Geräuschreduzierte Vorrichtungen Noise-reduced devices
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft geräuschreduzierte Vorrichtungen oder deren Komponenten, insbesondere geräuschreduzierte Motor- oder Verbrennungseinheiten und deren Komponenten sowie geräuschreduzierte Fluiddurchleitungssysteme, die teilweise oder vollständig aus thermoplastischen Kunststoffen aufgebaut sind.The present invention relates to noise-reduced devices or their components, in particular noise-reduced engine or combustion units and their components, as well as noise-reduced fluid transmission systems which are partially or completely constructed from thermoplastic materials.
Verbrennungsmotoren tragen wesentlich zur Lärmbelästigung im Straßenverkehr bei. Die störenden Motorengeräusche gehen im wesentlichen zurück auf Einzelquellen wie die Auspuffmündung, die Auspuffwand, das Ansaugsystem, den Verbrennungsvorgang selber, das Kolbenkippen, die Einspritzpumpe, den Lüfter und die Lichtmaschine. Verantwortlich für den resultierenden Geräuschpegel sind hierbei der Körperschall wie auch die Luftschallabstrahlung. Insbesondere der Motorblock stellt eine starke Körperschallquelle dar. Aus diesem Grund sowie bedingt durch die Vielzahl der Einzelschallquellen, stellt sich die Reduzierung der Schallabstrahlung am Motorblock als besonders schwierig dar. Geräuschreduzierende Maßnahmen zielen zum einen ab auf die Optimierung des akustischen Verhaltens der verschiedenen Einzelquellen (primärer Schallschutz), zum anderen auf die so genannten sekundären Schallschutzmaßnahmen, wie die enge Umkapselung von z.B. Verbrennungsmotoren( s . a. Taschenbuch der Technischen Akustik, Hrsg. M Heckl und H.A. Müller, 2. Aufl., Springer Verlag, Berlin, 1994). Beispielsweise werden zurInternal combustion engines make a significant contribution to noise pollution in road traffic. The disturbing engine noise is mainly due to individual sources such as the exhaust outlet, the exhaust wall, the intake system, the combustion process itself, the piston tilting, the injection pump, the fan and the alternator. The structure-borne noise as well as the airborne sound radiation are responsible for the resulting noise level. The engine block, in particular, is a strong structure-borne sound source. For this reason and due to the large number of individual sound sources, reducing the sound radiation on the engine block is particularly difficult. On the one hand, noise-reducing measures aim at optimizing the acoustic behavior of the various individual sources (primary Noise protection), on the other to the so-called secondary noise protection measures, such as the tight encapsulation of e.g. Internal combustion engines (see also Taschenbuch der Technische Akustik, ed. M Heckl and H.A. Müller, 2nd edition, Springer Verlag, Berlin, 1994). For example,
Minderung der Triebwerksgeräusche in allen Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren Ansaug- und Abgasschalldämpfer eingebaut sowie Motoren und Getriebe elastisch aufgehängt. Bei Dieselmotoren ist eine deutliche Schallpegelminderung nur durch zusätzliche Kapselung von Motor und Getriebe zu erzielen. Derartige Kapseln weisen häufig innenseitig einReduction of engine noise in all motor vehicles with internal combustion engines Intake and exhaust silencers installed and engines and gears suspended elastically. In diesel engines, a significant reduction in noise level can only be achieved by additional encapsulation of the engine and transmission. Such capsules often have an inside
Schallabsorptionsmaterial auf. Nachteilig an der Umkapselung ist, dass zwangsläufig ein zusätzlicher Materialaufwand erforderlich ist und dass im Produktionsprozess mindestens ein weiterer Arbeitsgang anfällt, was sich regelmäßig bei Gewicht und Kosten negativ bemerkbar macht.Sound absorption material. Disadvantages of the encapsulation are that additional material is inevitably required and that at least one further operation is required in the production process, which regularly has a negative impact on weight and costs.
Die DE 297 12 278 Ul beschreibt eine Unterbodenverkleidung aus einem thermoplastischen Material mit einer ebenfalls angespritzten Dichtlippe. Eine schalenförmigeDE 297 12 278 U1 describes an underbody cladding made of a thermoplastic material with a sealing lip which is also molded on. A bowl-shaped
• Unterbodenverkleidung kann in dem dem Motor zugewandten Hohlraumbereich durch Stege versteift werden. Auf diese Stege
kann aus Gründen der Dämpfung von Motorgeräuschen eine dünne Membran in Form einer schwingungsfähigen Folie aufgebracht sein. Auf diese Weise werden die Motorengeräusche nur teilweise abgefangen bzw. gemindert, zumal nur nach außen hin, nicht auch gleichzeitig in Richtung auf den Innenraum. Vielmehr kann es bei nicht optimaler Flexibilität der Folie, d.h. bei einem nicht optimal auf die Motorengeräusche abgestimmten Schwingungsverhalten dazu kommen, dass die Motorengeräusche reflektiert werden und dadurch den Geräuschpegel im Innenraum verstärken. Um das gesamte Frequenzspektrum eines Motors einigermaßen wirksam abzudecken, wäre eine Vielzahl unterschiedlich großer, durch Stege und Membranfolie gebildeter Membranfolien erforderlich. Je mehr Stege zur Verrippung als Unterbodenschutzhohlraum verwendet werden, um so schwerer wird dieser Bauteil. Ziel des Kraftfahrzeugbaus ist- es jedoch, das Fahrzeuggewicht zu minimieren, um den Kraftstoffverbrauch senken zu können.• Underbody cladding can be stiffened by webs in the cavity area facing the engine. On these bridges a thin membrane in the form of an oscillating film can be applied for the sake of damping engine noise. In this way, the engine noise is only partially absorbed or reduced, especially only towards the outside, and not at the same time towards the interior. Rather, if the film is not optimally flexible, ie if the vibration behavior is not optimally matched to the engine noise, the engine noise may be reflected and thereby increase the noise level in the interior. In order to cover the entire frequency spectrum of a motor to some extent effectively, a large number of differently sized membrane foils formed by webs and membrane foil would be required. The more ribs that are used as the underbody protection cavity for ribbing, the heavier this component becomes. The aim of motor vehicle construction is, however, to minimize the vehicle weight in order to be able to reduce fuel consumption.
In der DE-A 44 04 502 wird eine schalldämmende Abdeckhaube, insbesondere eine Zylinderkopfhaube für Brennkraftmaschinen offenbart. Die Geräuschquelle wird durch eine nach außen geschlossene Oberfläche ummantelt, die innenseitig durch sich kreuzende Versteifungsrippen gebildete Hohlräume aufweist. Eine besonders gute Geräuschreduzierung gelingt, wenn die Hohlräume mit einer geschlossenen Folie abgedichtet werden, so dass man eine Vielzahl abgeschlossener Hohlkammern erhält. Daneben kann die die Hohlkammer abdeckende Folie in einer weniger vorteilhaften Ausführungsform auch mit einem Loch versehen sein.DE-A 44 04 502 discloses a sound-absorbing cover, in particular a cylinder head cover for internal combustion engines. The noise source is encased by a surface which is closed to the outside and has cavities on the inside formed by crossing stiffening ribs. A particularly good noise reduction is achieved if the cavities are sealed with a closed film, so that a large number of closed hollow chambers is obtained. In addition, in a less advantageous embodiment, the film covering the hollow chamber can also be provided with a hole.
Gerade aus Gründen der Gewichtsreduzierung werden sehr vieleFor the sake of weight loss in particular, there will be many
Verbrennungsmotoren' bereits seit einiger Zeit mit Saugmodulen aus thermoplastischen Kunststoffen ausgestattet (z.B. im Mercedes 2 , 8L- und 3 , 2L-Reihensechszylindermotor von Daimler-Benz (1992) oder im 2 , OL-Vierzylinder-Direkteinspritz-Dieselmotor von BMW (1999)). Diese Saugmodule aus Kunststoff verfügen gegenüber herkömmlichen Systemen aus Metall - üblicherweise kommt bei solchen Sauganlagen Aluminium zum Einsatz - als weiteren Vorteil über eine bessere Ökobilanz, d.h. sie sind umweltschonender herzustellen und zu recyclen, erfordern einen geringeren Materialaufwand aufgrund geringerer Bauteildicken und sind im ganzen einfacher und kostengünstiger herzustellen. Allerdings sind die Geräuschdämmungseigenschaften von Bauteilen aus thermoplastischen Kunststoffen bedingt durch deren geringere Dichte gegenüber Bauteilen aus Metall im Nachteil. Ohne sogleich eine Umkapselung vornehmen zu müssen, lässt sich dasInternal combustion engines ' have been equipped with suction modules made of thermoplastic materials for some time (e.g. in the Mercedes 2, 8L and 3, 2L inline six-cylinder engine from Daimler-Benz (1992) or in the 2, four-cylinder direct injection diesel engine from BMW (1999)) , Compared to conventional systems made of metal - usually aluminum is used in such suction systems - these plastic suction modules have a further advantage of a better ecological balance, i.e. they are more environmentally friendly to manufacture and recycle, require less material due to lower component thicknesses and are overall simpler and cheaper to manufacture. However, the noise insulation properties of components made of thermoplastics are disadvantageous due to their lower density compared to components made of metal. This can be done without immediately having to encapsulate
Geräuschverhalten von Kunststoffsauganlagen häufig bereits dadurch verbessern, dass man auf der Außenfläche dieser
Saugmodule ein oder mehrere Stege fest verbunden aufbringt. Allerdings sind einer derartigen Verrippung von Bauteilen z.B. aus konstruktionstechnischen Gründen natürliche Grenzen gesetzt. Außerdem liefert eine Verrippung nicht immer das gewünschte Ergebnis, so dass aus Gründen der Geräuschminderung unter Inkaufnahme der oben genannten Nachteile wieder nur ein Aluminiumbauteil in Frage kommen würde.Often improve the noise behavior of plastic suction systems by placing them on the outer surface Suction modules one or more webs firmly attached. However, such ribbing of components has natural limits, for example for design reasons. In addition, ribbing does not always provide the desired result, so that only one aluminum component would come into question again for reasons of noise reduction while accepting the disadvantages mentioned above.
Bei Durchleitungssystemen für Flüssigkeiten oder Gase geht eine erhebliche Lärmbelästigung regelmäßig auf Strömungsgeräusche zurück. Zur Lärmminderung behilft man sich häufig damit, das gesamte Durchleitungssystem schlüssig mit einem Metallblech zu ummanteln und die entstehende Zwischenschicht mit Dämmmaterial auszufüllen. Diese Maßnahmen sind jedoch arbeitsintensiv sowie material- und kostenaufwendig.In the case of conduit systems for liquids or gases, considerable noise pollution is regularly due to flow noises. To reduce noise, one often makes use of coherently covering the entire transmission system with a metal sheet and filling the resulting intermediate layer with insulating material. However, these measures are labor-intensive and costly in terms of materials and costs.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, für z.B. jedwede geräuschintensive Motor- oder Verbrennungseinheit auf konstruktive Komponenten aus thermoplastischen Kunststoffen zurückgreifen zu können, um mit diesen bereits eine nachhaltige Geräuschminderung zu erzielen und nicht mehr auf Metall-, insbesondere Aluminiumbauteile angewiesen zu sein.The present invention was therefore based on the object for e.g. to be able to use any noise-intensive engine or combustion unit on structural components made of thermoplastic plastics in order to achieve sustainable noise reduction with them and to no longer be dependent on metal, in particular aluminum components.
Demgemäß wurden geräuschreduzierte Vorrichtungen und deren Komponenten, insbesondere geräuschreduzierte Motor- oder Verbrennungseinheiten und deren Komponenten gefunden, die teilweise oder vollständig aus thermoplastischen Kunststoffen aufgebaut sind und beabstandet von den Motor- oder Verbrennungseinheiten oder -komponenten aus insbesondere thermoplastischen Kunststoffen mindestens eine Lochplatte aufweisen, die fest verbunden und im wesentlichen formschlüssig auf durchgängig umlaufenden Aufsätzen des thermoplastischen Bauteils aufliegt und die Motor- oder Verbrennungseinheit in Teilen oder vollständig ummantelt.Accordingly, noise-reduced devices and their components, in particular noise-reduced engine or combustion units and their components, have been found which are partially or completely constructed from thermoplastic materials and have at least one perforated plate at a distance from the engine or combustion units or components, in particular from thermoplastic materials, which are fixed connected and rests essentially in a form-fitting manner on continuously rotating attachments of the thermoplastic component and partially or completely encases the engine or combustion unit.
Des weiteren wurden geräuschreduzierte Fluiddurchleitungssysteme gefunden, die teilweise oder vollständig aus' thermoplastischen Kunststoffen aufgebaut sind und beabstandet von dem Fluiddurchleitungsεystem aus insbesondere thermoplastischen Kunststoffen mindestens eine Lochplatte aufweisen, die fest verbunden und im wesentlichen formschlüssig auf durchgängig umlaufenden Aufsätzen des thermoplastischen Bauteils aufliegt und die Fluiddurchleitungssystemkomponenten in Teilen oder vollständig ummantelt.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine geräuschreduzierte Vorrichtung mit einem äußeren Gehäuse und einem inneren Mechanismus . Beim Betrieb der Vorrichtung werden Schwingungen durch das Gehäuse zu einer Außenfläche des Gehäuses übertragen. Diese Schwingungen werden als hörbares Geräusch wahrgenommen. Die geräuschreduzierte Vorrichtung weist mindestens einen Steg vorbestimmter Höhe auf. Der Steg weist eine obere Kante und eine untere Kante auf, die an die Außenfläche der Einrichtung angepaßt und an ihr befestigt ist. Die Geräuschreduktionsstruktur enthält auch mindestens eine Platte mit mehreren Perforationen und eine an der oberen Kante des Stegs befestigte untere Fläche. Der Steg hält die Platte in einer vorbestimmten Entfernung von der unteren anpaßbaren Kante, wodurch mindestens ein Teil einer Kammer gebildet wird. Die Platte ist an dem Steg und dem Gehäuse um den Umfang der Platte hinweg im wesentlichen abgedichtet und umschließt einen Teil der Außenfläche des Gehäuses. i i iFurthermore, noise-reduced fluid transmission systems have been found which are partially or completely constructed from ' thermoplastic materials and which, at a distance from the fluid transmission system made of, in particular, thermoplastic materials, have at least one perforated plate which is firmly connected and essentially lies in a form-fitting manner on continuously rotating attachments of the thermoplastic component and the fluid transmission system components Split or fully encased. One aspect of the present invention is a noise reduction device having an outer housing and an inner mechanism. When the device is operating, vibrations are transmitted through the housing to an outer surface of the housing. These vibrations are perceived as audible noise. The noise-reduced device has at least one web of a predetermined height. The land has an upper edge and a lower edge that mates with and is attached to the outer surface of the device. The noise reduction structure also includes at least one plate with multiple perforations and a lower surface attached to the top edge of the land. The ridge holds the plate a predetermined distance from the lower conformable edge, thereby forming at least part of a chamber. The plate is substantially sealed to the web and the housing around the periphery of the plate and encloses part of the outer surface of the housing. iii
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eineAnother aspect of the present invention is
Gehäusestruktur einer geräuschreduzierten Vorrichtung zum äußeren Dämpfen von Geräusch, das in dem Gehäuse erzeugt und zu der Außenfläche des Gehäuses als wahrnehmbares hörbares Geräusch übertragen wird. Die Gehäusestruktur umfaßt ein Gehäuse mit einer Außenfläche, wobei sich mindestens ein Steg vorbestimmter Höhe von der Gehäuseaußenfläche nach außen erstreckt und an einer oberen Kante endet. Der Steg weist auch eine untere Kante auf, die an das Gehäuse angepaßt ist und an der Außenfläche befestigt ist. Mindestens eine Platte weist mehrere Perforationen und eine an der oberen Kante des Stegs befestigte untere Fläche auf. Der Steg hält die Platte in einer vordefinierten Höhe von der Gehäuseaußenfläche. Die Platte, die Gehäuseaußenfläche und der Steg bilden eine Kammer.Housing structure of a noise-reduced device for externally attenuating noise generated in the housing and transmitted to the outer surface of the housing as a perceptible audible sound. The housing structure comprises a housing with an outer surface, at least one web extending outward from the housing outer surface and ending at an upper edge. The land also has a lower edge that mates with the housing and is attached to the outer surface. At least one plate has multiple perforations and a lower surface attached to the upper edge of the web. The web holds the plate at a predefined height from the outer surface of the housing. The plate, the outer surface of the housing and the web form a chamber.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt dieIn a preferred embodiment, the
Geräuschreduktionsstruktur oder die Gehäusestruktur mehrere Stege und mehrere Platten, wobei diese Stege und Platten nebeneinander angeordnet sind und auf diese Weise mehrere benachbarte Kammerteile definieren. Die durch die Stege definierten Kammerteile können eine polygonale Wandkonfiguration aufweisen.Noise reduction structure or the housing structure a plurality of webs and a plurality of plates, these webs and plates being arranged next to one another and in this way defining a plurality of adjacent chamber parts. The chamber parts defined by the webs can have a polygonal wall configuration.
Als geräuschreduzierte Motor- oder Verbrennungseinheiten und deren Komponenten, die teilweise oder vollständig aus thermoplastischen Kunststoffen aufgebaut sind, kommen u.a. Saugrohre, Saugmodule, Luftfilter, Zylinderkopfhaube, Lichtmaschinen oder Lüfter in Frage. Motor- und Verbrennungseinheiten im Sinne der Erfindung umfassen auch z.B. Getriebesysteme sowie Elektromotoren und Hybridantriebe, soweit
diese mit Komponenten aus thermoplastischen Kunststoffen ausgestattet sind.Suction pipes, suction modules, air filters, cylinder head covers, alternators or fans can be considered as noise-reduced engine or combustion units and their components, which are partially or completely constructed from thermoplastic materials. Motor and combustion units within the meaning of the invention also include, for example, transmission systems and electric motors and hybrid drives, to the extent these are equipped with components made of thermoplastic materials.
Unter den Saugrohren sind beispielsweise solche mit Resonanzschaltung, Schwingrohrschaltung oder Kanalabschaltung geeignet. Saugmodule aus thermoplastischen Kunststoffen sind in der Regel komplexer aufgebaut und können z.B. umfassen die Zylinderkopfhaube mit den integrierten bzw. angeschlossenen Komponenten, den Anschlusskrümmer für die Drallkanäle, das Luftfiltergehauseunterteil, den Heißfilm-Luftmassenmesser, das Ölabscheidesystem für die Blow-by Gase, einschließlich Druckventil, und den Luftfilterdeckel sowie gegebenenfalls eine Abdeckung.Among the suction tubes, for example, those with a resonance circuit, a vibrating tube circuit or a channel shutdown are suitable. Suction modules made of thermoplastic materials are usually more complex and can e.g. include the cylinder head cover with the integrated or connected components, the connection elbow for the swirl ducts, the lower part of the air filter housing, the hot-film air mass meter, the oil separation system for the blow-by gases, including pressure valve, and the air filter cover and, if necessary, a cover.
Die geräuschabstrahlenden Vorrichtungen, deren" Geräuschpegel reduziert wird, setzten sich teilweise oder vollständig aus thermoplastischen Kunststoffen zusammen. Grundsätzlich kommen alle Kunststofftypen und Mischungen dieser Polymerklasse in Betracht. Geeignet sind beispielsweise Polyester wie Polybutylenterephthalat (PBT), z.B. das Handelsprodukt Ultradur®, und Polyethylenterephthalat (PET), Polyamide wie Polyamid 6 oder Polyamid 66, z.B. unter der Marke Ultramid® erhältlich, Polyethersulfone wie das Handelsprodukt Ultrason®E, Polysulfone wie das Handelsprodukt Ultrason®S, Polyoxymethylene, z.B. das Handelsprodukt Ultraform®, Polyetherimide, Polyetherketone , Polyphenylensulfide, Polyphenylenether (PPE), PPE/HIPS-Blends (HIPS = High Impact Polystyrene) wie das Handelsprodukt Luranyl®, Styrol(co)polymere wie ASA-, ABS- und SAN-Polymerisate (auch erhältlich unter den Handelsmarken Luran®S, Terluran®/Ronfalin® bzw. Luran ) , Polymethylmethacrylate wie Lucryl®, Polyketone, syndiotaktisches Polystyrol, MABS-Polymerisate wie das Handelεprodukt Terlu oder Polycarbonate (PC) sowie deren Mischungen (alle vorgenannten Handelsprodukte: Fa. BASF AG). Als Mischungen seien exemplarisch genannt PBT/ASA-, ASA/PC- und PBT/PC-Blends . Die genannten Thermoplaste können auch faserverstärkt, z.B. mit Glas-, Kohle- oder Aramidfasern, eingesetzt werden. Des weiteren kommen auch kautschukmodifizierte Thermoplaste in Frage. Für Anwendungen als Komponente von Verbrennungsmotoren empfiehlt es sich, Werkstoffe auszuwählen, die thermisch und mechanisch dauerbelastbar sind. Für Saugrohre und Saugmodule wird dabei bevorzugt auf Polyamide, insbesondere Polyamid 6 und Polyamid 66 zurückgegriffen, die vorzugsweise faserverstärkt vorliegen.The geräuschabstrahlenden devices, the "noise level is reduced, sat partially or completely made of thermoplastic materials together. In principle, all types of plastic and mixtures come this class of polymers contemplated. Suitable examples are polyesters such as polybutylene terephthalate (PBT), for example the commercial product Ultradur ®, and polyethylene terephthalate ( PET), polyamides such as polyamide 6 or polyamide 66, for example available under the Ultramid ® brand, polyether sulfones such as the commercial product Ultrason ® E, polysulfones such as the commercial product Ultrason ® S, polyoxymethylenes, for example the commercial product Ultraform ® , polyetherimides, polyether ketones, polyphenylene sulfides, polyphenylene ethers (PPE), PPE / HIPS blends (HIPS = High Impact Polystyrene) such as the commercial product Luranyl ® , styrene (co) polymers such as ASA, ABS and SAN polymers (also available under the trademarks Luran ® S, Terluran ® / Ronfalin ® or Luran), polymethyl methacrylates such as Lucryl ® , Polyketones, syndiotactic polystyrene, MABS polymers such as the commercial product Terlu or polycarbonates (PC) and their mixtures (all of the aforementioned commercial products: BASF AG). PBT / ASA, ASA / PC and PBT / PC blends are examples of mixtures. The thermoplastics mentioned can also be used fiber-reinforced, for example with glass, carbon or aramid fibers. Rubber-modified thermoplastics are also suitable. For applications as a component of internal combustion engines, it is advisable to select materials that can be thermally and mechanically permanently loaded. For suction pipes and suction modules, preference is given to using polyamides, in particular polyamide 6 and polyamide 66, which are preferably fiber-reinforced.
Die in Frage kommenden Thermoplaste und deren Mischungen sowie deren Herstellung sind dem Fachmann einschlägig bekannt und stellen im allgemeinen handelsübliche Produkte dar. Geeignete
faserverstärkte Polyamide sind beispielsweise unter den Handelsmarken Ultramid® B3WG7 und Ultra id® A3HG7 kommerziell erhältlich.The thermoplastics in question and their mixtures and their preparation are known to the person skilled in the art and are generally commercially available products. Suitable ones Fiber-reinforced polyamides are commercially available, for example, under the trademarks Ultramid ® B3WG7 and Ultra id ® A3HG7.
Erfindungsgemäß ist beabstandet von den Oberflächen der Bauteile aus thermoplastischen Kunststoffen mindestens eine Lochplatte angebracht, die fest verbunden und im wesentlichen formschlüssig auf durchgängig umlaufenden Aufsätzen des thermoplastischen Bauteils aufliegt und die Motor- oder Verbrennungseinheit bzw. —komponente in Teilen oder vollständig ummantelt. Die Lochplatten können z.B. aus den vorgenannten thermoplastischen Kunststoffen oder deren Mischungen, auch in faserverstärkter Form, hergestellt sein. Häufig ist die Lochplatte aus dem gleichen Material wie das thermoplastische Bauteil. Es sind auch Lochplatten aus anderen Kunststoffen, z.B. aus Polypropylen, Polyethylen oder derenAccording to the invention, at least one perforated plate is attached at a distance from the surfaces of the components made of thermoplastic materials, said perforated plate being firmly connected and resting essentially in a form-fitting manner on continuously rotating attachments of the thermoplastic component and partially or completely encasing the engine or combustion unit or component. The perforated plates can e.g. be made from the aforementioned thermoplastic materials or their mixtures, also in fiber-reinforced form. The perforated plate is often made of the same material as the thermoplastic component. There are also perforated plates made of other plastics, e.g. made of polypropylene, polyethylene or their
Copolymeren, aus Polystyrol, aus duroplastischen Kunststoffen wie Polyurethanen oder auch aus metallischen Werkstoffen, z.B. aus Eisen, Stahl oder Aluminium, möglich. Die Lochplatten bilden im allgemeinen mit den auf der Außenseite des thermoplastischen Bauteils aufliegenden Seitenwandungen ein definiertes Volumen. Die Seitenwandungen stellen durchgängig umlaufende Aufsätze dar und schließen vorteilhafterweise sowohl mit der Oberfläche, auf der sie angebracht sind bzw. aufliegen, als auch mit der aufliegenden Lochplatte formschlüssig ab, so dass an diesen Verbindungεnähten oder —fugen keine Öffnungen verbleiben. Die Lochplatten sind mit den Seitenwandungen fest verbunden. Diese Verbindung kann mittels Verkleben, Verschweißen, z.B. Vibrationsschweißen, oder Verschraubung hergestellt werden. Des weiteren sind sogenannte Klippverschlüsse oder Schnappbefestigungen möglich, wie sie bereits jetzt zurCopolymers, of polystyrene, of thermosetting plastics such as polyurethanes or also of metallic materials, e.g. made of iron, steel or aluminum. The perforated plates generally form a defined volume with the side walls lying on the outside of the thermoplastic component. The side walls represent continuous circumferential attachments and advantageously form-fit both with the surface on which they are attached or rest and with the perforated plate lying thereon, so that no openings remain at these connecting seams or joints. The perforated plates are firmly connected to the side walls. This connection can be done by gluing, welding, e.g. Vibration welding, or screwing are made. Furthermore, so-called clip closures or snap fastenings are possible, as they are already available for
Befestigung von Komponenten am Motorblock verwendet werden. Eine Klebeverbindung kann z.B. mit dem Fachmann bekannten und im Handel erhältlichen Silikon-Klebern erzeugt werden.Attachment of components to the engine block can be used. An adhesive connection can e.g. can be produced with silicone adhesives known to the person skilled in the art and commercially available.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Oberfläche der Bauteile und den Seitenwandungen der Lochplatten eine elastische Zwischenschicht angebracht. Geeignete Zwischenschichtmaterialien sind z.B. natürliches oder synthetisches Gummi, thermoplastische Elastomere wie Styrolcopolymere, z.B. so genannte SBS- oder SEBS-Typen (Kraton® D bzw. Kraton® G, Shell), oder Elastomerlegierungen, z.B. aus EPDM und Polypropylen, oder Duroplaste wie Polyurethanschäume.In a preferred embodiment, an elastic intermediate layer is applied between the surface of the components and the side walls of the perforated plates. Suitable interlayer materials are, for example, natural or synthetic rubber, thermoplastic elastomers such as styrene copolymers, for example so-called SBS or SEBS types (Kraton ® D or Kraton ® G, Shell), or elastomer alloys, for example made of EPDM and polypropylene, or thermosets such as polyurethane foams.
Diese elastische Zwischenschicht, auf der die Seitenwandungen aufstehen oder anliegen, kann auch über diese Auflagebereiche hinaus die Bauteiloberfläche, d.h. die Oberfläche der
geräuschreduzierten Vorrichtung bzw. Komponenten davon ganz oder teilweise bedecken.This elastic intermediate layer, on which the side walls stand or rest, can also extend beyond the support areas of the component surface, ie the surface of the Cover the reduced-noise device or components thereof in whole or in part.
Außerdem können zwecks Befestigung die Lochplattenwandungen im Auflagebereich Löcher, Kerben oder Auslassungen aufweisen, z.B. in einer senkrecht zur Wandung angebrachten Schiene, in die auf der Oberfläche der Vorrichtung angebrachte Erhebungen, beispielsweise in Bolzenform, eingeführt werden können. Sind diese Erhebungen z.B. ebenfalls aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt, können sie u.a. mittels eines Heizgerätes, Ultraschall oder Laserlicht aufgeschmolzen werden. Indem man die Schmelze sich über die Randbereiche der Löcher, Kerben oder Auslassungen ausbreiten lässt, erhält man nach Erkalten eine innige Verbindung zwischen Lochplatte und der Oberfläche der geräusch eduzierten Vorrichtung, insbesondere auch dann, wenn der Randbereich der Löcher, Kerben oder Auslassungen sich ebenfalls erweicht oder aufgeschmolzen wird und sich mit der Schmelze der Erhebung vermengt. Der Randbereich kann dabei gezielt erwärmt werden oder über den Kontakt mit der Schmelze der Erhebung sich aufweichen oder schmelzen. Dem Fachmann sind solcheIn addition, the perforated plate walls may have holes, notches or omissions in the support area for the purpose of attachment, e.g. in a rail mounted perpendicular to the wall, into which elevations, for example in the form of bolts, can be inserted on the surface of the device. Are these surveys e.g. also made of a thermoplastic, you can are melted by means of a heater, ultrasound or laser light. By allowing the melt to spread over the edge areas of the holes, notches or openings, an intimate connection between the perforated plate and the surface of the noise-reduced device is obtained after cooling, especially when the edge area of the holes, notches or openings also softens or is melted and mixed with the melt of the elevation. The edge area can be heated specifically or soften or melt through contact with the melt of the elevation. Those skilled in the art are such
Verbindungsarten als Wärme-, Ultraschall- oder Laserverbindungen bekannt.Connection types known as heat, ultrasound or laser connections.
Lochöffnungen sind in einer bevorzugten Ausführungsform ausschließlich in der Lochplatte selber vorgesehen. Bevorzugt nimmt die Gesamtlochfläche einer Lochplatte über alle Löcher einen Wert im Bereich von 0,5 bis 40, bevorzugt 3 bis 30 %, bezogen auf die Fläche der Lochplatte, an. Regelmäßig werden bereits erhebliche Geräuschreduzierungen mit einer Gesamtlochfläche von etwa 20 % erreicht. Die Dicke der Lochplatte kann in weiten Bereichen variieren und hängt u.a. auch von der Größe der Lochplatte selber, dem Lochplattenmaterial, der Größe der schallabstrahlenden Vorrichtung oder von der abgestrahlten Schallintensität ab. Sie liegt üblicherweise im Bereich von 0,3 bis 6, bevorzugt im Bereich von 1 bis 4 mm. Die Form der Löcher in der Lochplatte kann beliebig sein, d.h. regelmäßig oder unregelmäßig. Der Durchmesser bzw. die Seitenlänge der Löcher liegen regelmäßig im Bereich von 0,3 bis 10 mm, bevorzugt von 0,8 bis 6 mm. Auf einer Lochplatte bzw. einem Lochplattensegment sind bevorzugt eine Vielzahl von Löchern regelmäßig oder in zufälliger Verteilung angebracht. Eine Lochplatte weist üblicherweise mindestens drei Löcher auf. Die Löcher der Lochplatte können nach bekannten Verfahren, z.B. mittels Stanzen oder Bohren erhalten werden. Man kann die Lochplatte auch in einem Fertigungsgang, beispielsweise mittels Spritzgießen herstellen.
Die Fläche, die von der Lochplatte abgedeckt werden kann, hängt zum einen von den konstruktiven Gegebenheiten der Schallquelle ab, zum anderen auch davon, dass in bestimmten Fällen eine vollständige Ummantelung gegenüber der Ummantelung einer ausgewählten Fläche keine signifikanten Vorteile mehr mit sich bringt. Der Abstand der Lochplatte zur unterliegenden Vorrichtung wird u.a. durch die Höhe der Seitenwände, auf denen die ι Lochplatte aufliegt, die Form der Lochplatte sowie die Form der unterliegenden Vorrichtung festgelegt. Der Abstand zu Komponenten von Motor- und Verbrennungseinheiten liegt bei herkömmlichen Komponenten wie Saugrohren oder Saugmodulen im allgemeinen im Bereich von 1 bis 50 mm, bevorzugt von 3 bis 25 mm.In a preferred embodiment, perforated openings are provided exclusively in the perforated plate itself. The total perforated area of a perforated plate preferably assumes a value in the range from 0.5 to 40%, preferably 3 to 30%, based on the area of the perforated plate. Considerable noise reductions with a total perforated area of around 20% are already achieved on a regular basis. The thickness of the perforated plate can vary widely and also depends, among other things, on the size of the perforated plate itself, the perforated plate material, the size of the sound-emitting device or the radiated sound intensity. It is usually in the range from 0.3 to 6, preferably in the range from 1 to 4 mm. The shape of the holes in the perforated plate can be any, ie regular or irregular. The diameter or the side length of the holes are usually in the range from 0.3 to 10 mm, preferably from 0.8 to 6 mm. A plurality of holes are preferably made regularly or in a random distribution on a perforated plate or a perforated plate segment. A perforated plate usually has at least three holes. The holes in the perforated plate can be obtained by known methods, for example by means of punching or drilling. The perforated plate can also be produced in one production step, for example by means of injection molding. The area that can be covered by the perforated plate depends on the one hand on the structural conditions of the sound source, and on the other hand on the fact that in certain cases a complete covering no longer has any significant advantages over the covering of a selected surface. The distance between the perforated plate and the underlying device is determined, inter alia, by the height of the side walls on which the perforated plate rests, the shape of the perforated plate and the shape of the underlying device. The distance from components of engine and combustion units for conventional components such as intake manifolds or intake modules is generally in the range from 1 to 50 mm, preferably from 3 to 25 mm.
Die auf den Seitenwänden auf- bzw. angebrachte Lochplatte kann die gesamte Geräuschquelle oder auch nur einen Teil davon ummanteln. Des weiteren ist es möglich, mehrere Lochplattensegmente miteinander verbunden oder unverbunden auf der die Geräusche erzeugenden Vorrichtung anzuordnen, so dass entweder wiederum die gesamte Geräuschquelle oder nur ein Teil davon ummantelt vorliegt. Die Ummantelung kann auf diese Weise konstruktionstechnischen Erfordernissen angepasst werden.The perforated plate attached or attached to the side walls can encase the entire noise source or only a part of it. Furthermore, it is possible to arrange a plurality of perforated plate segments connected to one another or unconnected on the device producing the noise, so that either the entire noise source or only part of it is encased. In this way, the sheathing can be adapted to technical design requirements.
In einer weiteren Ausführungsform sind die umlaufenden Seitewände ebenfalls mit Löchern, wie zuvor für die Lochplatte beschrieben, teilweise oder vollständig versehen.In a further embodiment, the peripheral side walls are also partially or completely provided with holes, as previously described for the perforated plate.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind auf den Außenflächen der Bauteilkomponenten aus thermoplastischen Kunststoffen ein oder mehrere Stege aufgebracht. Diese Stege können auf der thermoplastischen Bauteilkomponente beliebig angeordnet sein, solange sie formschlüssig mit der Bauteiloberfläche verbunden sind. Mehrere Stege können parallel oder nahezu parallel verlaufen, können sich aber auch kreuzen und auf diese Weise z.B. eine Vielzahl an geometrischen Mustern bilden. Es können z.B. ausschließlich quadratische, rechteckige, dreieckige oder trapezförmige Segmente auf der Oberfläche angebracht sein und ein regelmäßiges oder beliebiges Muster bilden. Des weiteren können diese geometrischen Figuren auch beliebig miteinander kombiniert werden. Diese Verrippung dient der Versteifung des Bauteils und hat insbesondere den Zweck, die Entstehung von Körperschall zu unterdrücken, vor allem an solchen Stellen, die sich als schallintensiv herausstellen. Die Stege sind in der Regel selber aus den vorgehend genannten thermoplastischen Materialien zusammengesetzt. Bevorzugt sind sie aus demselben Material wie das Kunststoffbauteil, auf dem sie angebracht sind. Die Stege bzw. Rippen können auf die thermoplastische Oberfläche nach gängigen Methoden durch Kleben oder Verschweißen, z.B.
Vibrationsschweißen, formschlüssig befestigt werden. Vorteilhafterweise werden das Gehäuse und die Stege insbesondere bei spritzgegossenen Bauteilen direkt beim Herstellprozess durch eine geeignete Auslegung des Spritzgusswerkzeugs miterzeugt. Im Querschnitt können die Stege z.B. bogenförmig, d.h. als Wulst, dreieckig, quadratisch oder rechteckig ausgebildet sein. Aus Gründen einer einfachen Herstellung weisen die Stege im allgemeinen eine mehr oder weniger einheitlich Höhe auf. Diese liegt bei Saugrohren bzw. —modulen in der Regel im Bereich von 1 bis 50, bevorzugt von 3 bis 40 mm.In a preferred embodiment, one or more webs are applied to the outer surfaces of the component components made of thermoplastic materials. These webs can be arranged in any way on the thermoplastic component component, as long as they are positively connected to the component surface. Several webs can run parallel or almost parallel, but can also cross each other and in this way, for example, form a multitude of geometric patterns. For example, only square, rectangular, triangular or trapezoidal segments can be attached to the surface and form a regular or any pattern. Furthermore, these geometric figures can also be combined with one another as desired. This ribbing serves to stiffen the component and has the purpose, in particular, of suppressing the formation of structure-borne noise, especially in those places which are found to be sound-intensive. The webs are usually composed of the above-mentioned thermoplastic materials themselves. They are preferably made of the same material as the plastic component on which they are attached. The webs or ribs can be glued or welded onto the thermoplastic surface using conventional methods, for example Vibration welding, to be positively attached. Advantageously, the housing and the webs, in particular in the case of injection molded components, are also produced directly in the manufacturing process by a suitable design of the injection molding tool. In cross section, the webs can be, for example, arched, that is to say in the form of a bead, triangular, square or rectangular. For reasons of simple manufacture, the webs generally have a more or less uniform height. In the case of suction pipes or modules, this is generally in the range from 1 to 50, preferably from 3 to 40 mm.
Die Höhe der Stege bzw. Rippen, soweit diese ebenfalls von der Lochplatte ummantelt werden, ist durch den Abstand zwischen Lochplatte und der unterliegenden Bauteiloberfläche begrenzt. In einer Ausführungsform liegt die Lochplatte auf den Oberkanten einzelner oder sämtlicher Stege auf. Die aufliegende Lochplatte kann mit den Stegen, auf denen sie aufliegt, ebenfalls — vollständig oder teilweise - verklebt, verschweißt oder anderweitig, z.B. mit Hilfe von Schrauben oder Klips, befestigt sein. Für diesen Fall bilden die Lochplatten Lochplattensegmente aus, die selber über ein abgeschlossenes Volumen verfügen. Die Stege können ausschließlich von der Lochplattenummantelung abgedeckt oder vollständig außerhalb der von der Lochplatte ummantelten Fläche angeordnet sein oder sich sowohl unterhalb als auch neben der Ummantelung befinden.The height of the webs or ribs, insofar as they are also encased by the perforated plate, is limited by the distance between the perforated plate and the underlying component surface. In one embodiment, the perforated plate rests on the upper edges of individual or all of the webs. The overlying perforated plate can also be completely or partially glued, welded or otherwise to the webs on which it rests, e.g. with the help of screws or clips. In this case, the perforated plates form perforated plate segments, which themselves have a closed volume. The webs can only be covered by the perforated plate sheathing or can be arranged completely outside the surface sheathed by the perforated plate or can be located both below and next to the sheathing.
Des weiteren wurde gefunden, dass sich auch beiFurthermore, it was found that also at
Fluiddurchleitungssystemen, also bespielsweise Rohrleitungen für die Durchleitung von Gasen und Flüssigkeiten, der Geräuschpegel nachhaltig dadurch verringern lässt, dass man insbesondere solche Systeme, die teilweise oder vollständig aus thermoplastischen Kunststoffen aufgebaut sind, mit mindestens einer Lochplatte, wie vorhergehend bereits beschrieben, in Teilen oder vollständig ummantelt. Die Lochplatte kann dabei z.B. nur ein bestimmtes Teilsegment eines Rohres abdecken oder aber das Rohr im gesamten Umfang ummanteln. Des weiteren gelten für diese Ausführungsform' die vorhergehend gemachten allgemeinen und speziellen Angaben entsprechend.Fluid transmission systems, for example pipelines for the passage of gases and liquids, can reduce the noise level in a sustainable manner by, in particular, completely or partially replacing systems that are partially or completely constructed from thermoplastic materials with at least one perforated plate, as previously described jacketed. The perforated plate can cover, for example, only a certain sub-segment of a tube or can encase the entire circumference of the tube. Furthermore, apply to this embodiment 'the previously made general and specific information accordingly.
Des weiteren können die geräuschreduzierten Vorrichtungen in dem Raum zwischen Lochplatte und unterliegender geräuschemittierender Oberfläche, d.h. in dem Kammerteil, schalldämpfende oder geräuschreduzierende Materialien, z.B. poröse Schallabsorber wie Fasern oder offenzellige Schäume, enthalten. Als geeignete Absorber finden Filze, Glas- oder Mineralfasern, organischeFurthermore, the noise-reduced devices can be located in the space between the perforated plate and the underlying noise-emitting surface, i.e. in the chamber part, sound absorbing or noise reducing materials, e.g. contain porous sound absorbers such as fibers or open-cell foams. Felt, glass or mineral fiber, organic find suitable absorbers
Fasern wie Holzschliff und Kokosfasern, und offenzellige Schäume, vorzugsweise aus Polyurethan, Verwendung. In der Regel werden
Glas- und/oder Mineralfasern mit Faserdurchmessern im Bereich von 2 bis 20 μm eingesetzt. An den Kreuzungsstellen sind die Fasern im allgemeinen durch Kunststoffharze, z.B. Phenolharze, miteinander verbunden.Fibers such as wood pulp and coconut fibers, and open-cell foams, preferably made of polyurethane, use. Usually will Glass and / or mineral fibers with fiber diameters in the range from 2 to 20 μm are used. At the crossing points, the fibers are generally connected to one another by plastic resins, for example phenolic resins.
Die erfindungsgemäßen geräuschreduzierten Motor- und Verbrennungseinheiten und deren Komponenten sowie die geräuschreduzierten Fluiddurchleitungssyεteme können u.a. Verwendung finden in Personen- oder Lastkraftwagen, hier z.B. beim Lichtmaschinengehäuse, beim Gehäuse für das Getriebe oder die Einspritzpumpe, bei Schiffsantrieben, Haushalts- und Elektrogeräten, Werkzeugen oder Brennern.The noise-reduced engine and combustion units and their components, as well as the noise-reduced fluid feed-through systems, can, among other things. Used in passenger cars or trucks, e.g. here for the alternator housing, for the housing for the gearbox or the injection pump, for marine drives, household and electrical appliances, tools or burners.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine erhebliche Schallminderung bewirken und es erlauben, auf Schallminderungsmaßnahmen wie die Umkapselung zu verzichten. Sie sind einfach herzustellen und zu montieren und können an das jeweils zu lösende Geräuschproblem einfach und wirksam angepasεt werden. Beispielsweise ist es möglich, auch bei zunächst geräuschintensiven Saugmodulen aus Plastik denThe devices according to the invention are characterized in that they bring about a considerable reduction in noise and make it possible to dispense with noise reduction measures such as encapsulation. They are easy to manufacture and assemble and can be easily and effectively adapted to the noise problem to be solved in each case. For example, it is possible, even with initially noisy plastic suction modules
Geräuschpegel derart wirksam zu mindern, dass ein Umschwenken auf Saugmodule aus Aluminium entfallen kann.To reduce the noise level so effectively that it is no longer necessary to switch to aluminum suction modules.
Die obige Beschreibung wird als Beschreibung lediglich der bevorzugten Ausführungsform angesehen. Dem Fachmann und denjenigen, die die Erfindung ausnutzen, ergeben sich Modifikationen der Erfindung. Es versteht sich deshalb, daß die in den Zeichnungen gezeigte und oben beschriebene Ausführungsform lediglich der Darstellung dient und nicht den Schutzbereich der Erfindung einschränken soll.The above description is considered a description of only the preferred embodiment. Modifications of the invention will occur to those skilled in the art and to those who utilize the invention. It is therefore understood that the embodiment shown in the drawings and described above is only for illustration and is not intended to limit the scope of the invention.
Die vorliegende Erfindung wird anhand von Abbildungen und Beispielen näher erläutert.The present invention is explained in more detail with the aid of illustrations and examples.
Die Abbildung 1 ist eine Perspektivansicht einesFigure 1 is a perspective view of a
Kunststoffsaugmoduls (1), die teilweise geschnitten eine Lochplatte (3) zeigt, die an einer durch mehrere äußere, sich schneidende Stege gebildete Rippenstruktur (2) angebracht ist.Plastic suction module (1), which partially shows a perforated plate (3) which is attached to a rib structure (2) formed by a plurality of outer, intersecting webs.
Abbildung 2 stellt einen Querschnitt entlang der Schnittebene A dar.
Beispiele:Figure 2 shows a cross-section along the section plane A. Examples:
Ein Saugmodul aus Polyamid 6 (Ultramid® B3WG7) wurde über einen Lautsprecher mit weißem Rauschen von innen beschallt. Die Geräuschpegelmessungen wurden mit dem Schallintensitätsmeεssystem B&K 2260 der Firma Brüel & Kjäer vorgenommen. Das Saugmodul für die Vergleichsmessung (Saugmodul V) verfügte über eine Verrippung wie in Abbildung 1 angedeutet, das erfindungsgemäße Saugmodul (Saugmodul 1) war darüber hinaus mit einer Lochplatte ausgestattet, die zumindest mit den als Seitenwänden dienenden Stegen, auf denen die Lochplatte auflag, verklebt war.A suction module made of polyamide 6 (Ultramid® B3WG7) was sounded through a loudspeaker with white noise from the inside. The noise level measurements were carried out using the B&K 2260 sound intensity measurement system from Brüel & Kjäer. The suction module for the comparison measurement (suction module V) had a ribbing as indicated in Figure 1, the suction module according to the invention (suction module 1) was also equipped with a perforated plate which at least adhered to the webs serving as side walls, on which the perforated plate rested was.
Saugmodul 1: 50,17 dB(A)Suction module 1: 50.17 dB (A)
Saugmodul V: 55,22 dB(A)
Suction module V: 55.22 dB (A)