DE10042012A1 - Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug weist einen Hohlkörper auf, welcher durch wenigstens eine schwingfähige Membran in wenigstens zwei Räume geteilt ist. Ein Raum steht mit einem gasführenden Teil einer in dem Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine in Verbindung und der andere Raum ist an einen Innenraum des Fahrzeugs und/oder an den das Fahrzeug umgebenden Raum akustisch angekoppelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug.

Aufgrund fortschreitender Akustiktechnologien zeichnen sich Fahrzeuge neuerer Bauart, insbesondere Fahrzeuge der gehobenen und der Sportwagenklasse, durch einen hohen Geräuschkomfort im Fahrgastraum des Fahrzeugs aus. Der hohe Geräuschkomfort ist hierbei durch einen niedrigen Schalldruckpegel und durch weit­ gehend unterdrückte Störgeräusche gekennzeichnet. Dies gilt auch für das Außengeräusch des Fahrzeugs, insbesondere im Hin­ blick auf gesetzliche Vorschriften, gemäß denen beispielsweise in der Bundesrepublik Deutschland ein Schalldruckpegel von 74 dB(A) vorgeschrieben ist.

Die zunehmende Emotionalisierung bei der Nutzung bzw. der Kaufentscheidung der oben erwähnten Fahrzeuge steigert die Bedeutung einer gezielt auf den jeweiligen Fahrzeugtyp abgestimmten Gestaltung des Innen- und des Außengeräusches des Fahrzeugs.

Da Fahrzeuge der Luxus- und Sportwagenklasse im Innenraum einen niedrigen Schalldruckpegel aufweisen, ist es für den Fahrer oftmals relativ schwer, nur aufgrund des im Innenraum des Fahrzeugs herrschenden Motorgeräusches den momentanen Lastzustand der im Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine wahrzunehmen. Dies ist aber gerade im Sportwagenbereich oftmals erwünscht, da es sich gerade hierbei um Fahrzeuge handelt, bei welchen subjektive Empfindungen des Fahrers bei der Benutzung bzw. bei einem Kauf eines solchen Fahrzeugs eine Rolle spielen.

Um dem Fahrer dennoch die Möglichkeit zu geben, den Lastzustand des Motors während der Fahrt anhand des Motorgeräusches zu erkennen, werden oftmals Bereiche der Schalldämpfanlage weggelassen, was praktisch immer eine Erhöhung des äußeren Lärmpegels bedeutet. Dies hat oftmals eine nicht unerhebliche Belastung der näheren Umgebung bzw. der Umwelt zur Folge. Des weiteren ist der Außengeräuschpegel aufgrund gesetzlicher Bestimmungen nur sehr eingeschränkt erhöhbar.

Außerdem läßt sich das Geräusch im Innenraum des Fahrzeugs nur bedingt gezielt durch das Außengeräusch beeinflussen, da damit das Geräusch im Innenraum des Fahrzeugs praktisch völlig vom Außengeräusch abhängt. Eine freie und gezielte Innengeräuschgestaltung ist daher nicht möglich.

Allgemein ist es bekannt, zum Erzeugen von Schall bzw. Geräuschen und deren Beeinflussung Hohlkörper mit und ohne Membrane und mit und ohne Überdruck zu verwenden. Hierzu wird beispielsweise auf die DE 43 38 633 A1 und die DE 296 11 884 U1 verwiesen.

Aus der DE 197 04 375 A1 ist es bekannt, in einer gasführenden Leitung, welche eine auf der Ansaugseite der Brennkraftmaschine angeordnete Luftfilteranordnung mit einem Fahrgastraum verbindet, eine gasdichte Membran anzuordnen, welche zur Übermittlung einer akustischen Information über den Betriebszustand des Motors an den Fahrer dient.

Gemäß der DE 42 33 252 C1 ist eine Hauptleitung eines Ansaug- oder Auspuffsystems über eine Leitung mit einem Fahrgastraum verbunden, wobei in der Leitung im Mündungsbereich in den Fahrgastraum eine Membran angeordnet ist. Zwischen der Membran und der Hauptleitung ist eine nach Maßgabe eines Fahrpedals verstellbare Drosselklappe vorgesehen.

Der Offenbarung der DE 44 35 296 A1 ist zu entnehmen, daß zur Anpassung des wahrnehmbaren Geräuschspektrums einer Brennkraftmaschine ein von einer gasführenden Leitung abzweigendes Leitungsrohr mittels einer Membran gasdicht abzuschließen und auf der der gasführenden Leitung abgewandten Seite der Membran einen zusätzlichen akustischen Resonator in Form einer λ/2- oder λ/4-Stichleitung anzuordnen.

Bei den bekannten Vorrichtungen erfolgt eine Geräuschgestaltung durch eine Veränderung der Leitungsquerschnitte, der Steifigkeit oder Masse der Membran oder einem zusätzlichen akustischen Resonator, wodurch begrenzte Möglichkeiten für die Geräuschgestaltung bedingt sind.

Insbesondere ist bei den bekannten Ausführungsformen das Übertragungsverhaltens des schwingungsfähigen Kontinuums zwischen dem gasführenden Teil und dem Innenraum des Fahrzeugs durch die physikalischen Eigenschaften der Membran vorgegeben. Einer Änderung der physikalischen Eigenschaften sind enge Grenzen gesetzt, beispielsweise hinsichtlich der Steifigkeit oder der Dämpfung. Die Steifigkeit und die Dämpfung können nicht unabhängig voneinander vorgegeben werden, sondern hängen voneinander ab. Beispielsweise bewirkt eine Verdopplung der Wandstärke der Membran gleichzeitig mit einer Steifigkeitserhöhung eine Erhöhung der Dämpfung. Hieraus folgt, daß für die Auslegung u. U. ein hinsichtlich eines gewünschten Übertragungsverhaltens suboptimaler Auslegungspunkt verwendet werden muß. Weiterhin ist die Schallabstrahlungsfläche der Membran im wesentlichen durch die Rohrleitungsquerschnitte vorgegeben. Hierdurch ist auch das infolge der schwingenden Membran bewegte Luftvolumen durch die eingesetzten Rohrleitungsquerschnitte begrenzt. Die sich infolge der bekannten Ausführungsformen ergebenden Geräuschgestaltungen haben sich als unzureichend erwiesen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher das Geräusch im Innenraum eines Fahrzeugs- und/oder das Außengeräusch dieses Fahrzeugs mit einem möglichst einfachen Aufbau gezielt beeinflußt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, zum einen das Innenraumgeräusch nahezu unabhängig vom Außengeräusch derart zu beeinflussen, daß für den Fahrer ein angenehmes Geräusch entsteht, aus welchem er akustisch den Lastzustand der im Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine wahrnehmen kann. Zum anderen ist erfindungsgemäß auch eine unmittelbare Beeinflussung des Außengeräuschs des Fahrzeugs möglich. Auch eine Kombination dieser beiden genannten Möglichkeiten ist denkbar.

Da durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgrund der nicht notwendigen Erhöhung des äußeren Schallpegels die Abgasanlage so gut wie möglich schallgedämmt werden kann, wird eine nicht unerhebliche Entlastung der Umwelt und der näheren Umgebung des Fahrzeugs erreicht. Des weiteren ist es möglich, den Innenraum des Fahrzeugs zum Schutz vor störenden Außengeräuschen, wie Windgeräusche und Rollgeräusche der Fahrzeugräder, zu isolieren, weil diese vom Fahrer meist als unangenehm empfundenen Geräusche weitestgehend vom Innenraum ferngehalten werden können und trotzdem das Geräusch, welches die akustische Information über den Lastzustand des Motors beinhaltet, von dem Gehör des Fahrers in möglichst angenehm empfundener Weise aufgenommen bzw. gehört werden kann.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine hohe Flexibilität in der Gestaltung des Fahrzeuginnengeräusches ohne unerwünschte Auswirkungen auf das Fahrzeugaußengeräusch erreicht werden. Mit anderen Worten, es können Soundeffekte nahezu beliebiger Art dargestellt werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß sie universell auf alle Kraftfahrzeuge anwendbar ist, gleichzeitig jedoch einen geringen Bauraum benötigt und niedrige Kosten verursacht.

Grundsätzlich ist es lediglich erforderlich, einen Hohlkörper eingangsseitig mit einem gasführenden Teil der Brennkraftmaschine und ausgangsseitig akustisch mit dem Innenraum des Fahrzeugs und/oder mit dem das Fahrzeug umgebenden Raum zu koppeln, wobei die erfindungsgemäße Membran den Hohlkörper in wenigstens zwei Räume aufteilt.

Erfindungsgemäß ist die Fläche der Membran wenigstens fünfmal größer ist als die Querschnittsfläche eines in den Hohlkörper mündenden Leitungsteiles. Das Schallabstrahlungsverhalten der gattungsgemäßen Vorrichtungen wird beispielsweise beschrieben durch das Übertragungsverhalten bzw. die Übertragungsfunktion, welche im Frequenzbereich das Verhältnis des Eingangssignals auf der gasführenden Seite der Membran bzw. in der gasführenden Leitung zum Ausgangssignal, insbesondere im Fahrgast- oder Innenraum, beschreibt. Die Geräuschgestaltung bedeutet somit eine Anpassung der Übertragungsfunktion an einen gewünschten Verlauf einer Übertragungsfunktion. Hinsichtlich eines gewünschten Verlaufes bestehen insbesondere erhöhte Anforderungen für eine gute Übertragung oder Verstärkung von niedrigen Frequenzen, da diese einen hochwertigen oder großvolumigen Motor implizieren, und eine Unterdrückung von hohen Frequenzen, da diese einen minderwertigen oder kleinvolumigen, schnellaufenden Motor implizieren. Weiterhin ist die Verstärkung des Übertragungsverhaltens von Bedeutung, da bei einer großen Verstärkung kleine Anregungsamplituden, welche insbesondere bei kleinen Zuführleitungsquerschnitten mit hieraus resultierenden vorteilhaften kleinen erforderlichen Einbauräumen vorliegen, zur Erzielung eines erwünschten Geräuschpegels ausreichen.

Es hat sich gezeigt, daß mittels der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen eine unzureichende Beeinflussung des Übertragungsverhaltens ermöglicht ist. Die unterschiedlichen Maßnahmen haben unterschiedliche Wirkungen in den verscheidenen angesprochenen Frequenzbereichen, so daß mit vereinzelten oder kombinierten bekannten Maßnahmen nur eine begrenzte Veränderung des Übertragungsverhaltens möglich ist. Untersuchungen haben gezeigt, daß bei der Schallübertragung bzw. -beeinflussung gemäß den bekannten Vorrichtungen insbesondere zwei Schallquellen in den Innenraum übertragen werden, nämlich mechanische Schallquellen, beispielsweise infolge ungleichförmiger Krafteinwirkungen auf die Kurbelwelle wie Lagerkräfte oder solche der Pleuel, infolge der Steuerkette oder stoßartiger Betätigungen oder Schließungen der Drosselklappe, sowie verbrennungsmotorische Schallquellen wie durch die Verbrennung verursachte Schwingungen von Verbrennungsmedien im Ansaugtrakt oder im Bereich der Abgasanlage. Die Untersuchungen haben weiterhin gezeigt, daß für die Geräuschgestaltung die erstgenannten Schallquellen bzw. die Schallübertragung von diesen unerwünscht sind. Hierbei handelt es sich vor allem um hochfrequente Schwingungen. Die gezielte oder selektive Übertragung von den zweitgenannten Schallquellen ist hingegen erwünscht, beispielsweise um dem Fahrer in einem gut gekapselten Fahrzeug eine Rückmeldung über den Betriebszustand des Kraftfahrzeuges zu geben oder ein sportliches Fahrgeräusch zu erzeugen.

Mittels einer Vergrößerung der Fläche der Membran gegenüber einer wirksamen Fläche einer (oder beider) in den Hohlkörper mündenden Leitungsteile(s) liegt eine weitere Variationsgröße zur Beeinflussung des Übertragungsverhaltens vor, so daß sich - auch in Kombination mit den aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen zur Geräuschgestaltung - die Übertragungsfunktion in einem breiteren Bereich variieren läßt. Beispielsweise kann mittels einer vergrößerten Membran bei Annahme einer gleichen Schwingungsform und - Amplitude eine vergrößerte Luftmenge zu Schingungen anregen, wodurch (trotz bauraumsparenden kleinen zuführenden Leitungsteilen) höhere Geräuschpegel realisierbar sind.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist die Membran quer zur Längsachse des Hohlkörpers orientiert ist, und die Querschnittfläche des Hohlkörpers ist fünfmal größer als die Querschnittsfläche (mindestens) eines in den Hohlkörper mündenden Leitungsteiles. Mittels der hieraus resultierenden voluminösen Räume kann bei nahezu unveränderter Steifigkeit der Membran nach Maßgabe des Volumens eine Beeinflussung des Übertragungsverhaltens erzielt werden. Es hat sich gezeigt, daß mit einer Vergrößerung des Volumens der Räume die Dämpfung des Übertragungsverhaltens für große Frequenzen, insbesondere oberhalb einer (ersten) Eigenfrequenz, vergrößert ist. Hieraus folgt, daß mit einer Vergrößerung des Hohlkörpers unerwünschte (hochfrequente) Geräusche wie solche der erstgenannten Schallquellen nicht oder nur geringfügig übertragen werden.

Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Membran in Längsrichtung des Hohlkörpers orientiert. Beispielsweise ist diese entsprechend (eines Teiles) einer Mantelfläche eines Zylinders ausgebildet mit Schallabstrahlung in einen außen- oder innenliegenden Raum. Auf diese Weise können mit verhältnismäßig großen Membranflächen große Geräuschpegel bei kleiner Querschnittsfläche des Hohlkörpers und hieraus resultierendem kleinem notwendigen Einbauraum realisiert werden.

Vorzugsweise ist in Strömungsrichtung nach dem Hohlkörper ein Leitungselement mit geringerem Durchmesser angeordnet. Durch diese Maßnahme kann eine verbesserte Erhöhung der Dämpfung, insbesondere für hochfrequente Anteile, erzielt werden.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist in Strömungsrichtung nach dem Hohlkörper (mindestens) ein weiterer Hohlkörper angeordnet. Durch gezielte Auswahl der Volumina der Hohlkörper und ggf. der Rohrleitungsquerschnitte kann ein gezieltes "Trimmen" des Geräusches an die Erfordernisse im Innenraum erfolgen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Hohlkörper parallel zueinander angeordnet. Hierdurch kann beispielsweise bei gleicher Ausbildung der Hohlkörper eine gleiche Schalleinleitung an unterschiedlichen Stellen des Innenraumes oder bei unterschiedlicher Ausbildung eine unterschiedliche Schalleinleitung an unterschiedlichen Stellen (wie Fahrer und Beifahrerseite oder Vorder- und Rücksitzbereich) eingeleitet werden. Alternativ kann für mehrere (parallel oder in Reihe miteinander verbundene) Hohlkörper mit Membranen, die unterschiedliche Übertragungsverhalten und Resonanzfrequenzen aufweisen, durch eine Überlagerung der Spektren bzw. Signale die Vielfalt der erzielbaren Geräuschentwicklung vergrößert werden.

Insbesondere ist das Übertragungsverhalten der eine Schwingerkette bildenden Vorrichtung im Betrieb veränderbar. Hierdurch kann beispielsweise das Übertragungsverhalten an unterschiedliche Motorentypen, Fahrzeugkapselungen, Fahrertypen oder Betriebssituationen wie das Motormoment, die Drehzahl oder ein Fahrzeugalter angepaßt werden. Vorzugsweise ist die Steifigkeit der Membran (elektronisch) veränderbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 eine an einer Abgasanlage eines Fahrzeugs angeschlossene, erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug;

Fig. 2 eine an einem Ansaugrohr des Fahrzeugs angeschlossene, erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug;

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 1 und Fig. 2; und

Fig. 4 eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 1 und Fig. 2.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung 1 zur Geräuschgestaltung bei einem in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Kraftfahrzeug. Die Vorrichtung 1 kann dabei sowohl das Geräusch in einem Innenraum 2 des Fahrzeugs als auch in der Umgebung des Fahrzeugs, also das Innengeräusch und/oder das Außengeräusch des Kraftfahrzeugs beeinflussen.

Hierbei strömt Luft in ein Ansaugrohr 3 und wird durch Einspritzeinrichtungen 4 in bekannter Weise mit Kraftstoff versetzt. Die Einspritzeinrichtungen 4 befinden sich dabei in ebenfalls bekannter Weise jeweils in in Strömungsrichtung (siehe Pfeile) der Luft hinter dem Ansaugrohr angeordneten Ansaugkanälen 5, welche im vorliegenden Fall als Bestandteile des Ansaugrohres 3 angesehen werden. Die Ansaugkanäle 5 bilden gemeinsam einen Ansaugkrümmer 5a, enden in einzelnen Zylindern 6 einer in dem Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine 7 und führen denselben das Kraftstoff-Luftgemisch zu.

Das durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches entstehende Abgas wird über eine Abgasanlage 8 und eine Austrittsöffnung 9 an die Umgebung abgeführt. Die Abgasanlage 8 ist mittels eines Abgaskrümmers 8a an die Brennkraftmaschine 7 angeschlossen. Hierbei zweigt ein in Strömungsrichtung (siehe Pfeile) des Abgases zwischen der Brennkraftmaschine 7 und der Austrittsöffnung 9 an die Abgasanlage 8 angeschlossenes rohrförmiges Leitungsteil 10 von derselben ab. Das rohrförmige Leitungsteil 10 mündet in einem Raum 11 eines voluminösen Hohlkörpers 12, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel wenigstens annähernd eine Zylinderform aufweist.

Selbstverständlich ist praktisch auch jede andere Volumenform möglich, jedoch stellt die Zylinderform bezüglich der möglichst einfachen und daher kostengünstigen Herstellung die wohl zur Zeit beste Lösung dar. Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche des Hohlkörpers 12 mindestens doppelt, dreimal oder fünfmal so groß wie die Querschnittsfläche mindestens eines der in den Hohlkörper 12 mündenden Leitungsteile 10, 16.

Hierbei ist innerhalb des rohrförmigen Leitungsteiles 10 ein Absorptionsmaterial 13 in kompakter Form angeordnet. Die Ausbildung und das Material des Absorptionsmaterials 13, wie z. B. Glaswolle, bestimmen unter anderem die Übertragungseigenschaften der Vorrichtung 1.

Innerhalb des Hohlkörpers 12 ist eine schwingfähige, gasdichte Membran 14 angeordnet, welche im Randbereich des Hohlkörpers 12 an demselben befestigt ist. Die Membran 14 teilt den Hohlkörper 12 in den bereits erwähnten eingangsseitigen Raum 11 und in einen weiteren, ausgangsseitigen Raum 15. Der Raum 15 ist über ein an den Hohlkörper 12 angeschlossenes rohrförmiges Leitungsteil 16 als Schallträger akustisch an den Innenraum 2 des Fahrzeugs angekoppelt bzw. steht mit diesem in Verbindung. Alternativ hierzu könnte das Leitungsteil 16 auch an den das Fahrzeug umgebenden Raum oder auch an den Motorraum angeschlossen sein. Beides würde dann das Außengeräusch des Fahrzeugs beeinflussen. Je nach Platzverhältnissen oder aufgrund anderer Kriterien kann der Hohlkörper 12 anstelle der Ankopplung über das Leitungsteil 16 auch auf andere Weise mit dem Innenraum 2 des Fahrzeugs bzw. mit dem das Fahrzeug umgebenden Raum in einer Schallverbindung stehen bzw. akustisch angekoppelt sein.

Innerhalb des rohrförmigen Leitungsteiles 16 ist, ähnlich wie in dem rohrförmigen Leitungsteil 10, ein Absorptionsmaterial 17 in kompakter Form angeordnet. Die Absorptionsmaterialien 13, 17 können in nicht dargestellter Weise auch eine feste Gitterstruktur und ein die Gitterstruktur umgebendes, luftdurchlässiges Material aufweisen. Des weiteren können die Absorptionsmaterialien 13, 17 aus einem feinen Fasermaterial durch Sintern hergestellt sein.

Die Bauteile 10, 11, 13, 14, 15, 16 und 17 stellen somit eine Schwingerkette mit einem bestimmten Übertragungsverhalten dar. Eine Änderung dieses Übertragungsverhaltens kann zur Auslegung a priori oder zur Anpassung an Betriebsbedingungen im Betrieb (bspw. entsprechend einem Kennfeld, einer Steuerung oder Regelung bei Rückführung gemessener Soundwerte) durch eine Änderung des Übertragungsverhaltens der Einzelglieder erfolgen, beispielsweise durch Änderung des Dämpfungsverhaltens der Absorptionsmaterialien 13 und 17, eine Änderung von Länge bzw. Querschnittsfläche der Leitungsteile 10 und 16, einer Anordnung von Drosseln oder Körpern in den Leitungsteilen 10 und 16, einer Veränderung der Geometrie oder des Volumens des Hohlkörpers 12 oder einer Veränderung der mechanischen Eigenschaften der Membran 14, z. B. deren Steifigkeit, Dämpfung oder Masse. Sämtliche dieser Möglichkeiten können selbstverständlich auch beliebig kombiniert werden, wobei es theoretisch möglich wäre, diese auch beeinflussbar zu machen, z. B. durch elektronisch geregeltes Versteifen der Membran 14, durch Komprimieren der Absorptionsmaterialien 13 und 17 usw. Ähnlich wie bei einem Schaltsaugrohr könnten auch Zusatzvolumina angeschlossen werden. Eine weitere Möglichkeit könnte auch darin bestehen, verschiebliche Kolben in dem Hohlraum 12 anzuordnen und so dessen Volumen zu ändern, beispielsweise in Abhängigkeit von der Motordrehzahl. Dies könnte dann auch durch den Fahrer während der Fahrt vorgenommen werden.

Es wäre auch möglich, von mehreren bzw. von jeder Leitung des Abgaskrümmers 8a ein separates Leitungsteil 10 abzuzweigen und mehrere Hohlkörper 12 vorzusehen, die dann praktisch parallel geschaltet wären. Bei mehreren Leitungsteilen 10 könnten diese selbstverständlich auch in einem einzigen Hohlkörper 12 münden. Durch die phasenverschoben in dem Hohlkörper 12 schwingenden Medien ergäbe sich dann ein erweitertes Potential zur Beeinflussung des Innen- und Außengeräuschs des Kraftfahrzeugs.

In Fig. 2 ist die Vorrichtung 1 dargestellt, wobei sich Fig. 2 von dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau dadurch unterscheidet, daß das rohrförmige Leitungsteil 10 nicht an die Abgasanlage 8, sondern nunmehr an das Ansaugrohr 3 angeschlossen ist. Ansonsten entspricht der in Fig. 2 dargestellte Aufbau genau dem in Fig. 1. Auch hier ist, ähnlich wie bei dem Abgaskrümmer 8a, ein Anschließen des rohrförmigen Leitungsteils 10 an jeden einzelnen oder auch an ganz bestimmte Ansaugkanäle 5 des Ansaugkrümmers 5a möglich. Das Leitungsteil oder die Leitungsteile 10 können prinzipiell an jeder Stelle aus dem Ansaugrohr 3 münden, z. B. vor oder nach einem nicht dargestellten Luftfilter, in jedem Fall jedoch vor den Einspritzeinrichtungen 4.

Nachfolgend ist die Funktionsweise der Vorrichtung 1 zur Geräuschgestaltung im Innenraum 2 eines Fahrzeugs und/oder in einem das Fahrzeug umgebenden Raum beschrieben.

Die in der Abgasanlage 8 durch Druckstöße oder Druckunterschiede, welche durch die verschiedenen Vorgänge im Bereich der Brennkraftmaschine 7 entstehen, hervorgerufenen Geräusche werden aus der Abgasanlage 8 bzw. aus dem Ansaugrohr 3 in den Raum 11 des Hohlkörpers 12 geleitet. Durch die in den Raum 11 eingeleiteten Schalldrücke wird die Membran 14 zum Schwingen angeregt.

Die Membran 14 ist aus einem gasdichten Werkstoff ausgeführt, um ein Überströmen von Abgasen aus der Abgasanlage 8 bzw. von Luft aus dem Ansaugrohr 3 in den Innenraum 2 des Fahrzeugs zu verhindern.

Die zum Schwingen angeregte Membran 14 schwingt bei Beaufschlagung mit einer für dieselbe typischen Eigenfrequenz. Diese Schwingung der Membran 14 wird dann durch die sich in dem Raum 15 und dem rohrförmigen Leitungsteil 16 befindliche Luft an den Innenraum 2 des Fahrzeugs abgegeben. Bei entsprechendem Anschließen des Leitungsteils 16 kann diese Schwingung selbstverständlich auch nach außerhalb des Fahrzeugs geleitet werden.

Über die Größe bzw. die Abmaße des volumenförmigen Hohlkörpers 12, die Steifigkeit, Einspannweite der Membran 14 und über die in den rohrförmigen Leitungsteilen 10, 16 angeordneten Absorptionsmaterialien 13, 17 läßt sich, wie bereits oben erwähnt, das im Innenraum 2 des Fahrzeugs ankommende Geräusch oder auch das Außengeräusch desselben nahezu beliebig verändern. Gegebenenfalls könnte die Membran 14 in diesem Zusammenhang auch aus einem Material mit einer Dehnung von größer als 0,1 bestehen, wie z. B. aus Gummi.

Dieses Geräusch kann dann, wie bereits erwähnt, durch entsprechende konstruktive Maßnahmen so gestaltet werden, daß es für den sich im Innenraum 2 des Fahrzeugs befindlichen Fahrer besonders angenehm klingt und er aufgrund des Geräusches den Lastzustand der im Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine 7 wahrnimmt. In der gleichen Weise kann hierdurch auch das Außengeräusch beeinflußt werden.

Die Absorptionsmaterialien 13, 17 dienen vorwiegend als Dämpfungsmaterial, wobei sich der Dämpfungsgrad über die entsprechenden Abmaße und über die Beschaffenheit der Absorptionsmaterialien 13, 17 beeinflussen läßt. Eine weitere Aufgabe der Absorptionsmaterialien 13, 17 kann das Verhindern von Resonanzen innerhalb der Vorrichtung 1 sein.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich in frei wählbaren Frequenzbändern Geräusche von gasführenden Bauteilen im Innenraum 2 eines Fahrzeugs wie auch nach außen verstärken. Der Hohlkörper 12 wirkt praktisch als pneumatischer Lautsprecher, wobei er von den Druckschwingungen im angekoppelten gasführenden Bauteil angeregt wird.

Die Membran 14 in dem Hohlkörper 12 erfüllt somit zwei Funktionen, nämlich zum einen eine Unterbindung einer Strömung in dem Hohlkörper 12, womit als Vorteil ein Gasaustausch zwischen dem gasführenden Teil 3 bzw. 8 und dem Innenraum 2 des Fahrzeugs und damit mögliche Geruchs-, Staub- oder Wärmebelästigungen verhindert werden und eine Beeinträchtigung der Funktion des gasführenden Teiles vermieden wird. Zum anderen ergibt sich hierdurch eine Steuerung des Frequenzbereiches und eine Verstärkung des zu übertragenden Geräusches. Die zweite Funktion mit dem Schwerpunkt auf "Steuerung der Verstärkung des zu übertragenden Geräusches" kann auch von den Absorptionsmaterialien 13 und 17 übernommen werden.

In Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform des Hohlkörpers 12 dargestellt, bei welchem die zwei Räume 11 und 15 durch konzentrisch zueinander angeordnete Ringe gebildet sind. Zwischen den Räumen 11 und 15 ist wiederum die Membran 14 vorgesehen, und zwar in der Form einer Zylindermantelfläche. Das von dem gasführenden Teil 3 bzw. 8 abzweigende rohrförmige Leitungsteil 10 führt dabei zu dem äußeren Raum 11, wohingegen das andere rohrförmige Leitungselement 16 von dem innerhalb des Raums 11 angeordneten Raum 15 weg und zu dem Innenraum 2 bzw. nach außerhalb des Fahrzeugs führt.

Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei ist vor dem Hohlkörper 12 ein weiterer Hohlkörper 18 angeordnet, in dessen Innerem sich eine weitere Membran 19 befindet. Hierdurch werden insbesondere Schwingungen mit niedriger Frequenz daran gehindert, weitergeleitet zu werden. Bei der Membran 19 handelt es sich um eine sehr dünne Regulierungsmembran. Zwischen dem Hohlkörper 18 und dem Hohlkörper 12 zweigt außerdem ein zur Umgebung führender Kanal 20 ab, der die Membran 19 vor einer Zerstörung aufgrund von Druckdifferenzen schützt. Die Länge und der Querschnitt des Kanals 20 können so gewählt werden, daß man im tiefen Frequenzbereich das gewünschte Übertragungsverhältnis erhält. Im einfachsten Fall ist der Kanal 20 als Auslaß ausgebildet. Abweichend oder zusätzlich zu den Zeichnungen kann auch der Hohlkörper 12, insbesondere einer der Räume 11, 15 über einen Kanal 20 oder Auslaß verfügen. Weiterhin ist es möglich, zwei Kanäle 20 oder Auslässe zur Bildung eines Bypasses miteinander schallübertragend, beispielsweise über eine Leitung, zu verbinden.

In Strömungsrichtung nach dem Hohlkörper 12 ist des weiteren ein Leitungselement 21 angeordnet, welches einen geringeren Durchmesser als die rohrförmigen Leitungsteile 10 und 16 aufweist. Dieses Leitungselement 21 verhindert bzw. verringert die Ausbreitung von hochfrequenten Schallwellen. Das Leitungselement 21 führt zu einem weiteren Hohlkörper 22, der ebenfalls zur Verminderung der Ausbreitung von hochfrequentem Schall dient.

Sämtliche der in Fig. 4 dargestellten und unter Bezugnahme auf dieselbe beschriebenen Elemente 18 bis 22 können auch unabhängig voneinander eingesetzt werden, je nach dem welche Soundeffekte mit der Vorrichtung 1 erzielt werden sollen.

In den genannten Leitungen oder Leitungsteilen können weitere Elemente zur Strömungsbeeinflussung wie eine verstellbare Drossel(-klappe) vorgesehen sein.

Claims (27)

1. Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug, mit einem Hohlkörper (12), welcher durch wenigstens eine schwingfähige Membran (14) in wenigstens zwei Räume (11, 15) geteilt ist, wobei ein Raum (11) mit einem gasführenden Teil (3, 8) einer in dem Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine (7) in Verbindung steht und wobei der andere Raum (15) an einen Innenraum (2) des Fahrzeugs und/oder an den das Fahrzeug umgebenden Raum akustisch angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Membran (14) wenigstens fünfmal größer ist als die Querschnittsfläche eines in den Hohlkörper (12) mündenden Leitungsteiles (10, 16).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (14) quer zur Längsachse des Hohlkörpers (12) orientiert ist und die Querschnittfläche des Hohlkörper (12) fünfmal größer ist als die Querschnittsfläche eines in den Hohlkörper (12) mündenden Leitungsteiles (10, 16).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (14) in Längsrichtung des Hohlkörpers orientiert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (12) wenigstens annähernd eine Zylinderform aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung nach dem Hohlkörper (12) ein Leitungselement (21) mit geringem Durchmesser angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gasführende Teil die Abgasanlage (8) ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gasführende Teil das Ansaugrohr (3) der Brennkraftmaschine (7) ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer der wenigstens zwei Räume (11) des Hohlkörpers (12) über ein rohrförmiges Leitungsteil (10) mit dem gasführenden Teil (3, 8) und der wenigstens eine andere Raum (15) über Schallträger (16) mit dem Innenraum (2) des Fahrzeugs, und/oder dem das Fahrzeug umgebenden Raum in Verbindung steht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallträger als rohrförmiges Leitungsteil (16) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des rohrförmigen Leitungsteiles (10) zwischen dem Hohlkörper (12) und dem gasführenden Teil (3, 8) der Brennkraftmaschine (7) ein Absorptionsmaterial (13) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des rohrförmigen Leitungsteils (16) in Strömungsrichtung nach dem Hohlkörper (12) ein Absorptionsmaterial (17) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsmaterialien (13, 17) in kompakter Form vorliegen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsmaterialien (13, 17) eine feste Gitterstruktur und ein die Gitterstruktur umgebendes, luftdurchlässiges Material aufweisen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsmaterialien (13, 17) aus einem feinen Fasermaterial durch Sintern hergestellt sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (14) aus einem gas- und flüssigkeitsdichten Werkstoff besteht.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Räume (11, 15) durch konzentrisch zueinander angeordnete Ringe gebildet sind, wobei die Membran (14) in der Form einer Zylindermantelfläche vorliegt und die wenigstens zwei Räume (11, 15) voneinander trennt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere der beiden Räume (11) mit dem gasführenden Teil (3, 8) in Verbindung steht und der innere der beiden Räume (15) an den Innenraum (2) des Fahrzeugs und/oder an den das Fahrzeug umgebenden Raum akustisch angekoppelt ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung vor dem Hohlkörper (12) ein weiterer Hohlkörper (18) angeordnet ist, in dessen Innerem sich eine weitere Membran (19) befindet.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung vor dem Hohlkörper (12) ein Kanal (20) abzweigt, welcher zu der Umgebung führt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung nach dem Hohlkörper (12) ein weiterer Hohlkörper (22) angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hohlkörper (12) parallel zueinander angeordnet sind.

22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsverhalten der Schwingerkette veränderbar ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeit der Membran (14) automatisiert im Betrieb und/oder nach Maßgabe des Fahrers veränderbar ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeitsänderung der Membran elektronisch geregelt wird.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Veränderung des Übertragungsverhaltens durch den Fahrer vornehmbar ist.

26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (12) über mindestens einen Kanal (20) oder Auslaß verfügt.

27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem Leitungsteil (10, 16) mindestens eine verstellbare Drosselklappe angeordnet ist.