DE19940610A1 - Luftfilter - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Luftfilter 10 für eine Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug zur Übertragung von Schall in den Fahrgastinnenraum bzw. Fahrerraum, um den Fahrer über den Betriebszustand des Motors zu informieren. Das Luftfilter 10 umfaßt ein Luftfiltergehäuse 11, einen Filtereinsatz 26, einen Einlaß 12 für Rohluft und einen Auslaß 13 für Reinluft. Das Luftfiltergehäuse 11 wird durch eine Gehäusewand 22 gebildet, in welche mindestens eine Membran 16 eingebracht ist. Die Membran 16 weist ein schallweicheres Material auf als die Gehäusewand 22, daher kann durch Form und Lage der Membran 16 eine gezielte Schallerzeugung und -ausbreitung vorgenommen werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Luftfilter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten
Luftfilters.
Bekanntlich gelten für alle Fahrzeuge Vorschriften über eine maximal zulässige
Geräuschemission. Daher sind die Fahrzeughersteller gehalten möglichst
geräuscharme Fahrzeuge zu bauen. Durch die geringe Schallabstrahlung des
Fahrzeuges und hohe Schallisolierung des Fahrgastinnenraumes, erhält der Fahrer
meist nur über den Drehzahlmesser eine Information über den Betriebszustand des
Motors. Dies wird von vielen Fahren als unangenehm empfunden.
Es ist aus der DE 197 04 376 A1 eine Luftfilteranordnung bekannt, welche über eine
akustisch wirkende Leitung vom Luftfilter zum Fahrgastinnenraum verfügt. Diese
Leitung soll Geräusche in den Fahrgastinnenraum übertragen und den Fahrer über
den Betriebszustand des Motors informieren. Die Leitung wird von einer Membran
luftdicht abgesperrt, welche im Betrieb in Schwingungen versetzt wird und diese
Schwingungen an den Fahrgastinnenraum überträgt. Nachteilig ist bei dieser Lösung
der Einsatz eines zusätzlichen Bauteils, welches durch den Motorraum bis zum
Fahrgastraum bzw. Fahrerraum geführt werden muß. Der hierzu notwendige
Einbauraum steht bei der komplexen Bauweise der heutigen Fahrzeuge nur begrenzt
zur Verfügung, außerdem erhöht sich das Teilegewicht der Baugruppe.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Hilfsmittel zu schaffen, mit dessen Hilfe
sich das Ansauggeräusch beeinflussen läßt, ohne daß sich das Teilegewicht oder
Einbauvolumen wesentlich verändert. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des
Patentanspruches 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Luftfilter ist in vorteilhafter Weise geeignet, Schall so zu
übertragen, daß der Fahrer eine ausreichende Information über den Betriebszustand
des Motors erhält. Hierzu dient die, in die Gehäusewand integrierte Membran,
welche mehr Schall abstrahlt, als die Gehäusewand selbst. Durch geeignetes
Anordnen der Membranen, z. B. auf den Motor gerichtet, kann eine Reduzierung des
Ansauggeräusches erreicht werden. Die Membran ist dichtend mit der Gehäusewand
verbunden und stellt somit einen Teil der Begrenzung für einen Filterinnenraum dar,
sie ist so an bzw. in die Gehäusewand einzubringen, daß in jedem Betriebszustand
eine ausreichende Dichtheit des Luftfilters gewährleistet ist. Hierbei ist zu beachten,
daß das Luftfilter dynamisch, in Form von Luftdruckwechseln, belastet wird und sich
die Membran in keinem Betriebszustand von der Gehäusewand lösen oder
Leckluftströme zulassen darf. Dazu kann die Membran von außen oder innen auf die
Gehäusewand aufgebracht sein, bei jeder Variante sind ausreichend viele
Befestigungspunkte vorzusehen, welche die Membran mit der Gehäusewand
verbinden. Weiterhin ist die Membran so ausgelegt, daß sie durch die
durchströmende Luft, welche vom Einlaß kommend durch ein Filterelement zum
Auslaß strömt, in Schwingungen versetzt wird. Diese Schwingungen werden auf
umliegende Bauteile im Motorraum übertragen und schließlich in den
Fahrgastinnenraum, bzw. Fahrerraum geleitet. Je nach Bedarf und erwünschten
Sound können mehrere Membranen vorgesehen werden, welche unterschiedliche
Formen und Größen aufweisen können. Mögliche Formvarianten stellt die
Verwendung von eckigen oder ovalen Membranen dar, welche Wirkflächen
verschiedener Ausführungen besitzen können.
Die Membran kann durch Aufkleben dichtend mit der Gehäusewand verbunden
werden. Besteht die Membran aus dem selben Material, wie das Filtergehäuse, so
kann die Membran mit dem Filtergehäuse einteilig ausgeführt sein, wodurch
mögliche undichte Stellen vermieden und Montagearbeitsgänge eingespart werden
können. Eine besondere Fertigungsmethode stellt dabei das Spritzgießverfahren
dar.
Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgedankens ist die Verwendung von
Membranen mit runden Wirkflächen, da diese besonders gut zu Schwingungen
angeregt werden können. Denkbar sind dabei Varianten, bei denen eckige
Membranen in das Gehäuse eingebracht werden, aber die Wirkflächen selbst runde
Konturen aufweisen.
Gemäß, einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Membran
unterschiedlich dicke Wandstärken aufweisen. Dabei ist es vorteilhaft, die
Randbereiche der Membran dünn und die Mittenbereiche dick auszuführen. Dadurch
erreicht man, daß die Membran schnell zu Schwingungen angeregt werden kann,
aber durch den dickeren Mittenbereich eine ausreichende Masse zur Verfügung hat,
welche die Schwingungen übertragen kann.
Es ist vorteilhaft, die Membran wellenförmig aufzubauen, wodurch die Membran
leichter schwingen kann. Hierbei stellt die Ausführung der Membran mit einem
wellenförmig ausgebildeten Randbereich und einem ebenen Mittenbereich eine
besonders vorteilhafte Lösung dar. Hier kann der wellenförmige Randbereich
Schwingungen erzeugen, welche dann von dem ebenen Mittenbereich abgestrahlt
werden. Durch diese Ausführung sind beste Ergebnisse bei der Schallerzeugung und
-übertragung zu erzielen.
Eine besondere Ausführungsform stellt die Anordnung der Membran auf einer
Stirnseite des Luftfiltergehäuses dar. Dabei wird als Stirnseite die Seite bezeichnet,
auf welche der Luftstrom auftrifft, wenn er das Luftfiltermedium durchströmt hat,
dadurch wird die Membran direkt angeströmt und zu Schwingungen angeregt. Somit
kann durch diese Ausführung eine optimale Schallübertragung erfolgen.
Zum Einbringen der Membran in das Filtergehäuse ist es vorteilhaft, Aufnahmen im
Filtergehäuse vorzusehen. Diese Aufnahmen dienen z. B. zum Einklipsen mehrerer
Befestigungspunkte der Membran in das Filtergehäuse, wobei eine ausreichende
Dichtung vorgesehen ist, oder zum Eindrücken der Membran in eine Nut am
Filtergehäuse, die umlaufend die Membran aufnimmt und so eine dichtende
Verbindung der Bauteile bewirkt. Weitere Aufnahmen können derart gestaltet sein,
daß die Schmelze der Membran in diese eindringt und so eine formschlüssige
Verbindung der Membran mit dem Filtergehäuse bewirkt. Hierbei ist die Ausbildung
der Aufnahme in Form von kegeligen Bohrungen denkbar, wobei sich der Kegel nach
der, der Membran gegenüberliegenden, Seite öffnet und so ein zerstörungsfreies
Herausfallen der Membran verhindert.
Ein Verfahren zur Fertigung der Membran und des Filtergehäuses stellt das
Spritzgießen dar. Hierbei kann das Filtergehäuse an einem anderen Ort gefertigt
werden, wie die Membran, außerdem kann für jedes Bauteil ein individueller
Werkstoff gewählt werden. Anschließend werden die Teile zusammengefügt. Eine
bevorzugte Variante stellt die Fertigung der Membran und des Filtergehäuses aus
dem selben Material und in einem Arbeitsgang dar. Hierbei unterscheidet sich der
Bereich der Membran nur in Form und Wandstärke von der Filtergehäusewand. Bei
dieser Ausführung ist keine Leckage zu erwarten, da keine Bauteilgrenzen zwischen
der Membran und dem Filtergehäuse besteht.
Eine weitere Fertigungsvariante besteht darin, die Membran in ein bestehendes
Filtergehäuse einzuspritzen. Hierbei bildet das Filtergehäuse einen Teil der Kavität
für die Membran. Bei diesem Fertigungsverfahren ist eine optimale Paßform der
Membran in dem Filtergehäuse realisiert. Desweiteren kann die Membran derart
eingespritzt sein, daß eine unlösbare Verbindung zwischen der Membran und dem
Filtergehäuse erzeugt wird.
Ein besonders vorteilhaftes Fertigungsverfahren stellt das Zwei-Komponenten-
Spritzgießverfahren dar. Hierbei werden beide Bauteile, Filtergehäuse und Membran,
in einem Werkzeug hergestellt. Nachdem zuerst das Filtergehäuse gespritzt wurde,
weichen Schieber zurück und geben die Kavität für die Membran frei. Durch dieses
Fertigungsverfahren erhält man nach dem Entformen ein fertiges Bauteil.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen
außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen
hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in
Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf
anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige
Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von
schematischen Ausführungsbeispielen beschrieben.
Hierbei zeigt
Fig. 1 ein Luftfilter in der Draufsicht,
Fig. 2 eine Membran im Schnitt,
Fig. 3 eine Aufnahme im Schnitt,
Fig. 4 ein Luftfilter im Schnitt als Prinzipskizze.
In Fig. 1 ist ein Luftfilter 10 in der Draufsicht dargestellt. Dieses Luftfilter 10 wird im
wesentlichen durch ein Luftfiltergehäuse 11 gebildet, welches einen Einlaß 12 und
einen Auslaß 13 besitzt. Da das Luftfiltergehäuse 11 aus mehreren Formteilen
besteht, sind Verbindungsstellen 14 zur Fixierung der Formteile aufeinander und
Rippen 15 zur Versteifung vorgesehen. In das Luftfiltergehäuse 11 sind zwei
Membranen 16 eingebracht. Sie sind schallweicher als das Luftfiltergehäuse 11 und
strahlen somit mehr Schall von der Filterinnenseite in den Motorraum ab. Das
Luftfiltergehäuse 11 kann aus einem talkumverstärkten Polypropylen z. B. PPT20
gefertigt sein und die Membran 16 aus einem thermoplastischen Elastomer. Beide
Bauteile 11,16 sind im Spritzgießverfahren hergestellt und anschließend miteinander,
unter Verwendung eines Klebstoffes, zusammengefügt worden.
In Fig. 2 ist eine Membran 16 im Schnitt dargestellt, wobei zwei
Befestigungsvarianten dargestellt sind. Die Membran weist einen umlaufenden
Befestigungsbereich 17, einen wellenförmigen Schwingbereich 18 und eine
verstärkte Wirkfläche 19 auf. Der wellenförmige Schwingbereich 18 dient dazu, die
Wirkfläche 19 zu halten und zu Schwingungen anzuregen, dazu weist der
wellenförmige Schwingbereich 18 eine geringere Wandstärke, als die Wirkfläche 19
auf.
Auf der linken Bildhälfte ist der Befestigungsbereich 17, welcher mit Klebstoff an dem
Luftfiltergehäuse 11 gemäß Fig. 1 befestigt werden kann, dargestellt.
Auf der rechten Bildhälfte ist der Befestigungsbereich 17' mit einer Dichtlippe 20
dargestellt. Diese Dichtlippe 20 wird in eine umlaufende Nut im Luftfiltergehäuse 11
gemäß Fig. 1 eingedrückt.
In Fig. 3 ist eine Aufnahme im Schnitt dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird die Aufnahme durch konische Bohrungen 21 gebildet, welche in einer
Gehäusewand 22 des Luftfiltergehäuses 11 gemäß Fig. 1 eingebracht sind und von
der Schmelze ausgefüllt werden. Nachdem die Schmelze erstarrt ist, kann die
Membran 16 nicht mehr zerstörungsfrei aus dem Filtergehäuse 11 entfernt werden.
Die konischen Bohrungen 21 werden in bestimmten Abständen 23 angeordnet, dabei
ist darauf zu achten, daß sich die Membran 16 bei keinem Betriebszustand von dem
Luiffiltergehäuse 11 löst und Luft entweichen kann.
In Fig. 4 ist ein Luftfilter 10 im Schnitt, entlang der Schnittlinie A-A gemäß Fig. 1 in
einer Prinzipskizze dargestellt. Das Luftfilter 10 umfaßt im wesentlichen ein
zweiteiliges Luftfiltergehäuse 11, welches durch eine obere Formhälfte 24 und eine
untere Formhälfte 25 gebildet wird und einen Filterraum 27 umschließt. Die obere
Formhälfte 24 weist einen Einlaß 12 und zwei, in die obere Formhälfte 24
eingebrachte Membranen 16 auf, welche wellenförmig ausgeführt sind. Die untere
Formhälfte 25 enthält einen Auslaß 13. Zwischen die obere und untere Formhälfte
24, 25 ist ein Filtereinsatz 26 dichtend eingebracht. Zur Befestigung der beiden
Formhälften aufeinander sind die Verbindungsstellen 14 verschraubt.
10
Luftfilter
11
Luftfiltergehäuse
12
Einlaß
13
Auslaß
14
Verbindungsstellen
15
Rippen
16
Membran
17
Befestigungsbereich
18
Schwingbereich
19
Wirkfläche
20
Dichtlippe
21
konische Bohrung
22
Gehäusewand
23
Abstand
24
obere Formhälfte
25
untere Formhälfte
26
Filtereinsatz
27
Filterraum
Claims (10)
1. Luftfilter (10) für eine Brennkraftmaschine, aufweisend zumindest ein
Luftfiltergehäuse (11), welches mit einer Gehäusewand (22) einen Filterraum (27)
umschließt, einen Einlaß (12) und einen Auslaß (13), dadurch gekennzeichnet,
daß in die Gehäusewand (22) mindestens eine Membran (16) eingebracht ist,
welche schallweicher ist, als die Gehäusewand (22).
2. Luftfilter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (16)
eine runde Wirkfläche (19) aufweist.
3. Luftfilter (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Membran (16) über unterschiedlich dicke Wandstärken verfügt.
4. Luftfilter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Membran (16) wellenförmig aufgebaut ist.
5. Luftfilter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Membran (16) über einen wellenförmigen Schwingbereich (18) am Rand und
eine ebene Wirkfläche (19) in der Mitte verfügt.
6. Luftfilter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Membran (16) auf einer Stirnseite des Filtergehäuses
(11) angeordnet ist.
7. Luftfilter (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse (11) Aufnahmen zur formschlüssigen
Verbindung zwischen Filtergehäuse (11) und Membran (16) aufweist.
8. Verfahren zur Fertigung des Filtergehäuses (11) und der Membran (16), gemäß
einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Filtergehäuse (11) und die Membran (16) durch Spritzgießen hergestellt sind.
9. Verfahren zur Fertigung des Filtergehäuses (11) und der Membran (16) nach
Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (16) in das bestehende
Filtergehäuse (11) eingespritzt ist.
10. Verfahren zur Fertigung des Filtergehäuses (11) und der Membran (16) nach
Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß das Luftfiltergehäuse (11) und die
Membran (16) im Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren hergestellt sind.
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