EP2426346A2 - Ladeluftschlauch - Google Patents

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EP2426346A2
EP2426346A2 EP20110171833 EP11171833A EP2426346A2 EP 2426346 A2 EP2426346 A2 EP 2426346A2 EP 20110171833 EP20110171833 EP 20110171833 EP 11171833 A EP11171833 A EP 11171833A EP 2426346 A2 EP2426346 A2 EP 2426346A2
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EP
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charge air
air hose
mandrel
flow channel
absorption material
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EP20110171833
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EP2426346A3 (de
EP2426346B1 (de
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Thomas Kastenhuber
Karl Mayr
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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    • F02M35/00Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/12Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1272Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification using absorbing, damping, insulating or reflecting materials, e.g. porous foams, fibres, rubbers, fabrics, coatings or membranes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M35/12Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
    • F02M35/1277Reinforcement of walls, e.g. with ribs or laminates; Walls having air gaps or additional sound damping layers
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    • F02M35/12Intake silencers ; Sound modulation, transmission or amplification
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    • F02M35/10Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10091Air intakes; Induction systems characterised by details of intake ducts: shapes; connections; arrangements
    • F02M35/10137Flexible ducts, e.g. bellows or hoses

Definitions

  • the invention relates to a charge air hose having the features of the preamble of patent claim 1.
  • acoustic dampers may be referred to in this invention, which are designed as absorption dampers or resonance dampers and are installed as a separate component between an exhaust gas turbocharger and a charge air duct, but also those which are carried out in combination with one of the aforementioned components, However, to perform the acoustic damping function of a separated area within the space provided need.
  • a damper can be installed before or after the exhaust gas turbocharger compressor depending on the nature and occurrence of the undesirable acoustic conspicuousness of an exhaust gas turbocharger (hissing, shrieking, hissing, etc.). Normally, however, such a silencer is used on the pressure side, that is to say in the flow direction of the charge air after the exhaust gas turbocharger compressor.
  • Such absorption dampers are designed as so-called.
  • "Resonators” or “Helmholtz resonators” usually in a cylinder-like shape. Inside one or more chambers, which are connected by bores with the usually centrally located charge air flow channel, the desired extinction of unwanted sound waves.
  • a generic charge air hose which is designed as a corrugated hose, for example, from the German patent application DE 10 2007 004 766 A1 known.
  • This charge air hose or corrugated hose is constructed as a Helmholtz resonator.
  • Another charge air hose, from which the invention proceeds for example, from the German patent DE 199 60 427 C2 known.
  • This patent describes a charge air hose made of an elastomeric material for transporting charge air exiting from a supercharger of an exhaust gas turbocharger to an internal combustion engine or to a charge air cooler, which is characterized in that the charge air hose has a chamber with an axial section whose inner shape is cylindrical and has an inner diameter which is larger than the inner diameter of the charge air hose and that the charge air hose is formed integrally with its chamber.
  • a silencer for a charge air hose usually occurs as a separate component, a corresponding space requirement, even in the described integrated solution, between exhaust gas turbocharger and internal combustion engine or charge air cooler is provided. In addition, depending on the design corresponding additional costs incurred in the use of such a silencer.
  • Object of the present invention is to show a cost, generic charge air hose, and a method for producing such a charge air hose.
  • the invention provides for the integration of the absorption measure directly into the charge air hose, wherein the cross section is maintained to the charge air duct (the absorption material is arranged in the cross section of a circular ring around the actual flow cross section within the charge air hose).
  • the absorption material is arranged in the cross section of a circular ring around the actual flow cross section within the charge air hose.
  • the flow guidance in the interior of the charge air hose is not or not significantly reduced in cross section.
  • Another function of the charge air hose is, in addition to a possible lossless charge air guide compensate for engine movements and decouple vibrations.
  • the introduced into the charge air hose, acoustically effective absorption material must thus join in the movements of the charge air hose, that can resonate without excessively cut off the flow cross section for the charge air and thereby withstand these loads over the vehicle life, without being destroyed or damaged.
  • a mesh or mesh fabric is the subject of the invention, which is the contact surface between charge air flow and the cylindrical outside arranged Absorbtionsmaterial separates and thus secures.
  • the inventive design of the charge air hose can be performed with any conventionally known clamping or quick coupling connection.
  • the cross-sectional widening of the charge air hose can take place directly in the charge air hose or preferably already in the clamp or quick release system.
  • the inventive design requires no additional space in the longitudinal direction (along the flow path) and requires only very little additional, radially arranged around the charge air hose space. Furthermore, a subsequent installation is possible. Advantageously, an installation is also possible where the length ratios allow no additional mounting of a conventional absorption or resonance muffler (resonator). Furthermore, the design according to the invention results in a reduction in costs due to fewer individual components and simpler process steps.
  • Fig. 1 shows a section through a charge air hose according to the invention 1.
  • the charge air hose 1 is preferably made of an elastomer such. B. butadiene rubber (BR), Isoprene rubber (IR), silicone rubber (SIR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), etc. with a fabric insert, as is known in the art and is for Transport of emerging from a compressor of an exhaust gas turbocharger charge air to an internal combustion engine or a charge air cooler provided.
  • the charge air hose can also be used upstream of the compressor of an exhaust gas turbocharger in the direction of flow of the charge air.
  • the charge air hose 1 is provided in this embodiment with radially rotating shafts (corrugated hose), which are held with retaining rings 6 in the form.
  • a vibration compensation or vibration isolation is possible in a simple manner.
  • a clutch 5 which may be a conventional clutch or quick coupling.
  • an acoustical absorption material 2 is arranged radially inwardly in the charge air hose 1 and essentially forms a flow channel 3 for the charge air 3.
  • the acoustic absorption material 2 is an open-pore foam, in particular a resin foam. This is introduced by inserting as a molding or foaming in the charge air hose 1.
  • the acoustic absorption material 2 is covered towards the flow channel 3 by a mesh or mesh fabric 4, so that no crumbs of the acoustic absorption material 2 can be entrained by the flow.
  • the inventive design of the charge air hose 1 requires no additional space in the longitudinal direction (along the flow path) and it is only a small additional, radial space on the charge air hose necessary.

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Abstract

Ladeluftschlauch (1), vorzugsweise aus einem Elastomer mit einer Gewebeeinlage, zum Transport von aus einem Verdichter eines Abgasturboladers austretende Ladeluft zu einer Brennkraftmaschine oder einem Ladeluftkühler, wobei in dem Ladeluftschlauch (1) radial innen ein Akustik-Absorptionsmaterial (2) angeordnet ist, das im Wesentlichen einem Strömungskanal (3) für die Ladeluft bildet. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung führt zu einer Kostenreduktion durch weniger Einzelkomponenten und einfachere Prozessschritte.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Ladeluftschlauch mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Als Stand der Technik dürfen bei dieser Erfindung Akustikdämpfer bezeichnet werden, die als Absorptionsdämpfer oder als Resonanzdämpfer ausgeführt sind und als eigenes Bauteil zwischen einen Abgasturbolader und einer Ladeluftführung verbaut werden, aber auch solche, die in Kombination mit einem der zuvor genannten Bauteile gemeinsam ausgeführt werden, jedoch zur Ausführung der Akustikdämpfungsfunktion eines abgetrennten Bereiches innerhalb des zur Verfügung gestellten Bauraums bedürfen. Ein solcher Dämpfer kann je nach Art und Auftreten der unerwünschten akustischen Auffälligkeit eines Abgasturboladers (Zischen, Kreischen, Fauchen, usw.) vor oder nach dem Abgasturboladerverdichter installiert werden. Üblicherweise kommt ein derartiger Geräuschdämpfer allerdings druckseitig, also in Strömungsrichtung der Ladeluft nach dem Abgasturboladerverdichter, zum Einsatz.
  • Derartige Absorptionsdämpfer sind als sog. "Resonatoren" oder auch "Helmholtz-Resonatoren" meist in zylinderähnlicher Form ausgeführt. Im Inneren bewirken eine oder auch mehrere Kammern, die durch Bohrungen mit dem meist mittig angeordneten Ladeluftströmungskanal verbunden sind, die gewünschte Auslöschung unerwünschter Schallwellen.
  • Bekannte Absorptionsdämpfer bedienen sich ähnlicher packagemäßiger Ausführungen, wobei hier zylindrisch um den Strömungsverlauf der Ladeluft Absorptionsmaterial (meist offenporige Schäume, insbesondere Harzschäume) angebracht wird und wie o. g. Resonatoren in einem meist zylindrischen Gehäuse verpackt sind.
  • Ein gattungsgemäßer Ladeluftschlauch, der als Wellschlauch ausgeführt ist, ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 004 766 A1 bekannt. Dieser Ladeluftschlauch oder Wellschlauch ist als ein Helmholtz-Resonator aufgebaut.
  • Ein weiterer Ladeluftschlauch, von dem die Erfindung ausgeht, ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 199 60 427 C2 bekannt. In dieser Patentschrift ist ein Ladeluftschlauch aus einem elastomeren Material beschrieben, zum Transport von aus einem Lader eines Abgasturboladers austretender Ladeluft zu einem Verbrennungsmotor oder zu einem Ladeluftkühler, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Ladeluftschlauch eine Kammer mit einem Axialabschnitt aufweist, dessen Innenform zylindrisch ausgebildet ist und einen Innendurchmesser besitzt, der größer ist als der Innendurchmesser des Ladeluftschlauchs und dass der Ladeluftschlauch mit seiner Kammer einstückig ausgebildet ist.
  • Da ein Geräuschdämpfer für einen Ladeluftschlauch üblicherweise als eigenes Bauteil auftritt, ist ein entsprechender Platzbedarf, auch bei der beschriebenen integrierten Lösung, zwischen Abgasturbolader und Brennkraftmaschine oder Ladeluftkühler vorzusehen. Außerdem entstehen je nach Ausführung entsprechende zusätzliche Kosten bei dem Einsatz eines solchen Geräuschdämpfers.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen kostengünstigen, gattungsgemäßen Ladeluftschlauch aufzuzeigen, sowie ein Verfahren zur Erzeugung eines solchen Ladeluftschlauchs.
  • Diese Aufgabe wird vorrichtungsmäßig durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruch 1 und verfahrensmäßig durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 4 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung sieht die Integration der Absorptionsmaßnahme direkt in den Ladeluftschlauch vor, wobei der Querschnitt zur Ladeluftführung erhalten bleibt (das Absorptionsmaterial ist im Querschnitt eines Kreisringes um den eigentlichen Strömungsquerschnitt innerhalb des Ladeluftschlauches angeordnet). Hierzu kommt ein, im Durchmesser um den Anteil des einzulegenden Absorptionsmaterials bzw. einzuschäumenden Absorptionsmaterials (vorzugsweise offenporiger Harzschaum) vergrößerter Ladeluftschlauch zum Einsatz. Die Strömungsführung im Inneren des Ladeluftschlauches wird dabei im Querschnitt nicht oder nicht merklich reduziert.
  • Eine weitere Funktion des Ladeluftschlauches ist es, neben einer möglichst verlustfreien Ladeluftführung Brennkraftmaschinenbewegungen auszugleichen und Schwingungen zu entkoppeln. Das in den Ladeluftschlauch eingebrachte, akustisch wirksame Absorptionsmaterial muss also die Bewegungen des Ladeluftschlauches mitmachen, d. h. mitschwingen können, ohne dabei den Strömungsquerschnitt für die Ladeluft übermäßig abzuschnüren und dabei diese Belastungen über die Fahrzeuglebensdauer, ohne zerstört oder geschädigt zu werden, standzuhalten. Um zu verhindern, dass evtl. ausgebrochenes Material von der Strömung mitgerissen wird, ist auch der Einsatz eines Netz- oder Gittergewebes Gegenstand der Erfindung, welches die Berührfläche zwischen Ladeluftströmung und des zylindrisch außerhalb angeordneten Absorbtionsmaterial trennt und damit absichert.
  • Aus fertigungstechnischer Sicht ist das Einziehen von Meterware von Netz- bzw. Gittergewebe mit Hilfe eines Dornes in das Innere des meistens als Formschlauch ausgeführten Ladeluftschlauches denkbar. Am zweckmäßigsten wird das Ausspritzen des Formschlauches mit entsprechendem Absorbtionsmaterial unter Zuhilfenahme eines Dornes, weicher den Strömungskanal freihält, erachtet. Dieser Dorn kann selbstverständlich auch mehrteilig aufgebaut sein.
  • Die erfindungsgemäße Ausführung des Ladeluftschlauchs kann mit jeder konventionell bekannten Klemm- oder Schnellkupplungsverbindung ausgeführt werden. Die Querschnittserweiterung des Ladeluftschlauches kann dabei direkt im Ladeluftschlauch oder vorzugsweise bereits im Klemm- oder Schnellkupplungssystem stattfinden.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung benötigt keinen zusätzlichen Bauraum in Längsrichtung (entlang des Strömungspfades) und benötigt nur sehr geringen zusätzlichen, radial um den Ladeluftschlauch angeordneten Bauraum. Ferner ist eine nachträgliche Installation möglich. In vorteilhafter Weise ist eine Installation auch dort möglich, wo die Längenverhältnisse keine zusätzliche Montage eines konventionellen Absorptions- oder Resonanzschalldämpfers (Resonator) zulassen. Weiter ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine Kostensenkung durch weniger Einzelkomponenten und einfachere Prozessschritte.
  • Die Herstellverfahren gem. den Patentansprüchen 4 und 5 sind besonders bevorzugt.
  • Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • Fig. 1
    zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Ladeluftschlauch.
  • Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Ladeluftschlauch 1. Der Ladeluftschlauch 1 besteht vorzugsweise aus einem Elastomer wie z. B. Butadien-Rubber (BR), Isoprene-Rubber (IR), Silikon-Rubber (SIR), Acrylnitril-Butadien-Rubber (NBR), etc. mit einer Gewebeeinlage, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist und ist zum Transport von aus einem Verdichter eines Abgasturboladers austretender Ladeluft zu einer Brennkraftmaschine oder einem Ladeluftkühler vorgesehen. In weiteren Ausführungsbeispielen kann der Ladeluftschlauch in Strömungsrichtung der Ladeluft auch vor dem Verdichter eines Abgasturboladers eingesetzt werden. Der Ladeluftschlauch 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit radial umlaufenden Wellen versehen (Wellschlauch), die mit Halteringen 6 in Form gehalten werden. Durch diese Ausgestaltung ist in einfacher Weise ein Schwingungsausgleich bzw. Schwingungsisolierung möglich. An beiden Enden weist der Ladeluftschiauch 1 eine Kupplung 5 auf, bei der es sich um eine konventionelle Kupplung oder auch Schnellkupplung handeln kann.
  • Erfindungsgemäß ist in dem Ladeluftschlauch 1 radial innen ein Akustikabsorptionsmaterial 2 angeordnet, das im Wesentlichen einen Strömungskanal 3 für die Ladeluft 3 bildet. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Akustik-Absorptionsmaterial 2 um einen offenporigen Schaum, insbesondere um einen Harzschaum. Dieser wird durch Einlegen als Formteil oder Ausschäumen in den Ladeluftschlauch 1 eingebracht.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Akustik-Absorptionsmaterial 2 zum Strömungskanal 3 hin von einem Netz- oder Gittergewebe 4 abgedeckt, damit keine Brösel des Akustik-Absorptionsmaterials 2 von der Strömung mitgerissen werden können.
  • Zur Herstellung des erfindungsgemäßen, kostengünstigen Ladeluftschlauchs 1 werden folgende Verfahrensschritte vorgeschlagen:
    • ❖ Lagefixieren des Ladeiuftschiauches 1 aus einem Elastomer,
    • ❖ Einbringen eines Dornes in Form des Strömungskanals 3 in den Ladeluftschlauch 1,
    • ❖ Einlegen oder Ausschäumen eines Hohlraumes zwischen dem Ladeluftschlauch 1 und dem Dorn mit dem Akustikabsorptionsmaterial 2,
    • ❖ Ausbringen des Dornes aus dem Ladeluftschlauch 1.
  • Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vor dem Einbringen des Dornes in Form des Strömungskanals in den Ladeluftschlauch 1 folgender Verfahrensschritt vorgeschlagen:
    • ❖ Aufbringen des Netz- oder Gittergewebes 4 auf den Dorn vor dem Einbringen des Dornes in Form des Strömungskanals 3 in den Ladeluftschlauch 1.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ladeluftschlauchs 1 benötigt keinen zusätzlichen Bauraum in Längsrichtung (entlang des Strömungspfades) und es ist nur ein geringer zusätzlicher, radialer Bauraum am Ladeluftschlauch nötig.
  • Weiter ist eine nachträgliche Installation möglich. In vorteilhafter Weise ist eine Installation auch dort möglich, wo die Längenverhältnisse keine zusätzliche Montage eines konventionellen Absorptions- oder Resonanzschalldämpfers (Resonator) zulassen. Weiter ist eine deutliche Kostenreduktion durch weniger Einzelkomponenten und einfachere Prozessschritte erzielt.
  • Bezugszeichenliste:
  • 1.
    Ladeluftschlauch
    2.
    Akustik-Absorbtionsmaterial
    3.
    Strömungskanal
    4.
    Netz- oder Gittergewebe
    5.
    Kupplung
    6.
    Haltering

Claims (5)

  1. Ladeluftschlauch (1), vorzugsweise aus einem Elastomer mit einer Gewebeeinlage, zum Transport von aus einem Verdichter eines Abgasturboladers austretender Ladeluft zu einer Brennkraftmaschine oder einem Ladeluftkühler,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ladeluftschlauch (1) radial innen ein Akustik-Absorbtionsmaterial (2) angeordnet ist, das im Wesentlichen einen Strömungskanal (3) für die Ladeluft bildet.
  2. Ladeluftschlauch nach Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Akustik-Absorbtionsmaterial (2) ein offenporiger Schaum ist.
  3. Ladeluftschlauch nach Patentanspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Akustik-Absorbtionsmaterial (2) zum Strömungskanal (3) hin von einem Netz- oder Gittergewebe (4) abgedeckt ist.
  4. Verfahren zur Herstellung des Ladeluftschlauchs nach einem der Patentansprüche 1 bis 3,
    gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    - Lagefixieren des Ladeluftschlauches (1) aus einem Elastomer,
    - Einbringen eines Dornes in Form des Strömungskanals (3) in den Ladeluftschlauch (1),
    - Ausschäumen eines Hohlraumes zwischen dem Ladeluftschlauch (1) und dem Dorn mit dem Akustik-Absorbtionsmaterial (2),
    - Ausbringen des Dornes aus dem Ladeluftschlauch (1).
  5. Verfahren zur Herstellung des Ladeluftschlauchs nach Patentanspruch 4,
    gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt:
    - Aufbringen des Netz- oder Gittergewebes (4) auf den Dorn vor dem Einbringen des Dornes in Form des Strömungskanals (3) in den Ladeluftschlauch (1).
EP11171833.4A 2010-09-02 2011-06-29 Ladeluftschlauch Active EP2426346B1 (de)

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EP2426346A3 EP2426346A3 (de) 2014-11-05
EP2426346B1 EP2426346B1 (de) 2015-10-28

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