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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
Lufteinlasssysteme für
Verbrennungsmotoren. Moderne Motoren für Kraftfahrzeug-Triebwerke
umfassen eine oder mehrere Resonatorkammer-Vorrichtungen im Lufteinlasssystem,
um das Motorgeräusch
zu vermindern. Traditionell umfasst jede Resonatorvorrichtung ein
gesondertes Bauteil, welches mit dem Einlasssystem verbunden werden
muss, wobei typischerweise Schläuche
und Schellen verwendet werden, um die Vorrichtung mit dem Luftreiniger
und dem Drosselgehäuse
zu verbinden. Dies erfordert einen erheblichen Arbeitsaufwand und
zusätzliche
Teile, und es entstehen dabei potenzielle undichte Stellen, die
das Eindringen von Staub ermöglichen.
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In dem Bestreben, das Lufteinlasssystem
zu vereinfachen und die Kosten zu senken, umfasst der Luftreiniger
manchmal eine Resonatorkammer im Gehäuse, in die das Luftreinigerelement
eingebaut ist. Ein Beispiel eines solchen Systems wird im US-Patent
Nr. 4.790.864 beschrieben, das am 13. Dezember 1988 für einen "Kompakten Motor-Luftreiniger
mit integrierten Bauteilen" erteilt
wurde.
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Resonatorvorrichtungen umfassen sowohl Expansionskammer-
als auch Helmholtz-Resonatoren,
welche jeweils dazu bestimmt sind, das Geräusch in verschiedenen Frequenzbereichen
zu dämpfen.
Selbst in denen Fällen,
in denen ein Resonator des einen Typs in das Luftreiniger-Gehäuse integriert
ist, ist der des anderen Typs typischerweise oft als gesondertes
Bauteil installiert, obwohl eine Integration beider Typen in einem
gesonderten Bauteil im US-Patent Nr. 5.424.494 beschrieben ist,
welches dem Inhaber der vorliegenden Anmeldung am 13. Juni 1995
erteilt wurde.
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Ein Beispiel eines Luftreinigerfilterelements, das
mit einem Lufteinlassschlauch gekoppelt ist, wird im US-Patent Nr.
5.125.940 beschrieben.
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In der gleichzeitig schwebenden Anmeldung US-Seriennr.
08/842.252, Attorney Docket Nr. 97P7659US, wird ein Verbindungsschlauch
zwischen dem Luftreiniger und dem Drosselgehäuse beschrieben, bei dem beide
Resonatortypen untrennbar mit dem Verbindungsschlauch verbunden
sind.
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Luftreinigerelemente von Kraftfahrzeugen haben
oft eine rechteckige Gestalt und sind durch den Eingriff einer großen rechteckigen
Abdeckung um den gesamten Umfang der Dichtung herum abgedichtet.
Das Luftreinigergehäuse
besteht gewöhnlich aus
Pressstoff, und größere gepresste
Konstruktionen sind manchmal leicht deformiert, wodurch undichte
Stellen erzeugt werden, an denen Staub unter Umgehung des Luftfilters
in den Motor gelangen kann.
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Um dieses Problem zu vermeiden, werden oft
teurere sterkere Kunststoffe verwendet, wodurch sich die Kosten
erhöhen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Luftreiniger-Baugruppe für ein Kraftfahrzeug-Lufteinlasssystem
bereitzustellen, bei der es nicht erforderlich ist, dass ein eine
vollständige
Abdichtung gewährleistender
Eingriff von Abdeckungen oder anderen Gehäuseteilen mit dem Filterelement hergestellt
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
ist ein Luftreiniger für
ein Lufteinlasssystem eines Kraftfahrzeugmotors vorgesehen, wobei
das Einlasssystem ein Drosselgehäuse
zur Steuerung des Luftstroms in den Motor aufweist und wobei der
Luftreiniger umfasst: ein Gehäuse,
das einen Innenraum definiert und eine Frischlufteinlassöffnung aufweist,
die in den besagten Innenraum führt;
ein hohles Luftreinigerfilterelement, das ein offenes Ende aufweist;
ein Schlauchkupplungsstück,
das an dem besagten Gehäuse
auf verriegelbare Weise befestigt werden kann, um das besagte Gehäuse mit
einem Schlauch zu verbinden, der an das besagte Drosselgehäuse angeschlossen
werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass: das besagte Luftreinigerfilterelement
an dem besagten Schlauchkupplungsstück angebracht werden kann,
wobei das besagte Schlauchkupplungsstück mit dem besagten offenen
Ende des besagten Luftreinigerfilterelements in einen die Abdichtung
gewährleistenden
Eingriff gebracht werden kann; wodurch das besagte Luftreinigerfilterelement, wenn
es an dem Schlauchkupplungsstück
angebracht ist, durch eine Öffnung
in dem besagten Gehäuse
hindurch eingeführt
werden kann, um in einem Luftreinigerfilterelement-Hohlraum in dem
besagten Gehäuseinnenraum
aufgenommen zu werden, so dass, wenn das besagte Kupplungsstück mit dem
besagten Gehäuse
verriegelt ist, das besagte Luftfilterelement in dem besagten Luftreiniger-Hohlraum
befestigt ist.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst ein rohrförmiges
Luftreinigerelement, bei dem ein Ende mittels einer Endkappe vollständig verschlossen
ist, während
das andere Ende einen Dichtungsring aufweist, der ein Ende eines Kupplungsstückes an
einem Ende eines Schlauches aufnimmt, welcher den Luftstrom zum
Drosselgehäuse
des Motors leitet.
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Ein Luftreinigergehäuse, das
einen Innenraum definiert, weist eine Öffnung auf, die in der Lage ist,
das Luftreinigerfilterelement aufzunehmen, so dass dieses in einen
aufnehmenden Raum im Gehäuse
eingeführt
werden kann, wobei das Schlauchanschlussstück eine Verriegelungsanordnung
für eine
lösbare
Verbindung mit der an die Öffnung angrenzenden
Gehäusewand
umfasst, um das Luftreinigerelement in seiner Position zu befestigen.
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Das Gehäuse weist außerdem zwei
verschiedene, im Inneren definierte Resonatorvorrichtungen auf,
bei denen es sich um eine Expansionskammer und eine Helmholtz-Resonatorkammer
handelt.
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Jede Kammer wird durch eine Zwischenabdeckung,
ein Unterteil und ein Einsatzstück
gebildet, bei denen es sich vorzugsweise jeweils um Pressstoffelemente
handelt, welche durch Reibschweißung oder auf andere Weise
miteinander zu einer einheitlichen Konstruktion verbunden sein können. Die
Expansionskammer ist um einen Schlitz herum definiert, der in einem
Einlasskanal ausgebildet ist, und ein Rohr verbindet den Einlasskanal
und eine Helmholtz-Resonatorkammer, die in anderen Bereichen innerhalb
des Gehäuses
definiert ist. Der Einlasskanal führt zu dem Luftreinigerfilterelement-Hohlraum,
der ebenfalls innerhalb des Gehäuseinnenraums
definiert ist.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine als teilweise Explosionsdarstellung ausgeführte Perspektivansicht einer
Luftreiniger-Resonatorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sowie eines daran installierten Schlauchanschlussstückes und
einer Luftansaughaube.
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2 ist
eine Perspektivansicht der in 1 dargestellten
Luftreiniger-Resonatorvorrichtung,
wobei Teilstücke
herausgebrochen sind, um innere Einzelheiten und Bauteile zu zeigen.
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3 ist
eine Schnittansicht entlang der Länge der in den 1 und 2 dargestellten
Luftreiniger-Resonatorvorrichtung.
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4 ist
eine Perspektivansicht eines innerhalb des Luftreiniger-Resonatorgehäuses angeordneten
Einsatzes.
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4A ist
eine umgekehrte Perspektivansicht des in 4 dargestellten Einsatzes.
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5 ist
eine Schnittdarstellung in Längsrichtung
durch das Luftfilterelement und eine Teilansicht des dazu passenden
Abschnitts des Schlauchkupplungsstückes.
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6 ist
eine Perspektivansicht der Außenseite
des Schlauchkupplungsstückes.
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7 ist
eine Perspektivansicht der Außenseite
des Schlauchkupplungsstückes.
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8 ist
eine umgekehrte Perspektivansicht der Abdeckung, welche teilweise
das Luftreinigergehäuse
bildet.
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9 ist
eine Perspektivansicht einer anderen Form des Luftfilter-Resönators gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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In der folgenden ausführlichen
Beschreibung wird im Interesse der Klarheit und für eine spezielle Ausführungsform
eine gewisse spezifische Terminologie verwendet; diese soll jedoch
selbstverständlich nicht
einschränkend
sein und darf nicht als einschränkend
ausgelegt werden, da die Erfindung innerhalb des Schutzbereiches
der beigefügten
Ansprüche
viele Formen annehmen kann und viele Variationen möglich sind.
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1 zeigt
eine Außenansicht
des die vorliegende Erfindung verkörpernden Luftreiniger-Resonators 10,
welcher ein Gehäuse 12 umfasst,
das einen Innenraum definiert, wobei das Gehäuse 12 aus zwei Teilen
konstruiert ist, einem Abdeckungsteil 14 und einem Unterteil 16,
welche durch Reibschweißung
entlang aneinanderstoßender
Ränder 18 miteinander
verbunden sind, so dass eine einheitliche Konstruktion gebildet
wird. Eine angeformte Befestigungslasche 15 ermöglicht eine
Befestigung der Vorrichtung mit Bolzen an einem Blechteil des Fahrzeugs
oder am Motor.
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Die Abdeckung 14 und das
Unterteil 16 können
aus einem Kunstharzpressstoff hergestellt sein, wie etwa Nylon oder
Polypropylen, und sie können verstärkt sein,
so wie dies für
eine spezielle Anwendung erforderlich ist.
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An der Vorderseite des Gehäuses 12 ist
eine Frischluftansaughaube 20 angebracht, so dass eine Lufteinlassöffnung 22 in
eine Position unter der Motorhaube gebracht wird, in der Frischluft
zur Verfügung
steht; sie lenkt den Frischluftstrom zu einer Lufteinlassöffnung 30 im
Unterteil 16.
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In einer seitlichen Öffnung 44 in
der Abdeckung 14 ist ein Schlauchkupplungsstück 24 eingerastet,
welches das Gehäuse 12 mit
einem Schlauch 26 verbindet, der an das Drosselgehäuse 28 des
Motors angeschlossen ist und am Ansaugkrümmer (nicht abgebildet) befestigt
ist.
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Ein Nippel 32 zum Anschluss
an ein Druckregelventil ist an das Schlauchkupplungsstück 24 angeformt.
Der Schlauch 26 ist vorzugsweise an ein nach außen vorstehendes
Rohr 34 angeformt, das mit dem Kupplungsstück 24 untrennbar
verbunden ist, wodurch die Notwendigkeit einer Klemmverbindung entfällt, da
der Schlauch 26 und das Kupplungssstück 24 somit ein einziges
Teil bilden.
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Das Kupplungssstück 24 weist ein in
der entgegengesetzten Richtung vorstehendes Rohr 36 auf, das
konzentrisch bezüglich
einer am Umfang angeordneten Reihe von axial vorstehenden Fixierfingern 38 ist,
welche entlang des Umfangs eines Flansches 40 angebracht
sind. Ein Paar Federfinger 42 erstreckt sich in Aussparungen
im Flansch 40 hinein, wodurch Rippen 46 nach innen
gebogen werden können,
wenn das Kupplungsstück 24 in
die seitliche Öffnung 44 an
der Seite der Abdeckung 14 eingeführt wird (2), wobei die Rippen mit den Rändern der Öffnung 44 zum
Eingriff gelangen, wenn die Finger 42 wieder nach außen schnappen,
wodurch verhindert wird, dass das Kupplungsstück 24 wieder aus der Öffnung 44 in
der Abdeckung 14 herausgezogen werden kann.
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Das nach innen vorstehende Rohr 36 ist durch
Presspassung in eine aus Elastomer gefertigte Dichtungsendkappe 48 auf
einem hohlen zylindrischen Filterelement 52 eingesetzt
(5), und ein mit Rippen
versehener konischer Dichtungsabschnitt 50 ist mittels
Presspassung mit dem Rohr 36 verbunden, um das Filterelement 52 zu
installieren.
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Das Filterelement 52 ist
innerhalb der vorstehenden Finger 38 an der Innenseite
des Kupplungsstückes 24 fixiert.
Eine geschlossene Endkappe 54 ist am anderen Ende des Filterelements 52 angebracht,
so dass das Filterelement 52 eine im Wesentlichen dichte
Verbindung mit dem Kupplungsstück 24 und
dem Schlauch 26 aufweist. Das Filterelement 52 wird
zuerst am Kupplungsstück 24 angebracht,
und das Filterelement 52 wird durch die Öffnung 44 hindurch
vorwärts
bewegt, bis der Flansch 40 des Kupplungsstückes 24 an
die flache Seite der Seitenwand der Abdeckung 14 stößt und die
Federfinger an der Innenseite der Seitenwand der Abdeckung einrasten.
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Es wird nun auf die 3–4A Bezug genommen; in diesen
sind die inneren Einzelheiten zu erkennen, wobei durch die Kombination
der Abdeckung 14, des Unterteils 16 und eines
Einsatzstückes 56 aus
Pressstoff, das zwischen der Abdeckung 14 und dem Unterteil 16 festgehalten
wird, verschiedene Kanäle
und Zwischenräume
innerhalb des umschlossenen Innenraumes definiert sind.
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Das Filterelement 52 ist
ein Hohlzylinder und ist in einem Filter-Hohlraum 58 angeordnet,
der oberhalb einer bogenförmig
gekrümmten
Fläche 60 des Einsatzes 56 definiert
ist. Eine vertikale Endwand 62, die an einen bogenförmig gekrümmten Sockel 64 angrenzt,
nimmt die geschlossene Endkappe 54 des Filterelements 52 auf
und stützt
sie ab. In die Endkappe 54 können zusammendrückbare Finger 66 eingeformt
sein, um zu ermöglichen,
dass das Filterelement 52 auf einfache Weise zwischen der
Seitenwand der Abdeckung 14 und der Fläche 60 des Einsatzstückes 56 gehalten
wird.
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Luft strömt durch die Öffnung 30 ein
(über die Ansaughaube 20)
und strömt
in einen Eintrittskanal 68, der durch ein U-förmiges Teilstück 70 des
Einsatzstückes 56 und
die Bodenwand des Unterteils 16 definiert ist. Ein Schlitz
weist mehrere Abschnitte 74A, 74B,
74C auf,
die sich um das U-förmige
Teilstück 70 herum
erstrecken, was die Kommunikation mit einer Expansionskammer 76 mit
einem vorgegebenen Volumen ermöglicht,
die sich über
dem Kanal 68 und in der Nähe seines hinteren Teils befindet
und durch Abschnitte des Einsatzstückes 56, der Abdeckung 14 und
des Unterteils 16 über
dem Luftkanal 68 und in der Nähe seines hinteren Teils definiert
ist.
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Unmittelbar nach den Schlitzen 74A, 74B, 74C mündet ein
Helmholtz-Rohr 78 in den Kanal 68 ein.
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Eine Helmholtz-Resonatorkammer 80 mit
einem vorgegebenen Volumen ist über
dem Kanal 68 definiert, ebenso wie durch einen Raum zum
hinteren Durchgangsfenster 82 und auch den Raum 90 unter dem
Filter-Hohlraum 58, der durch die Flächen 60 und 61 definiert
ist, wobei der Zwischenraum 88 die Kommunikation mit diesen
Räumen
ermöglicht. Trennwände 84 in
der Abdeckung 14 passen mit Trennwänden 86 im Einsatzstück 56 zusammen,
wodurch Teilabschnitte der Helmholtz-Resonatorkammer 80 definiert
werden.
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Wie in 8 zu
erkennen ist, sind in einem bestimmten Muster angeordnete Querversteifungsrippen 45 in
die Innenseite offener Bereiche der Abdeckung 14 zwischen
den Seitenwänden
eingeformt, wobei die Rippen 45 auch auf dem Unterteil 16 vorgesehen
sind, so dass die Steifigkeit ausreichend ist, um die Erzeugung
eines Geräusches
durch trommelähnliche
Schwingungen der kombinierten einheitlichen Konstruktion zu verhindern.
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Diese Konstruktion beseitigt die
Probleme betreffs der Abdichtung, da es nicht erforderlich ist, dass
die rechteckigen Gehäusebauteile
dicht mit dem Filterelement 52 verbunden sind, wobei nur
eine zuverlässige
ringförmige
Dichtung erforderlich ist.
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Gleichzeitig ist im Luftreinigergehäuse sowohl
eine Expansionskammer als auch eine Helmholtz-Resonatorkammer vorgesehen.
Der umschlossene Raum wird für
jede Kammer den Erfordernissen entsprechend durch miteinander kommunizierende Bereiche
effizient genutzt, welche durch die Abdeckung 14, das Unterteil 16 und
das Einsatzstück 56 definiert
werden, so dass die Größe reduziert
wird und die Notwendigkeit entfällt,
sorgfältig
abgedichtete Verbindungen mit den einzelnen Bauteilen herzustellen.
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Anzumerken ist, dass sich beide Resonatorkammern
in Richtung des Luftstroms gesehen vor dem vollständig selbstabgedichteten
Luftreinigerelement befinden und folglich die äußere Abdichtung dieser Kammern
nicht kritisch ist, da die gesamte Luft danach durch das Filterelement 52 strömt.
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Die Konzeption ermöglicht eine
einfache Anpassung an die Platzanforderungen eines jeden Fahrzeugs,
da die Bauteile leicht umgestaltet werden können.
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Die Form und die Größe der Abdeckung
und des Unterteils werden als gut an den verfügbaren Raum unter der Motorhaube
angepasst betrachtet.
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9 zeigt
eine andere solche Konfiguration eines Luftreiniger-Resonators 10A,
bei der das Filterelement 52A in das Ende der Abdeckung 14A eingebaut
ist.
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Ein Nockensicherungsring 92 ist
auf einem Schlauchkupplungsstück 24A befestigt,
um dieses nach der Anbringung des Filterelements 52A zu
sichern.
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Es sind viele weitere Varianten der
Konfiguration möglich,
wie etwa eine Anordnung der Frischlufteinlassöffnung an der Seite der Abdeckung.
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Die Wartung des Luftfilterelements
kann bei jeder der Ausführungsformen
leicht durchgeführt werden,
indem die Federfinger des Kupplungsstückes 24 gelöst werden
bzw. der Nockensicherungsring 92 gedreht wird und das Filterelement 52 bzw. 52A zusammen
mit dem Kupplungsstück 24 bzw. 24A herausgezogen
wird. Das Filterelement wird einfach von dem Rohrende des Kupplungsstückes 24 bzw. 24A abgezogen,
welches dann in das offene Ende eines Ersatz-Luftfilterelements 52 bzw. 52A eingesteckt
wird. Das Filterelement 52 bzw. 52A wird in die Öffnung 44 eingeführt, und
die Federfinger werden wieder zum Einrasten gebracht, bzw. der Nockensicherungsring 92 wird
gedreht, um das Kupplungsstück 24A in
seiner Position zu verriegeln.