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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftfilter zum Filtern von Luft, die einer Brennkraftmaschine zugeführt wird.
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Ein Luftfilter für eine Brennkraftmaschine hat ein erstes Gehäuse, das einen Einlass und eine Öffnung hat, ein zweites Gehäuse, das einen Auslass und eine Öffnung hat, und ein Filterelement, das zwischen der Öffnung des ersten Gehäuses und der Öffnung des zweiten Gehäuses angeordnet ist.
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In dem Luftfilter, der in der
JP 2000 110682 A offenbart ist, ist an der Innenfläche des ersten Gehäuses ein Schalldämmbauteil befestigt, das aus einem porösen Material wie geschäumtem Kunststoff besteht. Das Schalldämmbauteil reduziert das Ansauggeräusch.
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Die Erfinder haben entdeckt, dass beim Luftfilter einer Brennkraftmaschine der Schalldruckpegel niederfrequenter Komponenten von 1 kHz oder weniger größer als der hochfrequenter Komponenten von mehr als 1 kHz ist und dass niederfrequente Komponenten die Hauptursache des Geräusches sind.
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Ein herkömmlicher Luftfilter, der ein Schalldämmbauteil aus einem porösen Material hat, kann zwar den Schalldruckpegel hochfrequenter Komponenten von mehr als 1 kHz reduzieren, allerdings hat ein solcher Luftfilter Schwierigkeiten, den Schalldruckpegel niederfrequenter Komponenten von 1 kHz oder weniger zu reduzieren. Das heißt, dass der herkömmliche Luftfilter Ansauggeräusch nicht wirksam reduzieren kann.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Eine Zielsetzung der Erfindung ist es, einen Luftfilter zur Verfügung zu stellen, der dazu imstande ist, Ansauggeräusch wirksam zu reduzieren.
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Zum Erreichen der obigen Zielsetzung und in Übereinstimmung mit einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Luftfilter zur Verfügung gestellt, der ein erstes Gehäuse, das einen Einlass und eine Öffnung aufweist, ein zweites Gehäuse, das einen Auslass und eine Öffnung aufweist, und ein Filterelement aufweist, das zwischen der Öffnung des ersten Gehäuses und der Öffnung des zweiten Gehäuses angeordnet ist. Mindestens eines von dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse weist eine schleifenförmige Befestigungsrippe, die von einer Innenfläche von ihm vorsteht, und einen tafelartigen oder filmartigen Schwingungskörper auf, der aus einem luftundurchlässigen Material besteht und an einem oberen Ende der Befestigungsrippe befestigt ist. Die Innenfläche des mindestens einen der Gehäuse, eine Innenumfangsfläche der Befestigungsrippe und der Schwingungskörper definieren eine Luftkammer.
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Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die exemplarisch die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung kann gemeinsam mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten zusammen mit den beigefügten Zeichnungen unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele verstanden werden. Es zeigen:
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1 eine Schnittansicht, die einen Luftfilter gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
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2 eine Perspektivansicht, die das erste Gehäuse des Ausführungsbeispiels zeigt;
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3 eine Perspektivansicht des Schwingungskörpers des Ausführungsbeispiels;
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4 eine Perspektivansicht des ersten Gehäuses des Ausführungsbeispiels, die einen Zustand veranschaulicht, in dem der Schwingungskörper befestigt ist;
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5 eine Draufsicht eines ersten Gehäuses gemäß einer Abwandlung; und
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6 eine Draufsicht eines ersten Gehäuses gemäß einer anderen Abwandlung.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Es wird nun ein Luftfilter gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Der in 1 gezeigte Luftfilter ist in einem Ansaugtrakt einer in einem Fahrzeug eingebauten Brennkraftmaschine angeordnet und weist ein erstes Gehäuse 10, das einen zylinderförmigen Einlass 11 hat, und ein zweites Gehäuse 20 auf, das einen zylinderförmigen Auslass 21 hat.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, weist das erste Gehäuse 10 eine obere Öffnung 12, eine Umfangswand 13, die die obere Öffnung 12 umgibt, und eine Bodenwand 14 auf. Um den gesamten Umfang der oberen Öffnung 12 herum ist ein nach außen verlaufender Flansch 15 vorgesehen. Der Einlass 11 steht von der Außenfläche der Umfangswand 13 vor. Das erste Gehäuse 10 besteht aus einem harten Kunststoff.
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Wie in 1 gezeigt ist, weist das zweite Gehäuse 20 eine untere Öffnung 22, eine Umfangswand 23, die die untere Öffnung 22 umgibt, und eine Deckenwand 24 auf. Um den gesamten Umfang der unteren Öffnung 22 herum ist ein nach außen verlaufender Flansch 25 vorgesehen. Der Auslass 21 steht von der Außenfläche der Umfangswand 23 vor. Das zweite Gehäuse 20 besteht aus einem harten Kunststoff.
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Zwischen der oberen Öffnung 12 des ersten Gehäuses 10 und der unteren Öffnung 22 des zweiten Gehäuses 20 ist ein Filterelement 30 angeordnet. Das Filterelement 30 hat einen Filterabschnitt 31 und einen schleifenförmigen Dichtungsabschnitt 32. Der Filterabschnitt 31 ist durch Plissieren einer Filtermediumlage aus Filterpapier oder Vliesstoff ausgebildet, und der Dichtungsabschnitt 32 ist am Außenumfang des Filterabschnitts 31 vorgesehen.
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Der Dichtungsabschnitt 32 des Filterelements 30 wird im Luftfilter von dem Flansch 15 des ersten Gehäuses 10 und dem Flansch 25 des zweiten Gehäuses 20 gehalten. Der Dichtungsabschnitt 32 dichtet den Spalt zwischen dem ersten Gehäuse 10 und dem zweiten Gehäuse 20 ab.
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Auf der Bodenwand 14 des ersten Gehäuses 10 ist ein schwingungsreduzierender Aufbau zum Reduzieren von Ansauggeräusch angeordnet. Der schwingungsreduzierende Aufbau wird nun beschrieben.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, stehen von der Innenfläche der Bodenwand 14 des ersten Gehäuses 10 Befestigungsrippen 16 und eine Verstärkungsrippe 17 vor. Zwei der Befestigungsrippen 16 sind in der Längsrichtung angeordnet, und die anderen zwei sind in der Querrichtung angeordnet, sodass auf der gesamten Bodenwand 14 des ersten Gehäuses 10 ein Gittermuster ausgebildet ist. Die Verstärkungsrippe 17 verläuft parallel zu und befindet sich zwischen zwei der vier Befestigungsrippen 16, die Seite an Seite angeordnet sind. Die Höhe der Verstärkungsrippe 17 (der Vorstehbetrag von der Bodenwand 14 aus) ist so eingestellt, dass sie niedriger als die Höhe der Befestigungsrippen 16 ist.
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Wie in den 1 und 4 gezeigt ist, ist an den oberen Enden der Befestigungsrippen 16 ein filmartiger Schwingungskörper 18 aus einem luftundurchlässigen Material befestigt. Wie in 3 gezeigt ist, hat der Schwingungskörper 18 in Draufsicht eine Rechteckform. Die Dicke des Schwingungskörpers 18 beträgt vorzugsweise mehrere zehn bis mehrere hundert Mikrometer. Wie in den 1 bis 4 gezeigt ist, bilden die Befestigungsrippen 16 eine rechteckige, schleifenförmige Wand 16A mit einer oberen Öffnung 16B aus. Der Schwingungskörper 18 ist so vorgesehen, dass er die obere Öffnung 16B versperrt. Durch das Vorhandensein des Schwingungskörpers 18, der den oben beschriebenen Aufbau hat, wird innerhalb des ersten Gehäuses 10 durch die Innenfläche der Bodenwand 14, die Innenumfangsfläche der schleifenförmigen Wand 16A und die Unterseite des Schwingungskörpers 18 eine Luftkammer 19 (1) definiert.
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Außerdem sind das Ende der schleifenförmigen Wand 16A und die Außenkante des Schwingungskörpers 18 aneinander über den gesamten Umfang durch einen Klebstoff befestigt. Dadurch wird der Spalt zwischen dem oberen Ende der schleifenförmigen Wand 16A und der Außenkante des Schwingungskörpers 18 über den gesamten Umfang abgedichtet. Beim Luftfilter dieses Ausführungsbeispiels berührt der Schwingungskörper 18 die Verstärkungsrippe 17 nicht.
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Es wird nun die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Wenn durch den Betrieb der Brennkraftmaschine Ansauggeräusch erzeugt wird, wirkt die Luft in der Luftkammer 19 wie eine Feder, sodass der Schwingungskörper 18 schwingt. Die Schwingung des Schwingungskörpers 18 und die Schwingung der Luft in der Luftkammer 19 werden, indem sie in Wärmeenergie umgewandelt werden, reduziert, was das Ansauggeräusch reduziert.
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Durch verschiedene Versuche und Simulationen, die von den Erfindern durchgeführt wurden, ist festgestellt worden, dass der schwingungsreduzierende Aufbau, der von dem Schwingungskörper 18 und der Luftkammer 19 gebildet wird, erlaubt, die Resonanzfrequenz des Schwingungskörpers 18 auf einen Wert in einem niedrigen Frequenzband (in diesem Ausführungsbeispiel in einem Frequenzband von 1 kHz oder weniger) einzustellen und den Schwingungskörper 18 wirksam bei einer niederfrequenten Komponente schwingen zu lassen, wodurch der Schalldruckpegel derselben Frequenzkomponente wirksam reduziert wird. Deswegen lässt sich sagen, dass der schwingungsreduzierende Aufbau dieses Ausführungsbeispiels dazu geeignet ist, den Schalldruckpegel niederfrequenter Komponenten, die die Hauptursache des Ansauggeräusches sind, zu reduzieren.
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Daher ist der Luftfilter dieses Ausführungsbeispiels, der einen solchen schwingungsreduzierenden Aufbau einsetzt, dazu imstande, wirksam Ansauggeräusch zu reduzieren.
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Beim Luftfilter dieses Ausführungsbeispiels ist auch der Spalt zwischen dem oberen Ende der schleifenförmigen Wand 16A und der Außenkante des Schwingungskörpers 18 über den gesamten Umfang der schleifenförmigen Wand 16A abgedichtet. Wenn der Schwingungskörper 18 aufgrund der Ansauggeräuscherzeugung schwingt, wird daher Luft daran gehindert, aus der Luftkammer 19 zu entweichen oder in die Luftkammer 19 einzutreten. Dadurch schwingt der Schwingungskörper 18 leicht, und die Schwingung wird leicht in Wärmeenergie umgewandelt, sodass das Ansauggeräusch wirksam reduziert wird.
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Darüber hinaus weist der Luftfilter dieses Ausführungsbeispiels die Verstärkungsrippe 17 in der Luftkammer 19 auf, die von der Innenfläche der Bodenwand 14 des ersten Gehäuses 10 vorsteht und deren oberes Ende vom Schwingungskörper 18 getrennt ist. Dadurch wird auf der Innenfläche des ersten Gehäuses 10 der schwingungsreduzierende Aufbau vorgesehen, der von den Befestigungsrippen 16 und dem Schwingungskörper 18 gebildet wird. Außerdem wird an der Stelle des schwingungsreduzierenden Aufbaus eine Verstärkungsrippe so angeordnet, dass sie nicht die Schwingung des Schwingungskörpers 18 stört. Es lässt sich daher verhindern, dass die Steifigkeit des ersten Gehäuses 10 durch das Vorsehen des schwingungsreduzierenden Aufbaus reduziert wird.
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Wie oben beschrieben wurde, erreicht dieses Ausführungsbeispiel die folgenden Vorteile.
- (1) Das erste Gehäuse 10 hat die schleifenförmige Wand 16A, die von der Innenfläche der Bodenwand 14 vorsteht, und den Schwingungskörper 18, der am oberen Ende der schleifenförmigen Wand 16A befestigt ist. Durch die Innenfläche der Bodenwand 14, die Innenumfangsfläche der schleifenförmigen Wand 16A und den Schwingungskörper 18 wird die Luftkammer 19 definiert. Dies reduziert wirksam Ansauggeräusch.
- (2) Der Spalt zwischen dem oberen Ende der schleifenförmigen Wand 16A und der Außenkante des Schwingungskörpers 18 ist über den gesamten Umfang der schleifenförmigen Wand 16A abgedichtet. Dadurch schwingt der Schwingungskörper 18 leicht, und die Schwingung wird leicht in Wärmeenergie umgewandelt, sodass das Ansauggeräusch wirksam reduziert wird.
- (3) Die Verstärkungsrippe 17, die in der Luftkammer 19 vorgesehen ist, steht von der Innenfläche der Bodenwand 14 des ersten Gehäuses 10 vor und hat ein oberes Ende, das vom Schwingungskörper 18 getrennt ist. Es lässt sich daher verhindern, dass die Steifigkeit des ersten Gehäuses aufgrund des Vorsehens des schwingungsreduzierenden Aufbaus reduziert wird.
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– Abwandlungen –
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Das oben dargestellte Ausführungsbeispiel kann wie folgt abgewandelt werden.
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Das obere Ende der schleifenförmigen Wand 16A und die Außenkante des Schwingungskörpers 18 können durch Schweißen befestigt werden.
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Die Verstärkungsrippe 17 kann wegfallen. Außerdem können von den Befestigungsrippen 16 andere Abschnitte als die schleifenförmige Wand 16A wegfallen.
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Ein Teil des Spalts zwischen dem oberen Ende der schleifenförmigen Wand 16A und der Außenkante des Schwingungskörpers 18 muss nicht unbedingt abgedichtet sein.
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Beim Luftfilter können zwei oder mehr Luftkammern vorgesehen werden, die der Luftkammer 19 entsprechen. In diesem Fall können die Luftkammern verschiedene Volumina haben. Wenn sich das Volumen einer Luftkammer ändert, ändert sich die Frequenz, bei der der Schwingungskörper mitschwingt. Somit ändern sich auch die Frequenzkomponenten, deren Schalldruckpegel wirksam reduziert werden kann. Falls die übrigen Bedingungen die gleichen sind, wird die Resonanzfrequenz des Schwingungskörpers im Einzelnen umso niedriger, je größer das Volumen der Luftkammer ist. Dementsprechend werden die Frequenzkomponenten, deren Schalldruckpegel wirksam reduziert werden kann, niederfrequentere Komponenten. Wenn wie bei dem oben beschriebenen Luftfilter Luftkammern mit verschiedenen Volumina vorgesehen werden, ist es daher möglich, jeweils wirksam die Schalldruckpegel verschiedener Frequenzkomponenten zu reduzieren, sodass das Ansauggeräusch wirksamer reduziert wird. Bestimmte Beispiele eines solchen Luftfilters sind in den 5 und 6 gezeigt.
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Bei der in 5 gezeigten Abwandlung sind auf der Innenfläche einer Bodenwand 44 eines ersten Gehäuses 40 in einem Gittermuster insgesamt fünf Befestigungsrippen 46, drei in der Längsrichtung und zwei in der Querrichtung, die in unterschiedlichen Abständen verlaufen, angeordnet. Dies sorgt für mehrere Abschnitte, die mit den Befestigungsrippen 46 auf der Bodenwand 44 des ersten Gehäuses 40 rechteckige Schleifen (schleifenförmige Wände) ausbilden. Die schleifenförmigen Wände umfassen zwei schleifenförmige Wände 46A, 47A, die nebeneinander liegen und verschiedene Öffnungsflächen haben. Obere Öffnungen 46B, 47B der schleifenförmigen Wände 46A, 47A werden von einem einzigen Schwingungskörper 48 versperrt. Das erste Gehäuse 40 hat somit eine erste Luftkammer 49A, die durch die Innenfläche der Bodenwand 44, die Innenfläche der schleifenförmigen Wand 46A und den Schwingungskörper 48 definiert wird, und eine zweite Luftkammer 49B, die durch die Innenfläche der Bodenwand 44, die Innenfläche der schleifenförmigen Wand 47A und den Schwingungskörper 48 definiert wird. Das Volumen der ersten Luftkammer 49A ist bei diesem Luftfilter kleiner als das Volumen der zweiten Luftkammer 49B eingestellt.
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Bei der in 6 gezeigten Abwandlung sind auf der Innenfläche einer Bodenwand 54 eines ersten Gehäuses 50 in einem Gittermuster insgesamt sechs Befestigungsrippen 55, drei in der Längsrichtung und drei in der Querrichtung, die in verschiedenen Abständen verlaufen, angeordnet. Dies sorgt für mehrere Abschnitte, die mit den Befestigungsrippen 55 auf der Bodenwand 54 des ersten Gehäuses 50 rechteckige Schleifen (schleifenförmige Wände) ausbilden. Die schleifenförmigen Wände umfassen zwei schleifenförmige Wände 56A, 57A, die verschiedene Öffnungsflächen haben. Obere Öffnungen 56B, 57B der zwei schleifenförmigen Wände 56A, 57A werden durch zwei Schwingungskörper 58A, 58B versperrt. Das erste Gehäuse 50 hat somit eine erste Luftkammer 59A, die durch die Innenfläche der Bodenwand 54, die Innenfläche der schleifenförmigen Wand 56A und den Schwingungskörper 58A definiert wird, und eine zweite Luftkammer 59B, die durch die Innenfläche der Bodenwand 54, die Innenfläche der schleifenförmigen Wand 57A und den Schwingungskörper 58B definiert wird. Das Volumen der ersten Luftkammer 59A ist bei diesem Luftfilter kleiner als das Volumen der zweiten Luftkammer 59B eingestellt.
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Der Schwingungskörper 18 kann ein Film sein, der aus einem anderen Kunststoff als Polypropylen (zum Beispiel aus Polyethylenterephthalat) besteht. Der Schwingungskörper 18 kann auch ein Film sein, der aus Synthesekautschuk besteht. Des Weiteren kann anstelle eines solchen Kunststofffilms oder Kautschukfilms ein tafelartiger und luftundurchlässiger Schwingungskörper, der aus einem weichen Kunststoff oder Synthesekautschuk besteht, vorgesehen werden, um die obere Öffnung 16B der schleifenförmigen Wand 16A zu versperren.
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Der schwingungsreduzierende Aufbau kann auf der Umfangswand 18 des ersten Gehäuses 10 oder auf der Umfangswand 23 und der Deckenwand 24 des zweiten Gehäuses 20 angeordnet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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