftkanäle innen an geeigneten Stellen mit schallabsorbierenden Akustikpads aus Vlies oder Schaum zu belegen.
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Es zeigt sich jedoch, dass bei erhöhten Anforderungen an die Akustik die bekannten Maßnahmen häufig keine zufriedenstellenden Lösungen bieten, d. h. akustisch nicht ausreichend wirksam sind. Die Blasform- oder Spritzgusskanäle haben ein hohes Gewicht. Die Montage von Leitlamellen ist insbesondere bei Schaumkanälen sehr aufwendig. Eine Verwendung von Akustikpads an den Kanalinnenflächen hat den Nachteil, dass diese teuer sind und die Anbringung einen erheblichen Zusatzaufwand bedeutet. Zudem ist viel Fläche als Absorptionsfläche notwendig.
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Die
DE 10 2009 032 597 A1 betrifft eine Luftausströmeinrichtung für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs sowie eine mit einer entsprechenden Luftausströmeinrichtung ausgestattete Kraftfahrzeug-Belüftungseinrichtung.
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Die
DE 10 2008 061 363 A1 betrifft eine Luftkanalanordnung für Fahrzeuge, bei der ein Filter zu Reduzierung von Lärm über den ganzen Frequenzbereich an einem in einem Fahrzeug installierten Luftkanal angebracht ist, wodurch Lärm, der beim Ansaugen von Außenluft in das Fahrzeug von einem anfänglichen Startbetrieb bis zu einem laufenden Hochgeschwindigkeitsbetrieb erzeugt wird, effektiv reduziert wird.
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Die
DE 1 536 802 A betrifft eine montagefertige Filtervorrichtung für feste, flüssige oder gasförmige Stoffe in oder an Ein- oder aus Austrittsöffnungen in Befestigungswänden, vorzugsweise von Kraftfahrzeugen und sonstigen Verkehrsmitteln oder Räumen, wobei die Vorrichtung aus mehreren, eine Einheit bildenden Teilen besteht.
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Die
DE 20 2008 003 552 U1 betrifft einen Dämmstoff für die vollständige oder teilweise Absorption von Schwingungen im Frequenzbereich von ein 1 Hz bis 16000 Hz, insbesondere einen Schaumstoff.
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Die
DE 32 20 023 A1 betrifft einen schallgedämpften Strömungskanal, bei dem die Wände aus einem Verbund eines elastischen thermoplastischen, überwiegend geschlossenzelligen, Schaumstoff als äußere Schicht und einem offenzelligen elastischen Weichschaumstoff als innere Schicht gebildet sind.
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Die
GB 2 464 746 A und die
US 3 677 300 A betreffen ebenfalls Strömungskanalanordnungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Geräuschentwicklung in luftführenden Bauteilen eines Lüftungssystems eines Fahrzeugs effizient und kostengünstig zu reduzieren.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie der Verwendung eines Akustikschaumes und/oder Akustikvlieses gemäß Anspruch 10.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Strömungsberuhigung umfasst mindestens einen Luftkanal, mindestens einen Einlassbereich des Luftkanals und mindestens einen Auslassbereich des Luftkanals. In dem Einlassbereich und/oder in dem Auslassbereich und/oder in einem mittleren Abschnitt des Luftkanals ist ein von Luft durchströmbarer Akustikschaum und/oder Akustikvlies angeordnet. Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß, einen Akustikschaum und/oder ein Akustikvlies zur Beruhigung und/oder zur Vergleichmäßigung einer durch einen Luftkanal einer Lüftungsanlage (Lüftungssystem) eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, strömenden Luftströmung zu verwenden, wobei der Akustikschaum und/oder das Akustikvlies in einem Einlassbereich und/oder in einem Auslassbereich und/oder in einem mittleren Abschnitt des Luftkanals angeordnet und von der Luft durchströmt wird.
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Ein erster Grundgedanke der Erfindung besteht darin, ein Akustikelement (Akustikschaum und/oder Akustikvlies) in einem Luftkanal eines Fahrzeuglüftungssystems anzuordnen, welches im Gegensatz zu bekannten Lösungen von der Luft durchströmt wird. Die Luft gelangt also durch das Akustikelement in den Luftkanal hinein und/oder durch das Akustikelement aus dem Luftkanal heraus und/oder strömt innerhalb des Luftkanals durch das Akustikelement. Es wurde festgestellt, dass der Volumenstrom durch ein geeignetes Akustikelement in einem Bereich gehalten werden kann, der die bei Lüftungsanlagen von Fahrzeugen vorgesehenen Einleitgeschwindigkeiten in den Fahrzeuginnenraum gewährleistet bzw. ermöglicht. Gleichzeitig ist das durchströmte Akustikelement akustisch besonders wirksam. Das luftdurchlässige Akustikelement füllt den Querschnitt des Luftkanals vorzugsweise vollständig aus (vollflächige Belegung des Luftkanals im Querschnitt).
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Ein zweiter Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, als Akustikelement einen Akustikschaum und/oder ein Akustikvlies zu verwenden. Der Akustikschaum bzw. das Akustikvlies übernimmt also die Funktion der bekannten Leitlamellen und bewirkt eine Beeinflussung der Strömung, insbesondere eine Beruhigung der Strömung. Hierunter wird insbesondere eine Herabsetzung der Turbulenz (Luftverwirbelung) der Strömung verstanden. Durch den Einsatz des Akustikelements im durchströmten Luftkanal wird ein stark turbulenter Luftstrom in einen leicht turbulenten Luftstrom bzw. weniger turbulenten Luftstrom gewandelt. Die turbulente Strömung wird also beruhigt. Dies verändert die Frequenz der Schallemission in einen angenehmeren Wahrnehmungsbereich, insbesondere zu einer tieferen Frequenz. Der Effekt lässt sich insbesondere im Einlassbereich des Kanals und/oder auch im Auslassbereich, grundsätzlich aber auch in einem dazwischenliegenden Bereich oder Abschnitt des Kanals erreichen. Unter einem Einlass- bzw. Auslassbereich des Luftkanals wird insbesondere ein axialer Endabschnitt des Luftkanals verstanden, beispielsweise mit einer axialen Länge von maximal 5 cm, maximal 10 cm oder maximal 15 cm, oder mit einer axialen Länge von maximal 2 %, maximal 5 % oder maximal 10 % der Gesamtlänge des Luftkanals. Der Einlass- bzw. Auslassbereich kann eine vom mittleren Abschnitt des Luftkanals abweichende Form, insbesondere einen abweichenden Querschnitt, aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Akustikschaum (geschäumtes Material mit Poren) ein PUR-Schaum, insbesondere auf Ester- oder Etherbasis. Ein solcher Schaum hat eine besonders gute akustische Wirkung beim Durchströmen durch Luft, so dass ein vergleichsweise dünnes Akustikelement (kurze durchströmte Länge) für eine gute akustische Wirksamkeit ausreichend sein kann.
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Der Akustikschaum weist erfindungsgemäß eine Dichte (nach DIN EN ISO 845) von 20 bis 50 kg/m3, auf. Dieser Dichtebereich hat sich als vorteilhaft gezeigt, da durch die offenporige Zellstruktur eine ausreichende Durchströmung gewährleistet wird.
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Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der Akustikschaum eine Stauchhärte (nach DIN EN ISO 3386-1) von 1 bis 10 kPa, vorzugsweise 2,5 bis 7 kPa, aufweist. Dadurch kann ein dauerhafter formschlüssiger Einbauzustand gewährleistet werden. Zudem erleichtert der angegebene Bereich die Montage des Schaumelements.
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Es ist vorteilhaft, dass der Akustikschaum eine Zugfestigkeit (nach ISO 1798) von mindestens 30 kPa, insbesondere mindestens 50 kPa, aufweist. Dadurch wird gewährleistet, dass der Akustikschaum bei der Montage nicht beschädigt wird und im Dauereinsatz im Luftstrom stabil bleibt.
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Der Akustikschaum weist vorzugsweise eine Bruchdehnung (nach ISO 1798) von mindestens 30%, insbesondere mindestens 50%, auf. Dieser Bereich hat sich als vorteilhaft gezeigt, da die Beschädigungsgefahr des Akustikschaums bei der Montage verringert werden kann und der Akustikschaum im Dauereinsatz im Luftstrom stabil bleibt.
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Der Akustikschaum weist vorzugsweise 10 bis 100 Poren pro Inch (PPI), besonders bevorzugt 10 bis 60 Poren pro Inch (PPI), auf. Dieser Bereich hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, da eine besonders gute akustische Wirkung bei einem niedrigen Druckverlust realisiert werden kann. Der Porendurchmesser beträgt vorzugsweise mindestens 0,025 mm und/oder maximal 2,5 mm, insbesondere 0,025 bis 2,5 mm.
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Zur Realisierung eines für eine Lüftungsanlage eines Fahrzeugs geeigneten Druckverlustes ist es erfindungsgemäß, dass der Akustikschaum eine Luftdurchlässigkeit (nach DIN EN ISO 9237) von mindestens 1500 l/m2s; vorzugsweise mindestens 2000 l/m2s, insbesondere mindestens 2500 l/m2s, bei 0,5 bar und 10 mm Dicke aufweist.
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Der Akustikschaum kann mit einem Flammschutzmittel ausgerüstet bzw. versehen sein.
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Das Akustikvlies bzw. der Vliesstoff ist vorzugsweise aus Polyester, Polypropylen oder Melamin gebildet. Die Stoffe haben sich bei ihrer Durchströmung als besonders geeignet und wirksam zur Akustikverbesserung bzw. Strömungsberuhigung gezeigt. Das Akustikvlies kann thermisch und/oder mechanisch gebunden bzw. verfestigt sein.
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Vorzugsweise weist das Akustikvlies ein Flächengewicht von 50 bis 2000 g/m2, insbesondere 100 bis 1500 g/m2, auf.
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Eine gute Optimierung zwischen Druckverlust und akustischer Wirksamkeit ergibt sich, wenn das Akustikvlies eine Dicke von 1 bis 300 mm, vorzugsweise 1 bis 150 mm, insbesondere 10 bis 100 mm, aufweist. Eine weitere bevorzugte Dicke des Akustikvlieses liegt bei 1 bis 10 mm, vorzugsweise etwa 3 mm.
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Innerhalb eines luftführenden Bauteils bzw. Luftkanals ergeben sich aufgrund gegebener Strömungsbedingungen häufig unterschiedliche Luftgeschwindigkeiten über den Querschnitt. Zur Vergleichmäßigung der Luftgeschwindigkeiten ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Akustikschaum und/oder das Akustikvlies über den Querschnitt unterschiedliche Luftdurchlässigkeiten aufweist. Unter einer Vergleichmäßigung der Luftgeschwindigkeiten wird hierbei insbesondere eine Angleichung der Luftgeschwindigkeiten über den Querschnitt der Luftströmung verstanden.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Akustikschaum und/oder das Akustikvlies über den Querschnitt unterschiedliche Dicken aufweist. Die Dicke des Akustikschaums bzw. Akustikvlieses ändert sich also in Richtung quer zur Durchströmungsrichtung. Hierdurch ist der Druckverlust in Querschnittsrichtung unterschiedlich bzw. ändert sich über den Querschnitt, so dass die aus dem Akustikelement austretende Strömung eine gleichmäßigere Geschwindigkeitsverteilung aufweist, als die in das Akustikelement eintretende Strömung.
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Eine weitere Möglichkeit, die Strömungsgeschwindigkeiten zu vergleichsmäßigen, besteht darin, dass in den Akustikschaum/oder das Akustikvlies mehrere Öffnungen oder Ausnehmungen eingebracht sind und dass die Anzahl der Öffnungen bzw. Ausnehmungen und/oder die Größe der Öffnungen bzw. Ausnehmungen über den Querschnitt unterschiedlich ist. Je größer die Öffnungsfläche der Öffnungen (Anzahl und/oder Durchmesser), desto geringer der Druckverlust. Es ist auch möglich, eine über den Querschnitt sich ändernde Dicke des Akustikelements mit unterschiedlichen Öffnungen zu kombinieren.
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Die Öffnungen oder Ausnehmungen in dem Akustikelement können Durchgangslöcher sein, die sich in Durchströmungsrichtung durch das Akustikelement erstrecken, das heißt das Akustikelement vollständig durchsetzen. In anderen Worten durchdringen die Durchgangslöcher das Akustikelement über seine gesamte Höhe bzw. Dicke in Strömungsrichtung des Luftstroms. Derartige Durchgangslöcher können in einfacher Weise durch Ausschneiden oder Ausstanzen in das Akustikelement eingebracht werden. Die Form bzw. der Querschnitt der Durchgangslöcher kann dabei an die gewünschte Strömungsbeeinflussung angepasst sein. So können beispielsweise unterschiedliche Größen und/oder Formen von Durchgangslöchern vorhanden sein. Die Längsachsen der Durchgangslöcher können parallel zueinander verlaufen oder auch zumindest teilweise nicht-parallel (beispielsweise windschief), um eine geeignete Strömungsbeeinflussung zu erreichen. Das Akustikelement ist also vorzugsweise gelocht, insbesondere ein gelochter Akustikschaum und/oder ein gelochtes Akustikvlies.
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Auch ist es möglich, dass die Ausnehmungen oder Öffnungen als Hohlräume im Inneren des Akustikelements geformt sind, die über die Poren des Akustikschaums bzw. die Zwischenräume zwischen Fasern des Akustikvlieses durchströmbar, also mit der Umgebung verbunden, sind. Die Hohlräume sind dabei größer als die durch das Aufschäumen gebildeten Poren des Akustikschaums bzw. die naturgemäßen Zwischenräume zwischen den Fasern des Akustikvlieses. Unter „Öffnungen oder Ausnehmungen“ versteht die vorliegende Erfindung also Löcher, die das Akustikelement durchdringen, und/oder Hohlräume im Inneren des Akustikelements, die von außen nicht zwingend sichtbar sein müssen.
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Der Akustikschaum und/oder das Akustikvlies weist vorzugsweise in Umfangsrichtung eine symmetrische Außenkontur auf. Das Akustikelement kann dadurch in unterschiedlichen Drehpositionen in den Luftkanal eingebaut werden, so dass die Ausrichtung des Akustikelements an ein gegebenes, insbesondere ungleichmäßiges (zu vergleichmäßigendes) Strömungsprofil angepasst werden kann. Das Akustikelement ist insbesondere derart geformt, dass es in unterschiedlichen Winkelstellungen um eine zentrale Achse in dem Luftkanal angeordnet werden kann.
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Es ist des Weiteren bevorzugt, dass der Einlassbereich und/oder der Auslassbereich des Luftkanals, in welchem der Akustikschaum/oder das Akustikvlies angeordnet ist, ein gegenüber einem mittleren Abschnitt verbreiterter Bereich ist. Besonders bevorzugt ist es, dass der Einlassbereich und/oder der Auslassbereich durch einen sich verjüngenden oder erweiternden Kanalabschnitt (Rohrabschnitt) gebildet ist, dass der Akustikschaum/oder das Akustikvlies in dem sich verjüngenden oder erweiternden Kanalabschnitt angeordnet und entsprechend dem Kanalabschnitt verjüngend oder erweiternd geformt ist. Der Luftkanal umfasst vorzugsweise einen zylinderförmigen (rohrförmigen) mittleren Abschnitt angrenzend an den Einlassbereich und/oder den Auslassbereich. Der Akustikschaum bzw. das Akustikvlies weist vorzugsweise eine Querschnittserstreckung oder Breite auf, die größer ist als die Querschnittserstreckung bzw. Breite des mittleren Abschnitts des Luftkanals. Die Strömung im Einlassbereich und/oder im Auslassbereich ist durch den größeren Querschnitt langsamer als im mittleren Abschnitt. Bereits dies führt zu einer Herabsetzung der Turbulenz. Außerdem reduziert sich der Druckverlust in dem Akustikschaum bzw. Akustikvlies. In einer bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass sich der Akustikschaum bzw. das Akustikvlies in Strömungs- bzw. Axialrichtung gesehen nur innerhalb eines Teilbereichs des verbreiterten Kanalabschnitts bzw. des sich verjüngenden oder erweiternden Kanalabschnitts befindet. Das Akustikelement füllt den verbreiterten Kanalabschnitt also in Axialrichtung nicht vollständig aus. Hierbei kann die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung, insbesondere im Auslassbereich, durch eine Kanalerweiterung bereits vor Erreichen des Akustikschaums bzw. Akustikvlieses herabgesetzt werden. Alternativ kann eine vollflächige Ausfüllung des erweiterten Kanalabschnitts am Einlass- oder Auslassbereich des Luftkanals vorgesehen sein. Im Querschnitt ist der Luftkanal bevorzugt vollflächig mit dem Akustikelement belegt.
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Eine weitere akustische Verbesserung kann dadurch erreicht werden, dass der Luftkanal eine aus Schaummaterial und/oder Vliesmaterial gebildete Innenumfangsfläche aufweist. Die Innenumfangsfläche des Luftkanals kann beispielsweise mit einem Schaummaterial (Schaumstoff) und/oder Vliesmaterial (Vlies), insbesondere vollständig ausgekleidet sein. Auch ist es möglich, dass der Luftkanal insgesamt aus Schaummaterial bzw. Vliesmaterial geformt ist. Das Schaummaterial bzw. Vliesmaterial bildet hierbei die tragende Struktur des Luftkanals. Die Kombination eines aus Schaumstoff gebildeten Luftkanals mit einem durchströmten Akustikschaum und/oder Akustikvlies ist besonders effektiv. Zudem lässt sich ein durchströmtes Akustikelement aus Schaumstoff und/oder Vlies besonders gut in einem Schaumstoffkanal befestigen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Akustikelement (Akustikschaum und/oder Akustikvlies oder ggf. auch ein Gewebe) über ein axiales Ende des Luftkanals gestülpt und insbesondere aufgrund seiner Elastizität an dem Luftkanal fixiert/befestigt ist. Das vorzugsweise elastische Akustikelement (Akustikschaum und/oder Akustikvlies und/oder Akustikgewebe) kann hierbei insbesondere nach Art einer Strumpfhose über die Öffnung des Luftkanals gestülpt oder gezogen sein. Beispielsweise kann ein gelochtes Akustikvlies mit einer Dicke von beispielsweise etwa 3 mm strumpfhosenartig über die Öffnung gezogen sein.
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Zur Erzielung geeigneter Luftgeschwindigkeiten für eine Klimatisierung des Fahrzeugs ist es bevorzugt, dass der Luftkanal (insbesondere dessen mittlerer Abschnitt) eine Querschnittsfläche von 3 cm2 bis 180 cm2, vorzugsweise 20 cm2 bis 180 cm2 und/oder einen Durchmesser von 20 mm bis 150 mm, vorzugsweise 50 bis 150 mm, aufweist.
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Das Verhältnis der mittleren Dicke (durchströmte Länge) des Akustikelements zum Durchmesser des Luftkanals beträgt vorzugsweise 0,2 bis 2, insbesondere 0,5 bis 1. Der Durchmesser des Luftkanals, insbesondere des mittleren Abschnitts des Luftkanals, ist bei einem nicht-kreisrunden Luftkanal ggf. ein mittlerer oder gemittelter Durchmesser (bspw. Durchmesser einer Kreisfläche mit identischer Querschnittsfläche).
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Das Verhältnis der Austrittsöffnung (Querschnitt des Luftkanals am distalen Ende bzw. am Ausgang) zum Durchmesser des mittleren Abschnitts des Luftkanals (gleichbleibender Querschnitt bzw. zylindrischer Abschnitt des Luftkanals) beträgt vorzugsweise 1,05 bis 2, insbesondere 1,05 bis 1,5, besonders bevorzugt 1,1 bis 1,2.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand beispielhafter Ausführungsformen, weiche in den beiliegenden, schematischen Figuren dargestellt sind, weiter beschrieben. In den Figuren zeigt:
- 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
- 3 eine bevorzugte Ausführungsform eines Akustikschaums zur Anordnung in einem Luftkanal.
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Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Strömungsberuhigung, welche ein Teil einer Lüftungsanlage oder eines Lüftungssystems (beispielsweise einer Klimaanlage) eines Fahrzeugs ist. Die Vorrichtung 10 umfasst einen insgesamt rohrförmigen Luftkanal 20, welcher im Betrieb der Vorrichtung 10 von Luft durchströmt wird und durch einen in der Figur nicht explizit dargestellten Einlassbereich, einen insbesondere zylindrischen mittleren Abschnitt 22 (Mittenabschnitt) sowie einen Auslassbereich 26 gebildet wird. Der Auslassbereich 26 ist gegenüber dem mittleren Abschnitt 22 verbreitert und ist in der dargestellten Ausführungsform durch einen sich kontinuierlich erweiternden Abschnitt definiert (Kanalaufweitung). Der Öffnungsdurchmesser des Luftkanals 20 nimmt also im Auslassbereich 26, insbesondere kontinuierlich, zu. Der Einlassbereich kann in entsprechender Weise geformt sein, wobei der Öffnungsdurchmesser dann in Strömungsrichtung, insbesondere kontinuierlich, abnimmt.
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Der mittlere Abschnitt 22 weist vorzugsweise einen konstanten Durchmesser 24 auf. Im Verlauf des Auslassbereichs 26 vergrößert sich der Durchmesser bis zum Öffnungsdurchmesser 29 (Auslassdurchmesser, Öffnungsquerschnitt) an der Auslassöffnung 28. Der Durchmesser der Auslassöffnung 28 ist also größer als der Durchmesser 24 des mittleren Abschnitts 22.
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Im sich erweiternden Auslassbereich 26 des Luftkanals 20 ist ein Akustikelement 30 angeordnet, das von der durch den Luftkanal 20 strömenden Luft durchströmt wird. Das Akustikelement 30 erstreckt sich entlang der gesamten Querschnittsfläche des Luftkanals 20 bzw. des Auslassbereichs 26.
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Das Akustikelement 30 ist in der dargestellten Ausführungsform ein Akustikschaum 32, insbesondere ein Polyurethan-Schaum (PUR-Schaum). Der Akustikschaum 32 ist ein vorgefertigtes Schaumelement, welches in den Luftkanal 20 eingesetzt wird. Hierzu umfasst der Luftkanal 20 einen Aufnahmeraum für das Akustikelement 30 und vorzugsweise Mittel zum formschlüssigen Halten des Akustikelements 30. Beispielsweise können hierzu geeignete Vorsprünge und/oder Rücksprünge in der Innenwandung des Luftkanals 20 vorgesehen sein. Grundsätzlich ist aber auch eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise ein Verkleben, des Akustikelements 30 möglich.
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Der Akustikschaum 32 umfasst eine Vielzahl von Poren 34, die bei der Herstellung des Akustikschaums 32 durch das Aufschäumen gebildet werden. Bei dem Akustikschaum 32 handelt es sich um einen luftdurchlässigen, offenporigen Schaum. Die Poren 34 sind also miteinander verbunden, so dass Luft durch den Akustikschaum 32 strömen kann.
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Der Akustikschaum 32 weist eine Anströmfläche 38 und eine Abströmfläche 40 auf. Die Anströmfläche 38 ist dem mittleren Abschnitt 22 des Luftkanals 20 zugewandt. Die Abströmfläche 40 ist von dem mittleren Abschnitt 22 abgewandt und beispielsweise an oder entlang der Auslassöffnung 28 angeordnet. Die Anströmfläche 38 ist kleiner als die Abströmfläche 40. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis von Anströmfläche 38 zu Abströmfläche 40 etwa 0,5 bis 0,95, insbesondere 0,7 bis 0,95.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 10 zur Strömungsberuhigung in einem Lüftungssystem eines Fahrzeugs. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1 weist das Akustikelement 30 bzw. der Akustikschaum 32 entlang des Querschnitts des Luftkanals 20 bzw. Auslassbereichs 26 eine abnehmende (bzw. in umgekehrter Richtung zunehmende) Dicke bzw. Höhe auf. Unter Dicke bzw. Höhe wird hierbei die Materialstärke des Akustikschaums 32 in Strömungsrichtung der Luftströmung 1 (Längsrichtung des Luftkanals 20) verstanden. Die Dicke des Akustikschaums 32 nimmt von einem Randbereich des Akustikschaums 32 bis zum gegenüberliegenden Randbereich kontinuierlich zu bzw. ab. Auf der dickeren Seite wird also die Luftströmung 1 stärker gebremst als auf der dünneren Seite, so dass bei über den Querschnitt unterschiedlichen Anströmgeschwindigkeiten durch den Akustikschaum 32 eine Vergleichmäßigung der Strömung erreicht werden kann. Durch die unterschiedlichen Dicken wird der einfallende Luftstrom partiell unterschiedlicher Luftgeschwindigkeiten bzw. Volumenströme zu einer beruhigten austretenden Luftströmung harmonisiert. Das Akustikelement 30 ist hierzu so anzuordnen, dass der dickere Bereich im Bereich schnellerer Luftgeschwindigkeiten und der dünnere Bereich im Bereich langsamerer Luftgeschwindigkeiten angeordnet ist. Die Anströmfläche 38 befindet sich vorzugsweise vollständig im Aufweitungsbereich (Einlass- bzw. Auslassbereich) des Luftkanals 20 und ist sowohl zur Längsrichtung des Luftkanals 20, als auch zur Querschnittsfläche des Luftkanals 20 schräg (schief) ausgerichtet. Die Abströmfläche 40 ist in der dargestellten Ausführungsform, sowohl gemäß 1 als auch 2, in Querschnittsrichtung (senkrecht zur Längsrichtung) ausgerichtet. Grundsätzlich ist aber auch eine schräge Ausrichtung der Abströmfläche 40 möglich.
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Die Breite oder der Durchmesser des Akustikschaums 32 (bei einem Akustikelement 30 mit variierender Breite ist dies eine mittlere Breite bzw. ein mittlerer Durchmesser) beträgt vorzugsweise mindestens das 1,1-fache, vorzugsweise mindestens das 1,2-fache des Durchmessers 24 des zylindrischen, mittleren Abschnitts 22.
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Anstelle des Akustikschaums 32 kann in den Ausführungsformen der 1 und 2 auch ein Akustikvlies vorgesehen sein, wobei sämtliche Angaben dann analog gelten. Grundsätzlich ist es auch möglich, einen Akustikschaum 32 mit einem Akustikvlies zu kombinieren. Das Akustikvlies kann beispielsweise an der Anströmfläche 38 und/oder der Abströmfläche 40 eines Akustikschaums 32 angeordnet sein. Auch ist es denkbar, ein Akustikvlies zwischen zwei Akustikschäumen 32 anzuordnen, welche sich dann vor der Anströmfläche und hinter der Abströmfläche des Akustikvlieses befinden.
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3 zeigt schematisch in einer Querschnittsansicht einen Ausschnitt eines Akustikschaums 32 zur erfindungsgemäßen Verwendung. Der Akustikschaum 32 weist neben seinen Poren 34 Ausnehmungen 36 auf, die in den Akustikschaum 32, insbesondere nach dem Aufschäumen, eingebracht wurden. Die Ausnehmungen 36 können Durchgangslöcher sein, die sich von der Anströmfläche 38 zur Abströmfläche 40 erstrecken. In der 3 ist zu erkennen, dass die Verteilung der Ausnehmungen 36 entlang des Querschnitts unterschiedlich ist. In einem ersten Bereich 50 des Querschnitts befinden sich mehr Ausnehmungen 36 pro Fläche als in einem zweiten Bereich 52. Alternativ oder zusätzlich wäre es möglich, in dem ersten Bereich 50 größere Ausnehmungen vorzusehen als in dem zweiten Bereich 52. Durch die unterschiedliche Anzahl und/oder Größe der Ausnehmungen 36 (asymmetrische Lochbildgestaltung) entlang des Querschnitts wird ein ähnlicher Effekt erzielt wie durch die unterschiedliche Dicke des Akustikschaums 32 gemäß 2. Es kann also die Durchflussmenge über den Querschnitt gezielt gesteuert bzw. der Eingangsströmung angepasst werden, um ein optimales bzw. gewünschtes Strömungsbild am Ausgang des Akustikelements zu erreichen. Dies kann symmetrisch oder asymmetrisch erfolgen. Insbesondere sind die Ausnehmungen 36 so verteilt, dass am Austrittsquerschnitt bzw. an der Abströmfläche 40 des Akustikschaums 32 eine gleichmäßigere Strömung vorliegt als an der Anströmfläche 38. Die Geschwindigkeiten im Luftkanal werden also über den Querschnitt durch die Formgebung (unterschiedliche Dicke) des Akustikelements und/oder die asymmetrische Lochbildgestaltung harmonisiert. Insbesondere bei dünnen Akustikelementen wird durch unterschiedliche Lochgrößen und deren Anordnung der einfallende Luftstrom partiell unterschiedlicher Luftgeschwindigkeiten bzw. Volumenströme zu einer beruhigten austretenden Luftströmung harmonisiert.
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Die Ausnehmungen 36 können in entsprechender Weise auch an einem Akustikvlies vorgesehen sein.
