DE102015212041A1

DE102015212041A1 - Gasführende Einrichtung

Info

Publication number: DE102015212041A1
Application number: DE102015212041.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Zirkelbach
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2016-12-29
Also published as: WO2017001272A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gasführende Einrichtung (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs (2), die einen Schwingerreger (14) aufweist, der einen Schwingkörper (10) in mechanische Schwingungen versetzt. Eine vereinfachte Montage sowie vielfältigere Einsatzmöglichkeiten ergeben sich dadurch, dass der Schwingerreger (14) ein als ein Aufsatz (15) für den Schwingkörper (10) ausgebildetes Erregergehäuse (17) aufweist, das auf den Schwingkörper (10) aufgesetzt ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen solchen Schwingerreger (14) sowie ein modulares Baukastensystem (34) zum Herstellen eines solchen Schwingerregers (14).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gasführende Einrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Schwingerreger. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen solchen Schwingerreger sowie ein modulares Baukastensystem zum Herstellen eines solchen Schwingerregers.
Eine gasführende Einrichtung wird im Betrieb von einem Gas durchströmt. Bei dem Gas kann es sich hierbei um Luft, Abgas oder Mischungen daraus handeln. Eine solche Einrichtung kann insbesondere in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen. Beim Betrieb derartiger Einrichtungen können, insbesondere bedingt durch die Strömung des Gases, Geräuschentwicklungen auftreten. Hierbei besteht häufig der Bedarf einer Beeinflussung dieser Geräuschentwicklungen um diese zu verändern, zu reduzieren oder zu verstärken.
Bekannt ist es hierzu eine Membran in der Einrichtung vorzusehen, die mit einem Strömungsgehäuse der Einrichtung verbunden ist und in Schwingungen versetzt wird, um besagte Beeinflussung auf das akustische Verhalten der Einrichtung zu erzielen.
Eine solche als Filter ausgebildete gasführende Einrichtung ist aus der EP 1 111 228 A2 bekannt. Auch diese Einrichtung weist innerhalb des Strömungsgehäuses eine mit dem Strömungsgehäuse verbundene Membran auf. Die Membran ist hierbei derart ausgebildet, dass sie durch die Strömung des Gases durch das Strömungsgehäuse in Schwingungen versetzt wird, um das akustische Verhalten der Einrichtung zu beeinflussen. Bei dieser Einrichtung erfolgt also ein passives, durch die Strömung des Gases, versetzende Membran in Schwingungen.
Eine weitere solche als Luftfilter ausgebildete gasführende Einrichtung ist aus DE 10 2008 030 197 A1 bekannt. Bei dieser Einrichtung erfolgt ein aktives Versetzen der Membran in Schwingungen mittels eines Schwingerregers. Hierbei ist die Membran in einem Strömungsraum des Strömungsgehäuses angeordnet und integral mit dem Strömungsgehäuse ausgebildet. Ein Schwingerreger ist mit der Membran verbunden und im Strömungsgehäuse abgestützt.
Derartige Membranen und/oder die zugehörigen Schwingerreger erfordern eine entsprechende Anpassung der Einrichtung, insbesondere des Strömungsgehäuses. Hierbei ist es notwendig, für unterschiedliche Einrichtungen entsprechende Membranen und/oder Schwingerreger vorzusehen, die insbesondere an die geometrischen Gegebenheiten der jeweiligen Einrichtung, insbesondere des Strömungsgehäuses angepasst sind. Dies führt zu einer hohen Anzahl von erforderlichen Bauteilen und/oder einem hohen Aufwand bei den entsprechenden Anpassungen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine gasführende Einrichtung mit einem Schwingerreger sowie für einen solchen Schwingerreger verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, die sich insbesondere durch eine vereinfachte Montage und/oder durch vielfältige Einsatzmöglichkeiten auszeichnen.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Schwingerreger einer gasführenden Einrichtung als einen Aufsatz auszubilden, der auf einen in Schwingung zu versetzenden Bestandteil der gasführenden Einrichtung aufgesetzt bzw. aufsetzbar ist. Somit können insbesondere weitergehende Verbindungen und/oder Befestigungen und/oder Abstützungen des Schwingerregers an der Einrichtung außerhalb des in Schwingungen zu versetzenden Bestandteils entfallen, so dass die Montage der Einrichtung erheblich vereinfacht wird. Insbesondere steht der Schwingerreger nur mit dem in Schwingung zu versetzenden Bestandteil in Verbindung. Durch die Ausgestaltung des Schwingerregers als Aufsatz ist der Schwingerreger zudem in einer Vielzahl unterschiedlicher gasführender Einrichtungen einsetzbar, ohne dass eine entsprechende, insbesondere geometrische, Anpassung des Schwingerregers und/oder der Einrichtung notwendig sind. Hierdurch wird ein vielfältiger Einsatzbereich des Schwingerregers erzielt. Diese Unabhängigkeit erlaubt ferner entsprechende konstruktive Freiheiten bei der Planung und/oder Umsetzung der Einrichtungen.
Dem Erfindungsgedanken entsprechend, weist die gasführende Einrichtung ein Strömungsgehäuse auf, durch das im Betrieb ein Gas strömt. Das Strömungsgehäuse begrenzt hierbei einen Strömungspfad des Gases der Einrichtung. Als in Schwingungen zu versetzender Bestandteil der Einrichtung kommt ein Schwingkörper zum Einsatz, der mit dem Strömungspfad fluidisch in Kontakt steht. Der Schwingerreger dient also dem Zweck, den Schwingkörper in mechanische und/oder körperliche Schwingungen zu versetzen. Der Schwingerreger weist ein Erregergehäuse mit einem Erzeuger zum Erzeugen der mechanischen Schwingungen auf, der in einem Innenraum des Erregergehäuses angeordnet ist. Besagtes Erregergehäuse ist als ein solcher Aufsatz für den Schwingkörper ausgebildet und auf den Schwingkörper aufgesetzt. Durch das Aufsetzen des Erregergehäuses auf den Schwingkörper kommt es zu einer Verbindung zwischen dem Schwingerreger und dem Schwingkörper.
Die Verbindung zwischen dem Erregergehäuse und dem Schwingkörper kann beliebig ausgestaltet sein. Vorstellbar ist es beispielsweise, den Schwingkörper und das Erregergehäuse lösbar miteinander zu verbinden. Zu denken ist auch an Varianten, bei denen das Erregergehäuse und der Schwingkörper unlösbar miteinander verbunden sind, derart, dass sie nicht zerstörungsfrei getrennt werden können.
Als Verbindungen können hierbei formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindungen zum Einsatz kommen. Vorstellbar ist es beispielsweise, das Erregergehäuse und den Schwingkörper miteinander zu verkleben, zu vernieten, zu verschweißen, zu verclipsen oder eine Mischung daraus zum Verbinden zu verwenden.
Der Schwingerreger dient vorteilhaft der Beeinflussung des akustischen Verhaltens der Einrichtung und/oder der Geräuscherzeugung und ist entsprechend ausgestaltet. Das heißt, dass der Schwingerreger insbesondere zur Geräusch- bzw. Lärmkompensation der Einrichtung zum Einsatz kommen kann. Ebenso kann der Schwingerreger zur Erzeugung eines solchen Geräuschs bzw. eines Sounds, insbesondere eines definierten bzw. vorgegebenen Sounds, zum Einsatz kommen. Insbesondere ist es vorstellbar, den Schwingerreger bei Anwendungen, bei denen die Entwicklung eines Geräuschs erwünscht ist, einzusetzen, um ein entsprechendes akustisches Signal zu erzeugen.
Die gasführende Einrichtung kann in einer beliebigen Anwendung zum Einsatz kommen. Vorstellbar ist es beispielsweise, die Einrichtung in einem Kraftfahrzeug einzusetzen. Hierbei dient die Einrichtung beispielsweise dem Zweck, einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs Luft zuzuführen und/oder in der Brennkraftmaschine entstandenes Abgas abzuführen. Vorstellbar ist es auch, die Einrichtung in einem Lüftungssystem zur Belüftung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs, insbesondere in einer Klimaanlage, einzusetzen.
Gemäß bevorzugter Ausführungsformen weist das Erregergehäuse ein Oberteil und ein Unterteil auf, wobei das Oberteil am Schwingkörper vorgesehen ist, während das Unterteil auf der vom Schwingkörper abgewandten Seite des Oberteils angeordnet ist und mit dem Unterteil den Innenraum des Erregergehäuses begrenzt. Hierbei kann das Erregergehäuse zweiteilig, nämlich aus dem Oberteil und dem Unterteil, ausgebildet sein. Eine solche Ausbildung des Erregergehäuses bietet insbesondere den Vorteil, dass das Versehen des Schwingkörpers mit dem Oberteil unabhängig vom übrigen Schwingerreger erfolgen kann, wodurch der Montageaufwand der Einrichtung und/oder des Schwingerregers erheblich reduziert werden kann.
Als vorteilhaft erweisen sich Varianten, bei denen das Oberteil des Erregergehäuses und der Schwingkörper einstückig ausgebildet sind. Das heißt, dass das Oberteil und der Schwingkörper insbesondere integral und/oder materialeinheitlich ausgebildet sind. Hierdurch ist das Oberteil des Erregergehäuses bereits am Schwingkörper integriert, so dass ein nachfolgendes Aufsetzen des Erregergehäuses, insbesondere des Unterteils, auf dem Schwingkörper erheblich vereinfacht wird. Insbesondere bedarf es hierdurch keiner gesonderten Verbindung zwischen dem Oberteil und dem Schwingkörper.
Vorstellbar ist es, das Oberteil und das Unterteil des Erregergehäuses einstückig, das heißt insbesondere materialeinheitlich, auszubilden.
Der Erzeuger des Schwingerregers zum Erzeugen der mechanischen Schwingungen kann beliebig ausgestaltet sein, sofern er den Schwingkörper in Schwingungen versetzt.
Zu denken ist beispielsweise an solche Erzeuger, welche eine seismische Masse aufweisen, die im Innenraum des Erregergehäuses gefedert angeordnet ist. Der Schwingerreger ist dabei vorteilhaft derart ausgebildet, dass die seismische Masse im Betrieb des Schwingerregers im Innenraum des Erregergehäuses bewegt, insbesondere in Schwingungen versetzt, wird. Infolge der Bewegung, insbesondere Schwingungen, der seismischen Masse kommt es zu einer entsprechenden Schwingung des Schwingkörpers.
Der Schwingerreger weist vorteilhaft Mittel zum Versetzen der seismischen Masse in mechanische Schwingungen auf. Diese Mittel können prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Vorstellbar ist es insbesondere, dass der Schwingerreger solche Mittel zum magnetischen Versetzen der seismischen Masse in mechanische Schwingungen aufweist. Zu denken ist hierbei beispielsweise an Ausführungsformen, bei denen ein solches Mittel als eine Spule bzw. ein Elektromagnet ausgebildet ist, die, mit einem entsprechenden elektrischen Strom beaufschlagt, die seismische Masse bewegt, insbesondere in mechanische Schwingungen versetzt. Dabei weist die seismische Masse vorteilhaft wenigstens einen Magneten auf oder ist als ein solcher Magnet ausgebildet. Der jeweilige Magnet kann ein Dauermagnet und/oder ein Ferromagnet sein.
Das Oberteil und das Unterteil des Erregergehäuses können jeweils beliebig ausgebildet sein, sofern sie den Innenraum begrenzen und/oder die seismische Masse und/oder zumindest ein solches Mittel zum Versetzen der seismischen Masse in mechanische Schwingungen gemeinsam aufnehmen.
Als vorteilhaft erweisen sich Ausführungsformen, bei denen das Oberteil und/oder das Unterteil als eine Schale ausgebildet sind. Besonders bevorzugt sind hierbei Varianten, bei denen sowohl das Oberteil als auch das Unterteil jeweils als eine Schale ausgebildet sind. Das Oberteil und das Unterteil sind insofern in Schalenbauweise realisiert, wodurch eine besonders einfache Herstellung und/oder Montage des Erregergehäuses möglich ist.
Das Oberteil und das Unterteil können auf beliebige Weise miteinander verbunden sein. Das Oberteil und das Unterteil können beispielsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sein. Auch ist es vorstellbar, das Unterteil und das Oberteil miteinander zu verkleben.
Prinzipiell ist es vorstellbar, den Schwingerreger zusätzlich zur Anbringung am Schwingkörper mechanisch mit der Einrichtung zu verbinden, um den Schwingerreger beispielsweise abzustützen.
Bei bevorzugten Varianten ist der Schwingkörper, insbesondere das Erregergehäuse, ausschließlich am Schwingkörper angebracht. Hierdurch entfallen sonstige Verbindungen zwischen dem Schwingkörper und der Einrichtung, wodurch die Montage der Einrichtung, insbesondere das Anbringen des Schwingerregers am Schwingkörper, vereinfacht wird.
Der Schwingkörper kann beliebig am/im Strömungsgehäuse angeordnet sein, sofern der Schwingkörper in fluidischem Kontakt mit dem Strömungspfad bzw. mit dem durch das Strömungsgehäuse strömenden Gas steht.
Vorstellbar ist es beispielsweise, den Schwingkörper im Strömungsgehäuse anzuordnen. Hierbei kann der Schwingkörper in den Strömungspfad hineinragen und/oder in einen Strömungsraum des Strömungsgehäuses, durch den das Gas strömt, angeordnet sein.
Dabei ist es möglich, dass der Schwingkörper vom Strömungsgehäuse absteht. Das heißt, dass der Schwingkörper an einem Ende vom Strömungsgehäuse absteht und an zumindest einem anderen Ende vom Strömungsgehäuse beabstandet ist. Hierdurch kann der Schwingkörper zumindest an dem vom Strömungsgehäuse beabstandeten Ende im Strömungsgehäuse frei schwingen.
Der Schwingkörper kann im Strömungsgehäuse einen ersten Bereich fluidisch von einem zweiten Bereich trennen. Das heißt, dass der Schwingkörper fluidundurchlässig, insbesondere gasundurchlässig, ist und derart am Strömungsgehäuse angrenzt, dass hierdurch der erste Bereich und der zweite Bereich fluidisch getrennt sind.
Der Schwingkörper kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein, sofern er vom Schwingerreger in mechanische Schwingungen versetzt werden kann.
Vorstellbar ist es beispielsweise, den Schwingkörper als eine Membran auszubilden, die durch den Schwingerreger in mechanische Schwingungen versetzt wird.
Vorstellbar ist es auch, den Schwingkörper plattenartig auszubilden. Ebenso kann der Schwingkörper ein Bestandteil des Strömungsgehäuses sein.
Zu denken ist insbesondere an Ausführungsformen, bei denen das Strömungsgehäuse wenigstens eine Strömungsgehäusewand aufweist, die den Strömungspfad des Gases in der Einrichtung begrenzt, wobei der Schwingkörper eine solche Strömungsgehäusewand ist. Hierdurch können zusätzliche Bestandteile der Einrichtung, welche als Schwingkörper dienen, entfallen.
Der Schwingerreger kann bezüglich des Schwingkörpers beliebig angeordnet sein. Vorstellbar ist es beispielsweise, den Schwingerreger auf der dem Strömungspfad zugewandten Seite des Schwingkörpers anzuordnen.
Vorstellbar ist es auch, den Schwingerreger auf der vom Strömungspfad abgewandten Seite des Schwingkörpers anzuordnen. Hierdurch wird der Einfluss des Schwingerregers auf die Strömung des Gases, insbesondere ein Strömungswiderstand durch den Schwingerreger, verhindert oder zumindest reduziert.
Die Einrichtung kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Vorstellbar ist es insbesondere, die Einrichtung in einem Kraftfahrzeug einzusetzen. Dabei kann die Einrichtung zur Abgasführung im Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen. Vorstellbar ist es auch, die Einrichtung zur Frischluftführung einzusetzen. Die Einrichtung kann also insbesondere ein Ansaugkanal, ein Reinluftkanal, ein Rohluftkanal, ein Saugmodul, ein Ladeluftkühler sein oder einen Ansaugkanal, einen Reinluftkanal, einen Rohluftkanal, einen Saugmodul, einen Ladeluftkühler aufweisen.
Vorstellbar ist es auch, die Einrichtung zur Führung von Luft bzw. einer Luftmischung einzusetzen. Insbesondere ist es vorstellbar, die Einrichtung zur Zuführung von Luft zu einer Brennkraftmaschine und/oder zur Zuführung von Luft zu einem Innenraum des Kraftfahrzeugs einzusetzen. Dabei kann die Einrichtung ein Filterelement aufweisen, das im Strömungspfad angeordnet ist. Das Filterelement dient dem Zweck, das durch die Einrichtung strömende Gas zu filtern. Hierbei trennt das Filterelement eine stromabseitig angeordnete Reinseite von einer stromaufseitigen Rohseite. Die Einrichtung kann also insbesondere als ein Filter ausgebildet sein. Zu denken ist insbesondere an Varianten, bei denen die Einrichtung luftführend ist und das Filterelement zum Filtern der Luft ausgestaltet ist. Hierbei ist die Einrichtung insbesondere als Luftfilter ausgebildet.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist der Schwingerreger derart ausgebildet, dass er zusätzlich zum Versetzen des Schwingkörpers in mechanische Schwingungen zum Betrieb und/oder zur Wartung der Einrichtung beiträgt.
Vorstellbar ist es, das Erregergehäuse mit einem Flüssigkeitsablass zu versehen, mit dem sich in der Einrichtung befindende Flüssigkeit abgelassen werden kann. Insbesondere kann der Flüssigkeitsablass als ein Wasserablass ausgebildet sein, durch den sich im Betrieb der Einrichtung im Strömungsgehäuse sammelndes Wasser abgelassen werden kann.
Zu denken ist auch an Varianten, bei denen das Erregergehäuse zumindest eine vom Flüssigkeitsablass verschiedene Öffnung bzw. zumindest einen vom Flüssigkeitsablass verschiedenen Durchbruch aufweist. Diese können anderen Funktionen des Schwingerregers und/oder der Einrichtung dienen. Eine solche Öffnung bzw. ein solcher Durchbruch kann auch dem Gewichtsersparnis und/oder Materialersparnis dienen.
Es versteht sich, dass neben der Einrichtung mit dem Schwingerreger auch ein solcher Schwingerreger zum Umfang dieser Erfindung gehört.
Als vorteilhaft erweist es sich hierbei, den Schwingerreger aus einem modularen Baukastensystem herzustellen. Das modulare Baukastensystem weist zumindest ein Erzeugermodul zur Erzeugung der mechanischen Schwingungen und zumindest ein Erregergehäusemodul zur Aufnahme eines solchen Erzeugermoduls auf. Hierbei können unterschiedliche Erzeugermodule und Erregergehäusemodule zusammengesetzt werden, um den Schwingerreger herzustellen. Somit ist es möglich, den Schwingerreger an die jeweilige Gegebenheiten und/oder Anforderungen, insbesondere hinsichtlich der zu erzeugenden Schwingungen des Schwingkörpers, anzupassen, indem ein entsprechendes solches Erzeugermodul und ein entsprechendes solches Erregergehäusemodul zum Schwingerreger zusammengesetzt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn das Erregergehäusemodul mehrteilig aus einem Obermodul und einem Untermodul zusammengesetzt ist. Das heißt, dass das Erregergehäusemodul zumindest ein Obermodul und zumindest ein Untermodul aufweist, wobei zum Herstellen des Erregergehäusemoduls ein solches Obermodul und ein solches Untermodul zusammengebaut werden, derart, dass sie den Innenraum des Erregergehäuses begrenzen.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist ein solches Obermodul einstückig mit dem Schwingkörper der Einrichtung ausgebildet. Das heißt insbesondere, dass das Obermodul den Schwingkörper aufweist oder umgekehrt. Insbesondere sind das Obermodul und der Schwingkörper materialeinheitlich ausgebildet. Hierdurch können für verschiedene Einrichtungen unterschiedliche Oberteile mit entsprechenden Schwingkörpern vorgesehen sein, welche mit dem Untermodul und dem Erzeugermodul zum Schwingerreger zusammengesetzt werden. Das heißt, dass es verschiedene Arten, insbesondere verschiedene Größen und/oder Formen, von Obermodulen geben kann, während es lediglich eine Art von Untermodulen gibt. Somit lässt sich die Anzahl von verschiedenen Bestandteilen der Einrichtung und/oder des Schwingerregers erheblich reduzieren.
Vorstellbar ist es ferner, im Obermodul und/oder im Untermodul andere Bestandteile des Schwingerregers, insbesondere des Erzeugers, zu integrieren. Hierbei kann insbesondere der Elektromagnet bzw. die Spule im Untermodul oder Obermodul integriert sein. Eine solche Integration ist beispielsweise durch eine feste Verbindung realisiert, so dass der Elektromagnet mit dem Untermodul bzw. mit dem Obermodul verklebt und/oder verschweißt sein kann.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch
1 einen Schnitt durch eine gasführende Einrichtung,
2 einen Schnitt durch einen Schwingerreger,
3 den Schnitt aus 1 bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Einrichtung,
4 den Schnitt aus 2 bei einem anderen Ausführungsbeispiel des Schwingerregers,
5 eine Explosionsdarstellung eines Baukastensystems,
6 den Schnitt aus 4 bei einem weiteren Ausführungsbeispiel.
1 zeigt eine gasführende Einrichtung 1, die Bestandteil eines ansonsten nicht gezeigten Kraftfahrzeugs 2 ist. Die Einrichtung 1 führt im gezeigten Beispiel Luft als ein Gas und weist ein Filterelement 3 zum Filtern der Luft auf. Dementsprechend ist die Einrichtung 1 als ein Luftfilter 4 ausgebildet. Die Luft strömt durch ein Strömungsgehäuse 5 der Einrichtung 1, das mehrere Strömungsgehäusewände 6 aufweist. Die Strömungsgehäusewände 6 begrenzen einen Strömungspfad 7 der Luft. Das Filterelement 3 ist im Strömungsgehäuse 5 angeordnet und trennt einen stromaufseitigen Rohraum 8 von einem stromabseitigen Reinraum 9 der Einrichtung 1. Dabei weist die Einrichtung 1 rein beispielhaft einen gewinkelten Verlauf auf.
Ein Schwingkörper 10 ist stromauf des Filterelements 4 im Rohraum 8 angeordnet und randseitig gänzlich mit dem Strömungsgehäuse 5 verbunden. Hierbei ist der Schwingkörper 10 in fluidischem Kontakt mit dem Strömungspfad 7 bzw. mit dem durch das Strömungsgehäuse 5 strömenden Gas. Der Schwingkörper 10 ist plattenförmig oder als eine Platte 11 und/oder als eine Membran 42 ausgebildet, wobei der Schwingkörper 10 im gezeigten Beispiel luftundurchlässig ist. Somit trennt der Schwingkörper 10 im Strömungsgehäuse 5 einen ersten Bereich 12 von einem zweiten Bereich 13 fluidisch. Auf der vom Strömungspfad 7 abgewandten Seite des Schwingkörpers 10 bzw. im zweiten Bereich 13 ist ein Schwingerreger 14 vorgesehen, der als ein Aufsatz 15 ausgebildet, auf den Schwingkörper 10 aufgesetzt und mit dem Schwingkörper 10 verbunden ist. Der Schwingerreger 14 ist ausschließlich mit dem Schwingkörper 10 verbunden.
Der Schwingerreger 14 und der Schwingkörper 10 sind derart ausgestaltet bzw. ausgebildet, dass der Schwingerreger 14 den Schwingkörper 10 in mechanische Schwingungen versetzt. Hierdurch kann das akustische Verhalten der Einrichtung 1 bzw. des Fahrzeugs 2 gezielt beeinflusst werden. Hierbei ist es insbesondere vorstellbar mittels des Schwingerregers 10 und des Schwingkörpers 14 den durch das Fahrzeug 2 und/oder die Einrichtung 1 erzeugten Lärm zu reduzieren. Vorstellbar ist auch eine gezielte Erzeugung eines akustischen Signals.
Das Strömungsgehäuse 5 weist auf der Rohseite 8, stromauf des Schwingkörpers 10 einen Nebenkanal 16 auf. Der Nebenkanal 16 steht in fluidischem Kontakt mit dem Strömungspfad 7 und ist auf der vom Strömungspfad 7 abgewandten Seite durch eine solche Strömungsgehäusewand 6 abgeschlossen. Von dieser Strömungsgehäusewand 6 steht ein weiterer solcher Schwingkörper 10 ab. Dieser Schwingkörper 10, der plattenförmig ausgebildet ist, ragt hierbei in den Nebenkanal 16 hinein, wobei zumindest ein Ende des Schwingkörpers 10 vom Strömungsgehäuse 5 beabstandet bzw. freistehend ist. An diesem Schwingkörper 10 ist ein solcher Schwingerreger 14 angebracht, mit dem der Schwingkörper 10 in mechanische Schwingungen versetzbar ist, um das akustische Verhalten der Einrichtung 1 zu beeinflussen.
In 2 ist ein Schnitt durch einen solchen Schwingerreger 14 dargestellt. Der gezeigte Schwingerreger 14 weist ein Erregergehäuse 17 auf, das als ein solcher Aufsatz 15 ausgebildet ist. Das Erregergehäuse 17 ist zweiteilig ausgebildet und weist ein Oberteil 18 sowie ein Unterteil 19 auf. Das Oberteil 18 ist an einem solchen Schwingkörper 10 vorgesehen, während das Unterteil 19 auf der vom zugehörigen Schwingkörper 10 abgewandten Seite des Oberteils 18 angeordnet ist. Oberteil 18 und Unterteil 19 begrenzen den Innenraum 20 des Erregergehäuses 17, in dem ein Erzeuger 21 der mechanischen Schwingungen angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind Oberteil 18 und Unterteil 19 jeweils als Schalen 22, 23 ausgebildet. Hierbei kann das Oberteil 18 als Oberschale 22 und das Unterteil 19 als Unterschale 23 bezeichnet werden. Das Unterteil 19 bzw. die Unterschale 23 greift im gezeigten Ausführungsbeispiel in das Oberteil 18 bzw. die Unterschale 20 ein.
Der Erzeuger 21 weist eine seismische Masse 24 auf, die im Innenraum 20 gefedert angeordnet ist. Hierzu liegt die Masse 24 auf der dem Oberteil 18 zugewandten Seite an einer ersten Feder 25 und auf der dem Unterteil 9 zugewandten Seite an einer zweiten Feder 26 an. Die erste Feder 25 ist am Oberteil 18 abgestützt, während die zweite Feder 26 am Unterteil 19 abgestützt ist. Zum Versetzen der seismischen Masse 24 in mechanische Schwingungen sind entsprechende Mittel 27 vorgesehen. Im gezeigten Beispiel sind die Feder 25, 26 sowie ein Elektromagnet 28 solche Mittel 27. Der Elektromagnet 28 umgibt hierbei die seismische Masse 24. Die seismische Masse 24 ist magnetisch oder weist zumindest magnetische Bestandteile auf. Die seismische Masse 24 kann insbesondere ferromagnetisch sein. Der Elektromagnet 28 ist über elektrische Leitungen 29 mit einer nicht gezeigten Spannungsquelle verbunden. Somit kann über das Anlegen einer Spannung, insbesondere einer Wechselspannung, ein Magnetfeld erzeugt werden, das die seismische Masse 24 auslenkt. Zusammen mit den Federn 25, 26 versetzt der Elektromagnet 28 die seismische Masse 24 somit in Schwingungen. Diese Schwingungen werden über das Erregergehäuse 17 an den Schwingkörper 10 übertragen, der somit in Schwingungen versetzt wird. Die Frequenz und/oder Amplitude der Schwingungen des Schwingkörpers können hierbei insbesondere über die Parameter des Elektromagneten 28 und/oder der angelegten Spannung und/oder der Federkonstanten der Feder 25, 26 an erwünschte Effekte angepasst werden.
3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der als Filter 4 ausgebildeten Einrichtung 1 des Kraftfahrzeugs 2. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch, dass das Strömungsgehäuse 5 keinen solchen Nebenkanal 16 aufweist. Zudem ist der im Strömungsgehäuse 5 im Rohraum 8 angeordnete Schwingkörper 10 an einer solchen Strömungsgehäusewand 6 angeordnet und steht von dieser Strömungsgehäusewand 6 ab. Das heißt, dass der Schwingkörper 10 an seinem von dieser Strömungsgehäusewand 6 entfernten Ende vom Strömungsgehäuse 5 beabstandet ist. Zudem erfolgt durch den Schwingkörper 10 in 3 keine fluidische Trennung im Strömungsgehäuse 5. Der Schwingerreger 14 ist dabei auf der vom Filterelement 3 abgewandten Seite des Schwingkörpers 10 angeordnet und auf den Schwingkörper 10 aufgesetzt.
Im in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Einrichtung 1 einen weiteren solchen Schwingerreger 14 auf. Dieser Schwingerreger 14 ist auf der vom Strömungspfad 7 abgewandten Seite einer solchen Strömungsgehäusewand 6 auf die Strömungsgehäusewand 6 aufgesetzt. Dementsprechend dient diese Strömungsgehäusewand 6 als ein solcher Schwingkörper 10, der mittels des Schwingerregers 14 in mechanische Schwingungen versetzt wird. Der Schwingerreger 14 ist hierbei auf der Reinseite 9 der Einrichtung 1 auf die zugehörige Strömungsgehäusewand 6 aufgesetzt.
Wie den 1 bis 3 zu entnehmen ist, ist der Schwingerreger 14 scheibenförmig ausgebildet, wodurch ein besonders einfaches Anbringen bzw. Aufsetzen des Schwingerregers 11 auf den Schwingkörper 10 möglich ist. Auch die seismische Masse 24 sowie der Elektromagnet 28 sind scheibenförmig bzw. ringförmig ausgebildet. Darüber hinaus können die Federn 25, 26 als Kegelfeder 30 bzw. Sprungfeder 30 ausgebildet sein.
In 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Einrichtung 1 bzw. des Schwingerregers 14 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den zuvor dargestellten insbesondere dadurch, dass das Oberteil 18 des Erregergehäuses 17 und der zugehörige Schwingkörper 10 einstückig bzw. materialeinheitlich ausgebildet sind. Das heißt, dass der Schwingkörper 10 und das Oberteil 18 des Erregergehäuses 17 beide Bestandteile eines gemeinsamen Bauteils 31 sind, das einstückig und materialeinheitlich hergestellt ist. Somit ist das Oberteil 18 des Erregergehäuses 17 bereits Bestandteil des Schwingkörpers 10 oder umgekehrt. Hierdurch kann das Versehen des Schwingkörpers 10 mit dem Schwingerreger 14 erheblich vereinfacht erfolgen. Bei dem Schwingkörper 10 kann es sich hierbei sowohl um einen solchen, im Strömungsgehäuse 5 angeordneten Schwingkörper 10 als auch um eine solche Strömungsgehäusewand 6 handeln. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das Aufsetzen des Schwingerregers 17 auf den Schwingkörper 10 durch ein entsprechendes Aufsetzen des Unterteils 19 des Erregergehäuses 17 auf das Oberteil 18 des Erregergehäuses 17. Beim gezeigten Beispiel ist das Aufsetzen des Unterteils 19 auf das Oberteil 18 und eine Verbindung zwischen Unterteil 19 und Oberteil 18 über eine Rastverbindung 32 und somit eine formschlüssige Verbindung realisiert.
Beim in 4 gezeigten Beispiel ist der Schwingkörper 10 als eine solche Strömungsgehäusewand 6 ausgebildet. Dabei ist zu erkennen, dass das Erregergehäuse 17 einen Flüssigkeitsablass 33 zum Ablassen von Flüssigkeit aus der Einrichtung 1 aufweist, die im Betrieb der Einrichtung 1 anfallen kann. Hierbei ist der als Strömungsgehäusewand 6 ausgebildete Schwingkörper 6 mit einem nicht gezeigten fluidischen Anschluss mit der Rohseite 8 bzw. Reinseite 9 fluidisch verbunden, so dass die Flüssigkeit in das Erregergehäuse 17 gelangen und durch den Flüssigkeitsablass 33 abgelassen werden kann. Hierzu ist im gezeigten Beispiel die seismische Masse 24 zum Elektromagneten 28 beabstandet angeordnet, so dass die Flüssigkeit an der seismischen Masse 24 vorbei zum Flüssigkeitsablass 33 gelangen kann. Dabei ist es bevorzugt, wenn der Flüssigkeitsablass 33 und/oder besagter fluidischer Anschluss verschließbar sind.
In 5 ist ein modulares Baukastensystem 34 zum Herstellen des Schwingerregers 14 dargestellt. Das modulare Baukastensystem 14 umfasst zumindest ein Erregergehäusemodul 35 und zumindest ein Erzeugermodul 36. Dabei ist in 5 lediglich ein solches Erregergehäusemodul 35 und lediglich ein solches Erzeugermodul 36 dargestellt. Das Erregergehäusemodul 35 weist zumindest ein Obermodul 37 auf, wobei in 5 lediglich ein solches Obermodul 37 dargestellt ist. Das Obermodul 37 entspricht im zusammengebauten Zustand dem Oberteil 18 des Erregergehäuses 17. Das Erregergehäusemodul 35 umfasst zudem zumindest ein Untermodul 38, wobei in 5 lediglich ein solches Untermodul 38 gezeigt ist. Das Untermodul 38 entspricht im zusammengebauten Zustand dem Unterteil 19 des Erregergehäuses 17. Jeweils ein solches Obermodul 37 und ein solches Untermodul 38 können dabei zu einem solchen Erregergehäuse 17 zusammengesetzt werden. Beim in 5 gezeigten Beispiel ist das Obermodul 37 hierbei einstückig bzw. materialeinheitlich mit einem solchen Schwingkörper 10 ausgebildet.
Das Erzeugermodul 36 weist zumindest ein Massenmodul 39, sowie zumindest ein erstes Federmodul 40 und zumindest ein zweites Federmodul 41 auf, wobei in 5 lediglich ein solches Massenmodul 39, ein solches erstes Federmodul 40 und ein solches zweites Federmodul 41 gezeigt sind. Das Massenmodul 39 entspricht im zusammengebauten Zustand der seismischen Masse 24, während das erste Federmodul 40 der ersten Feder 25 und das zweite Federmodul 41 der zweiten Feder 46 entsprechen. Das heißt, dass der Schwingerreger 14 aus einem solchen Erregermodul 36 und einem solchen Erregergehäusemodul 35 zusammengesetzt werden kann. Das Erregergehäusemodul 35 ist aus einem solchen Obermodul 37 und einem solchen Untermodul 38 zusammengesetzt. Das Erregermodul 36 ist aus einem solchen Massenmodul 39, einem solchen ersten Federmodul 40 und einem solchen zweiten Federmodul 41 zusammengesetzt. Da das jeweilige Modul 37, 38, 39, 40, 41 in verschiedenen Ausführungen vorliegt, können dadurch, je nach Bedarf, entsprechende Schwingerreger 14 hergestellt werden.
Beim in 5 gezeigten Beispiel des Baukastensystems 34 ist der Elektromagnet 28 Bestandteil des Untermoduls 38 bzw. im Untermodul 38 integriert, insbesondere mit dem Untermodul 38 verschweißt. Somit ist der Elektromagnet 28 Bestandteil des Erregergehäusemoduls 35. Hierdurch wird ein Zusammensetzen des Schwingerregers 14 erleichtert. Vorstellbar ist es auch, den Elektromagneten 28 im Obermodul 37 zu integrieren (vgl. 6), so dass der Elektromagnet 28 Bestandteil des Obermoduls 37 bzw. des Erregergehäusemoduls 35 ist. Selbstverständlich ist es auch vorstellbar, den Elektromagneten 28 als ein entsprechendes Modul des Erzeugermoduls 36 vorzusehen.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiels der Einrichtung 1 bzw. des Schwingkörpers 14 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem im 4 dargestellten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch, dass der Elektromagnet 28 im Oberteil 18 des Erregergehäuses 17 angeordnet, insbesondere integriert ist. Dabei sind die elektrischen Leitungen 29 zum Anlegen einer elektrischen Spannung an den Elektromagneten 28 durch das Oberteil 18 geführt. Oberteil 18 und Unterteil 19 und somit Schwingkörper 10 und Unterteil 19 sind durch Reibschweißen, insbesondere Rotationsschweißen miteinander verbunden. Hierbei verhindert die Integration des Elektromagneten 28 im Oberteil und das Durchführen der elektrischen Leitungen 29 durch das Oberteil 19, dass sich das Kabel 43 beim Reibschweißen bewegt, insbesondere dreht, und somit beschädigt wird.
Im Unterteil 19 des Erregergehäuses 17 sind mehrere Durchbrüche 44 vorgesehen. Die Durchbrüche 44 können dabei neben dem Flüssigkeitsablass 33 anderen Funktionen dienen. Die Durchbrüche 44 können ferner der Gewichtsreduzierung des Erregergehäuses 17 dienen.
Aus 6 geht hervor, dass die seismische Masse 24 auf ihrer den Federn 25, 26 zugewandten Seiten jeweils eine Ringnut 43 aufweist, in denen die jeweils zugehörige Feder 25, 26 eingreift. Hierdurch wird verhindert, dass die Feder 25, 26 sich relativ zu Masse 24 quer zur Schwingrichtung bewegen und sich somit von der Masse 24 lösen.
Zu diesem Zweck weist die seismische Masse 24 bei den in 4 und 5 gezeigten Beispielen an den entsprechenden Seiten den Federn 25, 26 zugewandte Erhebungen 45 auf, welche in die jeweils zugehörige Feder 25, 26 eingreifen. Beim in 4 gezeigten Beispiel weist das durch das Oberteil 18 und den Schwingkörper 10 ausgebildeten gemeinsame Bauteil 31 zudem eine der Masse 24 zugewandte Stufe 46 auf, die in die erste Feder 25 eingreift.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1111228 A2 [0004]
DE 102008030197 A1 [0005]

Claims

Gasführende Einrichtung (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs (2), – mit einem Strömungsgehäuse (5), das einen Strömungspfad (7) des Gases durch die Einrichtung (1) begrenzt, – mit wenigstens einem Schwingkörper (10), der mit dem Strömungspfad (7) in fluidischem Kontakt steht, – mit einem Schwingerreger (14) zum Versetzen des Schwingkörpers (10) in mechanische Schwingungen, – wobei der Schwingerreger (14) ein Erregergehäuse (17) mit einem Innenraum (20) aufweist, in dem ein Erzeuger (21) zum Erzeugen der mechanischen Schwingungen angeordnet ist, – wobei das Erregergehäuse (17) als ein Aufsatz (15) für den Schwingkörper (10) ausgebildet und auf den Schwingkörper (10) aufgesetzt ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erregergehäuse (17) ein am Schwingkörper (10) vorgesehenes Oberteil (18) und ein auf der vom Schwingkörper (10) abgewandten Seite des Oberteils (18) angeordnetes Unterteil (19) aufweist, wobei Oberteil (18) und Unterteil (19) den Innenraum (20) begrenzen.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteilteil (18) und der Schwingkörper (10) einstückig, insbesondere materialeinheitlich, ausgebildet sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Erzeuger (21) eine im Innenraum (20) gefederte seismische Masse (24) aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingerreger (10) Mittel (27) zum Versetzen der Masse (24) in mechanische Schwingungen aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (18) und das Unterteil (19) als Schalen (22, 23) ausgebildet sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingerreger (10) ausschließlich am Schwingkörper (10) angebracht ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkörper (10) im Strömungsgehäuse (5) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkörper (10) vom Strömungsgehäuse (5) absteht.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkörper (10) im Strömungsgehäuse (5) einen ersten Bereich (12) fluidisch von einem zweiten Bereich (13) trennt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsgehäuse (5) wenigstens eine Strömungsgehäusewand (6) aufweist, die den Strömungspfad (7) des Gases in der Einrichtung (1) begrenzt, wobei der Schwingkörper (10) eine solche Strömungsgehäusewand (6) ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingerreger (10) auf der vom Strömungspfad (7) abgewandten Seite des Schwingkörpers (10) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) ein im Strömungspfad (7) angeordnetes Filterelement (3) zum Filtern des Gases aufweist, das eine stromabseitige Reinseite (9) von einer stromaufseitigen Rohseite (8) trennt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Erregergehäuse (17) ein Flüssigkeitsablass (33) zum Ablassen von Flüssigkeit aus der Einrichtung (1) ausgebildet ist.
Schwingerreger (14) einer gasführenden Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Modulares Baukastensystem (34) zum Herstellen eines Schwingerregers (14) für eine Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, – mit zumindest einem Erzeugermodul (36) zur Erzeugung mechanischer Schwingungen, – mit zumindest einem Erregergehäusemodul (35) zur Aufnahme eines solchen Erzeugermoduls (36).
Baukastensystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Erregergehäusemodul (35) ein Obermodul (37) und ein Untermodul (38) aufweist, die im zusammengebauten Zustand einen Innenraum (20) des Erregergehäusemoduls (35) begrenzen.
Baukastensystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Obermodul (37) einstückig mit einem Schwingkörper (10) einer solchen Einrichtung (1) ausgebildet ist.