DE8423896U1

DE8423896U1 - Schalldämpfendes Luftansaugfilter für eine Brennkraftmaschine

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Publication number: DE8423896U1
Application number: DE19848423896
Authority: DE
Original assignee: Ing Walter Hengst & Co Kg 4400 Muenster De GmbH
Current assignee: Ing Walter Hengst & Co Kg 4400 Muenster De GmbH
Priority date: 1984-08-11
Filing date: 1984-08-11
Publication date: 1986-09-11

Description

Schalldämpfendes Luftansaugfilter für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft einen Luftansaugfilter für eine Brennkraftmaschine mit einem Filtergehäuse mit integriertem Ansaugschalldämpfer/ wobei das Gehäuse an der Lufteintrittsseite ein Ansaugrohrstück sowie einen im
wesentlichen der Luftverteilung auf den Filterkörper
dienenden Vorraum, und in Durchströmrichtung diesem
nachgeordnet einen im wesentlichen der Zusammenführung diffuser Strömungsfäden dienenden Luftsammei- und Austrittsraum mit einem Austrittsrohrstück aufweist.

Ansaugfilter für Brennkraftmaschinen mit einem zur Aufnahme eines Ansaugschalldämpfers ausgebildeten Gehäuse sind grundsätzlich bekannt. Aufgabe des Ansaugschalldämpfers ist es dabei, die hörbaren und aus einem Frequenzgemisch bestehenden Wechselstromanteile der Druckwellen zurückzuhalten, auozufiltern oder wenigstens zu vermindern und den Gleichstromanteil möglichst ungestört fliegen zu lassen. Schalldampfer wirken daher als akustische Filter, die je nach Abstimmung nur einen beßtimmten Frequenzbereich passieren lassen. Neben Absorptionsdämpfern, welche die Schallenergie durch Reibung an einem porösen Schallschluckstoff wie Glaswolle u. ä. in Wärme umwandeln, werden vielfach Reflexionsdämpfer verwendet, die sich durch relativ niedrigen
Strömungswiderstand auszeichnen. Diese bestehen aus
einem oder mehreren Heimholtz-Resonatoren in Form von

Kammern oder Röhren, die in Reihe oder seitlich zur Strömungsrichtung der Luft liegen. Durch Veränderung der Abfassungen der Resonatoren, beispielsweise ihres Kammervolumens oder Durchmessers der Eintrittsbohrung bzw. Langen/DurchmeoDeiverhältnis des Ausflußrohres läi:t sich das Dämpfungssystem auf ein zu dämpfendes Frequenzband abstimmen. Auch Kombinationen von Reflexions- und Absorptions-DSmpfern sind gelegentlich gebräuchlich.

Nachteile bzw. Schwierigkeiten bei allen diesen Schalldämpfern ergeben sich daraus, daf. eine Abstimmung auf den zu dämpfenden Frequenzbereich zumeist nur durch bauliche Veränderungen des Dämpfungssystems möglich ist, weshalb eine Anpassung an unterschiedliche Motortypen in der Regel eine Neu- oder Anpassungsentwicklung des Ansaugschalldämpfersystems erforderlich macht. Dabei muß eine Erhöhung des Strömungswiderstandes sorgfältig in äußerst geringen Grenzen gehalten werden, da diese sonst zur Minderung der spezifischen Motorleistung und damit der Wirtschaftlichkeit führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftansaugfilter für eine Brennkraftmaschine mit einem Filtergehäuse mit integriertem Ansaugschalldämpfer zur Verfügung zu stellen, der eine gute Schalldämpfung in einem möglichst breiten Frequenzband der störenden, zumeist relativ hochfrequenten Ansauggeräusche mit einem Minimum an Strömungswiderstand erzielt, der darüberhinaus die Möglichkeit der problemlosen Anpassung an unterschiedliche Motorbaureihen mit einesa Minimum an konstruktiven Änderungen gestattet, und der das ohnehin beengte Bauvolumen des Filtergehäuses nicht oder nicht wesentlich vergrößert.

Die Aufgabe wird bei einem Luftansaugfilter der eingangs genannten Art mit der Erfindung dadurch gelöst, daß sowohl der Vorraum als auch Ger Austrittsraum als

Schalldämpfer ausgebildet sind oder einen Schalldämpfer-Einsatz aufweisen.

Mit Vorteil wird mit der Erfindung erreicht, da£> das damit geschaffene Dämpfungssystem, bei welchem zu beiden Seiten des Filterkörpers je ein Schalldämpfer angeordnet *?zw. ausgebildet ist, durclk unterschiedliche Abstimmung der einzelnen Dämpfer eine äußerst überraschend wirksame Gesamtdämpfungseffizienz erreicht wird, und zwar in einem sehr breiten Frequenzband. Infolgedessen eignet eich das Dämpfungssystem für einen erheblich universelleren Einsatz bei unterschiedlichen Motorentypen, als dies bisher mit bekannten Dämpfern möglich war.

Dabei können die einzelnen Dämpfer infolge ihres Zusammenwirkens jeweils sehr unkompliziert aufgebaut sein und weicen infolgedessen auch einen im Verhältnis zum Dämpfungseffekt erheblich geringeren Widerstand auf, als ein einzelner Ansaugdämpfer vergleichbarer Dämpfungswirkung.

Eine vorteilhaft unkomplizierte Ausgestaltung ergibt sich mit der Erfindung dadurch, da£ das Ansaugrohrstück wenigstens zum Teil in den Vorraum hineinragt und als Resonator ausgebildet ist.

Hierdurch wird mit Vorteil eine wesentliche Geräuschdämpfung erzielt, ohne daii der ohnehin vorhandene und erforderliche Vorraum in seinem Bauvolumen vergrößert werden muf... Eine wesentlich verbesserte Dämpfungswirkung durch Interferenz von Schallwellen wird weiter dadurch erreicht, daf. nach einem weiteren Vorschlag die Wand Luftdurchtrittsöffnungen aufweist.

Eine andere, ebenfalls unkomplizierte und vorteilhafte Ausgestaltung kann auch dadurch erreicht werden, daA der Vorraum zur Aufnahme eines Schalldämpfer-Einsatzes ausgebildet ist. Hiermit ergibt sich der Vorteil, daß durch

Auswechslung dieses Einsatzes, ohne daft es hierzu einer baulichen Änderung bedarf, eine ideale Anpassung der Dämpfungswirkung an sehr unterschiedliche Motortypen möglich ist.

Mit Vorteil ist weiter Vorgesehen, daß der Austrittsraum durch wenigstens eine Wand in als Resonatoren wirkende Räume unterteilt ist. Dabei ist der Austrittsraum mit |

Vorteil ebenfalls zur Aufnahme eines Schalldämpfer- |

Einsatzes ausgebildet und infolgedessen ohne Konstruk- I tionsänderung mittels einfachen Austausche des Einsatzes | problemlos an unterschiedliche Dämpfungsbedingungen an- | paßbar bzw. abstimmbar. Mit Vorteil können die den Vor- f raum sowie den Austrittsraum umgebenden Wände bzw. Wand- -teile davon mit schal3^absorbierendem Material wenig- Jf

stens teilweise verkleidet sein. Insbesondere trifft dies auf den Austrittsraum zu, dessen im wesentlichen ebenen Wandbereiche sich zu einet solchen Verkleidung ■■

gut eignen. Dabei wird mit vergleichsweise geringem Aufwand und ohne nennenswerte Erhöhung des Strömungswiderstandes eine zusätzliche Dämpfungswirkung erreicht. .,

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungs- ;

gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben. i

Das Luftansaugfilter mit integriertem Ansaugschall- [

dämpfer zeichnet sich durch seine unkomplizierte Aus- '

bildung sowie die überraschend gute Schalldämpfung in :'

einem überraschend breiten Frequenzband aus. Dies wird ;. dadurch erzielt, daß zu beiden Strömungsseiten des Filterkörpers Resonanzräume unterschiedlicher Eigenfrequenzen durch Ausbildung von Gehäuseteilen oder durch geeignete Schalldämpfereinsätze angeordnet sind. Infolge unterschiedlicher Abstimmung der Filterbreite ergeben < sich im Zusammenwirken der unterschiedlichen Resonanzräume Interferenzen, welche die im Gasstrom enthaltenen Wechselströme ohne nennenswerten ^eistungsverluet soweit

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glätten, daß sie in einem weiten Frequenzband unhörbar werden.

Besonders vorteilhaft wirkt sich dabei in konstruktiver Hinsicht die Ausbildung des Austrittsraums_r gegebenenfalls auch des Vorraums aus, die eine Aufnahme von Schalldämpfer-Einsätzen bzw. ein Auswechseln in unterschiedlichen Störbereichen filternd wirkender Einsätze ermöglicht. Die Anwendungsbreite in der Vielzahl unterschiedlicher Motortypen wird hierdurch gegenüber bisher gebräuchlichen Dämpfungssystemen wesentlich erweitert.

Insgesamt ergeben die mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Luftfilters mit integriertem Ansaugschalldämpfer erzielten Vorteile hinsichtlich Funktionsqualität, Dnkompliziertheit der Gestaltung und des Aufwandes sowie flexibler Anpassung an verschiedene Störbereiche der Akustik eine sehr glückliche Gesamtlösung der zugrundegelegten Aufgabe.

Die Erfindung wird in Zeichnungen in einer bevorzugten AusfOhrungsform gezeigt, wobei aus den Zeichnungen weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch ein Luftansaugfilter mit integriertem Ansaugschalldämpfer;

Figur 2 einen Querschnitt durch das Filter gemäi Figur 1;

Figur 3 eine Draufsicht auf einen Schnitt entsprechend der Schnittebene III ... in in Figur 1.

Der Luftaneaugfilter weist im wesentlichen ein zweiteiliges Filtergehäuse 38 mit einem Oberteil 32 und einem Unterteil 33 auf. Diese werden im Bereich ihrer StoLfuge

40 durch eine umlaufende Profildichtung 31 in gegenseitiger Lage gehalten und sind durch übliche (nicht gezeigte) Verbindungsmittel zusammengehalten. Die Profildichtung 34 dient gleichzeitig zur Aufnahme und Abdichtung des Filterkörpers 37 und hält diesen im Gehäuse 38 in Position. Weiter weist die Profildichtung 34 eine umlaufende Innennut 35 auf, in welche der Kragen 31 des Schalldämpfereinsatzes 13 eingelegt ist. Dieser Einsatz 13 ist demnach ohne jegliche Montagearbeit einlegbar bzw. auswechselbar gehalten, d. h. eine Lieferung von Gebause 38 und Schalldämpfereinsatz 13 kann auch getrennt voneinander erfolgen und Gehäuse 38 sind durch späteren Einbau des Einsatzes 13 nachrüstbar. Zugleich erfolgt zufolee der Einbettung des Einsatzes 13 in die elastische Gummi-Profildichtung 34 eine Körperschallisolierung gegenüber dem Gehäuse 38. Das Oberteil 32 umfz'.^t einen im wesentlichen der Luftverteilung auf den Filterkörper ->7 dienenden Vorraum 1 mit einem daran angeordneten At saugrohrstück 5. Dieses ragt wenigstens zum Teil in den Vorraum 1 hinein und setzt sich darin mit einer Wand 8 fort. Der dadurch unmittelbar mit dem AnsaugrohrstOck 5 in Verbindung stehende Raumteil 3 ist auf diese Weise als Resonator 7 ausgebildet. Gleichzeitig unterteilt die Wand 8 den Vorraum 1 in zwei als Resonatoren wirkende Raumabschnitte 3 und 4. Diese sind in Durchströraungsrichtung 22 hintereinander angeordnet und jeweils im Querschnitt verjüngt. Die Wirkung solcher als Relmholtz-Resonatoren bezeichneter Schwingungs- und Dämpfungsräume wird als dem Fachmanne bekannt vorausgesetzt. Die Wand 8 weist Luftdurchtrittsöffnungen 12 auf. Die durch diese zusätzliche Ausbildung erzielte Verwirbelung und Interferenz-Wirkung trägt wesentlich zur Schalldämpfung der in den Vorraum 1 eintretenden Luft bei.

Mit der beschriebenen erfindungswesentlichen Ausbildung des Vorraums 1 ergibt sich in überraschender Weise mit

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einem Minimum an Aufwand und ohne nennenswerte Erhöhung des Strömungswiderstandes eine beachtliche Schalldärapfungswirkung. Diese wird erfindungsgemäß dadurch weiter verstärkt, daß der Austrittsraum 2 zur Aufnahme eines SchalldSmpfer-Einsatzes 13 ausgebildet und mit dem Schalldämpfer-Einsatz 13 versehen ist. Dieser besteht aus zwei zum Filterkörper 37 und gegenseitig im Abstand angeordneten Wänden 23, 24 und weist zwei mit diesen einen Resonanzraum 10 einschließende Seitenwände 25, 26 } auf, wobei die Wände gegeneinander iängsversetzt an

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einem Ende 29 einen Lufteintritt 27 und am anderen Ende ι , 30 einen Luftaustritt 28 freigeben. Die den Filterkörper

37 passierende Luft gelangt demnach auf mäanderförmigen Wegen durch die als Resonatoren wirkenden Räume 9, 10 und 11 und den Austrittsraum 2 und das Austrittsrohr-

; stück 41 in den Motor, wobei die hochfrequenten Wellen-

;.^: anteile geglättet bzw. ausgefiltert und die Störgeräu-

sehe gedämpft werden.

tv Wie aus Figur 2 ersichtlich, kann der Austrittsraum 2 an Ί seinen Innenwänden 17, 18, 19 mit Schall absorbierendem

Material 20, 21 wenigstens teilweise verkleidet sein.

Aus den Figuren 1 bis 3 ist ersichtlich, dall das Gehäuse

38 im wesentlichen allseitig rechteckige Querschnitte ' und infolgedessen flache Wände 14 bis 19 aufweist.

; Figur 3 zeigt in Draufsicht auf die Schnittebene

: III...ITI in Figur 1 die Ausbildung des Schalldämpfer-

EinsatzeR 13. Die Wand 23 ist als Formziehteil mit einem umlaufenden flachen Kragen 31 ausgebildet und mit der Wanct 24 verbunden oder einstückig. Die Wand 24 ist gegenüber der Wand 23 mit leichter Schräglage ancjeord- : net, wodurch erreicht wird, daß die in Strömungsrichtung

22* hintereinanderllegenden Resonanzräume 9, 10, 11 mit unterschiedlichen Ströniungsquerschnitten verlaufende Strömungskanäle darstellen, die als Helmholtz-Resonatoren wirken.

M.lt Vorteil ißt: im übrigen das Filtergehäuse 38 aus einem Kunststoff hergestellt, der schalldämpfende Eigenschaften besitzt.

Wie aus der Zusammenschau der Figuren 1 bis 3 des gezeigten Ausführungsbeispieles ersichtlich, zeichnet sich der Erfindungsgegenstand neben einer ausgezeichneten funktioneilen Schalldämpfungswirkung bei minimalem Strömungswiderstand insbesondere durch seine unkomplizierte Auebildung und die außerordentlich flexible Anpaßbarkeit an unterschiedliche Dampfungs- bzw. Störgeräuschbereiche und damit an unterschiedliche Motortypen aus. Die eingangs gestellte Aufgabe wird somit in optimaler Weise gelöst.

Claims

A1 Schutzansprüche

1. Luftansaugfilter für eine Brennkraftmaschine mit einem Filtergehäuse mit integriertem Ansaugschalldämpfer, wobei das Gehäuse an der Lufteintrittsseite ein Ansaugrohrstück sowie einen im wesentlichen der Luftverteilung auf den Filterkörper dienenden Vorraum, und in Durchströmrichtung diesem nachgeordnet einen im wesentlichen der Zusammenführung diffuser Strömungsfäden dienenden Luftsammei- und Austrittsraum mit einem Austrittsrohrstück aufweist, ''dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Vorraum (1)

als auch der Austrittsraum (2) wenigstens ein Rohr-

' ^ stück (5) und/oder wenigstens eine Wand (8, 23, 24) auf·

5 weisen, die als Schalldämpfer wirken.

2. Luftansaugfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohrstück (5) wenigstens zum Tei.l in den Vorraum (1) hineinragt und als Resonator

(7) ausgebildet ist.

3. Luftansaugfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorraum (1) durch wenigstens eine Wand (8) in als Resonatoren wirkende Räume (3,

4) unterteilt ist.

4. Luftansaugfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (8) Luftdurchtrittsöffnungen (12) aufweist.

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5. Luftansaugfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsraum (2) durch wenigstens eine Wand (23, 24) in als Resonatoren wirkende Räume (9, 10, 11) unterteilt ist.

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A2

6. Luftansaugfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Vorraum (1) sowie den Austrittsraum umgebenden Wände (14 bis 19) mit schallabsorbierendem Material (20, 21) wenigstens teilweise verkleidet sind.

7. Luftansaugfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpfer ein Einsatz (13) ist und zwei zum Filterkörper (37) und gegenseitig im Abstand angeordnete Wände (23, 24) und zwei mit diesen den Resonanzraum (10) einschließende Seitenwände (25, 26) aufweist, wobei die Wände (23, 24) gegeneinander längsversetzt an einem Ende (29) des Resonanzraumes (10) einen Lufteintritt (27) und am anderen Ende (30) einen Luftaustritt (28) freigeben.

8. Luftansaugfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (23, 24) im Bereich des Lufteintritts (27) enger zusammenstehen als im Bereich des Luftaustritts (28), und daß der Resonanzraum (10) mit einem in Durchströmungsrichtung (22¹) stetig sich erweiternden Querschnitt ausgebildet ist.

9. Luftansaugfilter nach Anspruch 7 und 8, dadurch ~\ gekennzeicnnet, daß die Wand (23) ein Formziehteil

mit einem umlaufenden flachen Kragen (31) ist und mit der Wand (24) verbunden oder mit dieser einstückig ist.

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10. Luftansaugfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse (38) ein Oberteil (32) und ein Unterteil (33) aufweist, die durch eine umlaufende Profildichtung (34) in gegenseitiger Lage gehalten und durch Verbindungsmittel zusammengehalten sind, und daß die Profildichtung (34) eine umlaufende Innennut (35) aufweist, in

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I welcher der Kragen (31) des Schalldämpfer-Einsatzes (13) eingepaßt ist.

11. Luftansaugfilter nach Anspruch 10, dadurch

5 gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse (38) aus Kunststoff mit schalldämpfenden Eigenschaften hergestellt ist.

12. Luftansaugfilter nach Anspruch 10 urid 11, dadurch

10 gekennzeichnet, daß das Filtergehäuse (38) im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt mit ebenen Wänden (14 bis 19) aufweist.

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