DE102004016689A1

DE102004016689A1 - Improvement of acoustic situation in passenger cabin of vehicle, comprising use of Helmholtz-resonators

Info

Publication number: DE102004016689A1
Application number: DE200410016689
Authority: DE
Inventors: Viktor Eisner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2005-10-27

Abstract

The passengers and the driver are in particular annoyed by a sound with a low amplitude created inside the passenger cabin. Several Helmholtz resonators (4A, 4B, 4C) can be inserted into or formed of parts of the vehicle body like the bumper (10), a vertical strut (11), or a side panel in order to swallow the unwanted sound. At the resonator (4A, 4B, 4C) an air plug is lifted by an air column accommodated in a narrow area on top of a wider part. The wider part can be additionally filled with glass fibers.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbessern von Klangeigenschaften in einem Fahrzeug, wobei insbesondere in einem Innenraum des Fahrzeugs auftretende störende Schwingungen gedämpft werden.The The present invention relates to a method and an apparatus for improving sound characteristics in a vehicle, in particular to be damped in an interior of the vehicle disturbing vibrations.

Beim Fahren eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Personenkraftwagens, treten häufig Schwingungen oder Vibrationen insbesondere mit relativ niedrigen Frequenzen (z. B. ca. 150 Hz) auf, welche von Insassen des Fahrzeugs als störend empfunden werden können.At the Driving a vehicle, for example a passenger car, Frequent vibrations occur or vibrations, especially at relatively low frequencies (e.g. B. about 150 Hz), which felt by occupants of the vehicle as disturbing can be.

Um diesem Phänomen entgegenzuwirken, ist es beispielsweise aus der EP 0 342 353 B1 bekannt, auftretende Schwingungen in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs mit Mikrophonen zu erfassen und über Lautsprecher einen „Gegenschall" auszugeben, welcher so berechnet ist, dass er die unerwünschten Schwingungen durch destruktive Interferenz soweit wie möglich auslöscht.To counteract this phenomenon, it is for example from the EP 0 342 353 B1 known to detect vibrations occurring in an interior of a motor vehicle with microphones and output via speakers a "counter sound", which is calculated so that it extinguishes the unwanted vibrations as far as possible by destructive interference.

Dieses Verfahren ist relativ aufwändig, da an vielen Stellen im Fahrzeug entsprechende Lautsprecher und Mikrofone angeordnet werden müssen, welche auch entsprechend mit Strom versorgt werden müssen.This Process is relatively expensive, because in many places in the vehicle corresponding speakers and Microphones must be arranged which also have to be supplied with power accordingly.

In der EP 0 586 831 B1 werden derartige Lautsprecher in so genannten Helmholtzresonatoren angeordnet. Auch hier ist ein relativ großer Aufwand nötig.In the EP 0 586 831 B1 Such speakers are arranged in so-called Helmholtz resonators. Again, a relatively large effort is needed.

Demgegenüber ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbessern von Klangeigenschaften in einem Fahrzeug bereitzustellen, welche einfach, kostengünstig und platzsparend zu realisieren sind.In contrast, is It is an object of the present invention, a method and a Device for improving sound characteristics in a vehicle to provide which simple, inexpensive and space-saving to realize are.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 bzw. durch eine Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Verfahren bzw. der Vorrichtungen.These Task is solved by a method according to claim 1 or 2 or by a device according to claim 14 or 15. Defining the dependent claims preferred or advantageous embodiments of the method or the devices.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Verbessern von Klangeigenschaften in einem Fahrzeug durch mindestens einen Helmholtzresonator, wobei der mindestens eine Helmholtzresonator zur Dämpfung von im Fahrzeug auftretenden Schwingungen ausgestaltet ist, vorgeschlagen. Der mindestens eine Helmholtzresonator wird dabei entweder in einen vorhandenen Zwischenraum in dem Fahrzeug eingebaut, oder ein in dem Fahrzeug vorhandener Zwischenraum wird zu dem mindestens einen Helmholtzresonator umgebaut. Durch dieses Verfahren ergibt sich eine platzsparende Vorrichtung zum Verbessern der Klangeigenschaften. Unter Umbau ist dabei zu verstehen, dass beispielsweise ein Teil von Wänden des Helmholtzresonators durch Wände des bereits vorhandenen Zwischenraum gebildet werden oder allgemein Abschnitte des Helmholtzresonators durch Abschnitte des bereits vorhandenen Zwischenraums gebildet werden.According to the invention is a Method for improving sound characteristics in a vehicle by at least one Helmholtz resonator, wherein the at least a Helmholtz resonator for damping designed by occurring vibrations in the vehicle proposed. The at least one Helmholtz resonator is either in one existing space installed in the vehicle, or an in The space available to the vehicle becomes the at least one Helmholtz resonator rebuilt. This procedure results a space saving device for improving the sound characteristics. Under conversion is to be understood that, for example, a part of walls of the Helmholtz resonator through walls of the already existing interval or generally Sections of the Helmholtz resonator through sections of the already existing gap are formed.

Es können hier insbesondere passive Helmholtzresonatoren verwendet werden, wodurch die Notwendigkeit einer Stromversorgung entfällt. Der mindestens eine Helmholtzresonator kann dabei ein Dämpfungsmaterial bzw. Dämpfungsmittel wie beispielsweise Glaswolle enthalten.It can here in particular passive Helmholtz resonators are used, eliminating the need for a power supply. The at least a Helmholtz resonator can be a damping material or damping means such as glass wool included.

Der vorhandene Zwischenraum kann dabei beispielsweise ein Zwischenraum in einem Holm des Fahrzeugs, in einer Verkleidung des Fahrzeugs oder in einer Stoßstange des Fahrzeugs sein. Insbesondere in dem Fall, in dem der Helmholtzresonator nicht direkt benachbart zu dem Innenraum des Fahrzeugs vorgesehen ist, wird der Helmholtzresonator bevorzugt in gasdichter Weise mit dem Innenraum gekoppelt, beispielsweise durch ein Rohr, welches bevorzugt eine Membran, die Schwingungen übertragen kann, enthält, oder durch andere Mittel, welche Schwingungen übertragen können.Of the existing gap can, for example, a gap in a spar of the vehicle, in a fairing of the vehicle or in a bumper be the vehicle. Especially in the case where the Helmholtz resonator not directly adjacent to the interior of the vehicle is, the Helmholtz resonator preferably in a gas-tight manner with coupled to the interior, for example by a pipe, which preferably contains a membrane which can transmit vibrations, or by other means which can transmit vibrations.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the accompanying drawings using preferred embodiments explained in more detail. Show it:

1 einen zur Verwendung für das erfindungsgemäße Verfahren bzw. in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angepassten Helmholtzresonator, und 1 a Helmholtz resonator adapted for use in the method according to the invention or in the device according to the invention, and

2 eine in ein Kraftfahrzeug eingebaute erfindungsgemäße Vorrichtung. 2 a built in a motor vehicle device according to the invention.

In 1 ist ein für das erfindungsgemäße Verfahren bzw. für die erfindungsgemäße Vorrichtung geeigneter Helmholtzresonator 4 schematisch dargestellt.In 1 is a Helmholtz resonator suitable for the method according to the invention or for the device according to the invention 4 shown schematically.

Unter Helmholtzresonatoren versteht man allgemein akustische Systeme, die aus einem schwingenden Luftpfropfen und einem angekoppelten Luftvolumen bestehen. Im vorliegenden Fall ist das Volumen 2 von einer Wand 1 umschlossen, welche eine Öffnung 3 aufweist, in welcher sich ein schwingungsfähiger Luftpfropfen bzw. eine schwingungsfähige Luftsäule wie durch Pfeile angedeutet ausbilden kann. Der Luftpfropfen weist eine akustische Masse auf, welche sich aus der Geometrie der Öffnung 3 und der Geometrie des Helmholtzresonators gibt. Sie lagert auf einem Luftkissen, welche durch das Volumen 2 gebildet wird. Somit wird ein schwingendes System mit einer spezifischen Resonanzfrequenz gebildet. Trifft nun eine Schwingung mit dieser Resonanzfrequenz auf den Helmholtzresonator, wird dieser zum Schwingen angeregt, wodurch Energie verloren geht. Dieser Dämpfungseffekt kann durch ein Dämpfungsmaterial 8, beispielsweise Glaswolle oder Schaumstoff, in dem Volumen 2 noch verstärkt werden.Under Helmholtz resonators is generally understood acoustic systems that consist of a swinging Luftpfropfen and a coupled volume of air. In the present case, the volume 2 from a wall 1 enclosed, which is an opening 3 has, in which a vibratory air plug or a viable air column can form as indicated by arrows. The air plug has an acoustic mass, which differs from the geometry of the opening 3 and the geometry of the Helmholtz resonator. It is stored on an air cushion, which flows through the volume 2 is formed. Thus, a vibrating system having a specific resonance frequency is formed. If an oscillation with this resonant frequency hits the Helmholtz resonator, it is stimulated to vibrate, which leads to energy loss. This damping effect can be achieved by a damping material 8th For example, glass wool or foam, in the volume 2 to be reinforced.

Im vorliegenden Fall sind erfindungsgemäß das Volumen 2 und die Öffnung 3 derart dimensioniert, dass die Resonanzfrequenz des Helmholtzresonators 4 mit einer Frequenz einer unerwünschten in einem Kraftfahrzeug auftretenden Schwingung zusammenfällt, so dass diese gedämpft werden kann. An die Wand 1 des Helmholtzresonators 4 schließt sich an der Öffnung 3 ein Rohr 6 an, welches, wie im Folgenden näher erläutert, beispielsweise in einen Innenraum 9 eines Kraftfahrzeugs mündet. Durch das Rohr 6 können Schallwellen aus dem Innenraum 9 des Kraftfahrzeugs demnach in den Helmholtzresonator 4 gelangen und dort gedämpft werden, wodurch eine Dämpfung unerwünschter Schwingungen in dem Innenraum 9 erreicht wird. Dabei ist das Rohr 6 nach außen bevorzugt gasdicht, so dass bei einem längeren Rohr, welches durch verschiedene Teile des Kraftfahrzeugs läuft, beispielsweise keine unerwünschten Gerüche eindringen können und das Schwingungsverhalten des Helmholtzresonators 4 nicht durch Lecks beeinträchtigt wird. Zusätzlich kann in dem Rohr 6 eine (gestrichelt dargestellte) Membran 5 angebracht sein, um eine weitere Abdichtung zu erreichen. Die Membran 5 ist dabei schwingungsfähig, so dass Schallwellen weiterhin durch das Rohr 6 übertragen werden können.In the present case, the volume according to the invention 2 and the opening 3 dimensioned such that the resonant frequency of the Helmholtz resonator 4 coincides with a frequency of an undesirable vibration occurring in a motor vehicle, so that it can be damped. On Wall 1 of the Helmholtz resonator 4 closes at the opening 3 a pipe 6 at, which, as explained in more detail below, for example, in an interior 9 a motor vehicle opens. Through the pipe 6 can sound waves from the interior 9 of the motor vehicle accordingly in the Helmholtz resonator 4 reach and be damped there, creating a damping of unwanted vibrations in the interior 9 is reached. Here is the tube 6 outwardly preferred gas-tight, so that when a longer pipe which passes through different parts of the motor vehicle, for example, no unwanted odors can penetrate and the vibration behavior of the Helmholtz resonator 4 is not affected by leaks. In addition, in the tube 6 a membrane (shown in dashed lines) 5 be attached to achieve a further seal. The membrane 5 is capable of oscillating, so that sound waves continue through the tube 6 can be transmitted.

In 2 ist ein mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüstetes Kraftfahrzeug 7 dargestellt. In dem Kraftfahrzeug 7 sind drei Helmholtzresonatoren 4A, 4B und 4C eingebaut, welche entsprechend dem in 1 dargestellten Helmholtzresonator 4 aufgebaut sind. Der Helmholtzresonator 4A ist in einen Hohlraum der Stoßstange des Kraftfahrzeugs eingebaut. Dazu ist die Form der Wand 1 des Helmholtzresonators entsprechend der Form der Stoßstange angepasst. Ebenso ist es möglich, dass ein Teil der Wand 1 des Helmholtzresonators von der Stoßstange 10 des Fahrzeugs gebildet wird, die Stoßstange also umgebaut wird, um den Helmholtzresonator 4A zu beinhalten. Ein (in 2 nicht dargestelltes) Rohr entsprechend dem Rohr 6 aus 1 verbindet diesen Helmholtzresonator mit dem Innenraum 9 des Fahrzeugs.In 2 is a equipped with an embodiment of the device according to the invention motor vehicle 7 shown. In the motor vehicle 7 are three Helmholtz resonators 4A . 4B and 4C installed, which according to the in 1 illustrated Helmholtz resonator 4 are constructed. The Helmholtz resonator 4A is installed in a cavity of the bumper of the motor vehicle. This is the shape of the wall 1 the Helmholtz resonator adapted according to the shape of the bumper. Likewise it is possible that part of the wall 1 Helmholtz resonator from the bumper 10 So the bumper is rebuilt to the Helmholtz resonator 4A to include. A (in 2 not shown) pipe corresponding to the pipe 6 out 1 connects this Helmholtz resonator with the interior 9 of the vehicle.

Der Helmholtzresonator 4B ist in einen Hohlraum in einem seitlichen Stützholm des Kraftfahrzeugs eingebaut. während der Helmholtzresonator 4C in einen Zwischenraum zwischen einer Karosserie des Kraftfahrzeugs 7 und einer Seitenverkleidung eingebaut ist. Da die Helmholtzresonatoren 4B und 4C im Gegensatz zu dem Helmholtzresonator 4A unmittelbar benachbart zu dem Innenraum 9 des Kraftfahrzeugs 7 eingebaut sind, kann hier das Rohr 6 gegebenenfalls entfallen oder entsprechend kurz ausgebildet sein.The Helmholtz resonator 4B is installed in a cavity in a lateral support beam of the motor vehicle. while the Helmholtz resonator 4C in a gap between a body of the motor vehicle 7 and a side panel is installed. Because the Helmholtz resonators 4B and 4C in contrast to the Helmholtz resonator 4A immediately adjacent to the interior 9 of the motor vehicle 7 built-in, here can the pipe 6 may be omitted or be designed accordingly short.

Auch bei den Helmholtzresonatoren 4B und 4C ist die jeweilige Wand 1 an den Zwischenraum bzw. Hohlraum, in den der Helmholtzresonator eingebaut wird, angepasst, oder wird durch diesen gebildet.Also with the Helmholtz resonators 4B and 4C is the respective wall 1 adapted to the gap or cavity, in which the Helmholtz resonator is installed, or is formed by this.

Das Volumen der Helmholtzresonatoren 4A, 4B und 4C wird dabei – innerhalb der Grenzen des zum Einbau zur Verfügung stehenden Zwischenraums bzw. Hohlraums – derart gewählt, dass diese ein in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs 7 auftretendes störendes Geräusch bzw. eine auftretende störende Schwingung dämpfen. Derartige Schwingungen können beispielsweise im Bereich von 150 Hz liegen. Derartige Geräusche oder Schwingungen können beispielsweise Eigenresonanzen des Innenraums 9 sein.The volume of Helmholtz resonators 4A . 4B and 4C is - within the limits of the space available for installation gap or cavity - chosen such that this one in a driving operation of the motor vehicle 7 attenuate any disturbing noise or an occurring disturbing vibration. Such vibrations may be in the range of 150 Hz, for example. Such noises or vibrations, for example, natural resonances of the interior 9 be.

Prinzipiell wäre es auch möglich, statt der passiven Helmholtzresonatoren 4A, 4B und 4C aktive Resonatoren zu verwenden, wie sie in der eingangs zitierten EP 0 586 831 B1 beschrieben sind. Hierfür wäre jedoch eine zusätzliche Verkabelung und das Vorsehen von Lautsprechern in den Helmholtzresonatoren nötig.In principle, it would also be possible, instead of the passive Helmholtz resonators 4A . 4B and 4C to use active resonators, as in the cited above EP 0 586 831 B1 are described. However, this would require additional cabling and the provision of loudspeakers in the Helmholtz resonators.

Da störende Schwingungen im Allgemeinen typisch für einen bestimmten Fahrzeugtyp sind und die Helmholtzresonatoren daher entsprechend abgestimmt werden können, ist es im vorliegenden Fall möglich, auch mit entsprechenden passiven Helmholtzresonatoren gute Ergebnisse zu erzielen.There disturbing Vibrations generally typical of a particular vehicle type and the Helmholtz resonators are therefore tuned accordingly can be is it possible in the present case also with corresponding passive Helmholtz resonators good results to achieve.

11: Wandwall
22: Volumenvolume
33: Luftpfropfenair stoppers
4, 4A, 4B, 4C4, 4A, 4B, 4C: HelmholtzresonatorHelmholtz
55: Membranmembrane
66: Rohrpipe
77: Fahrzeugvehicle
88th: Dämpfungsmaterialdamping material
99: Innenrauminner space
1010: Stoßstangebumper
1111: HolmHolm

Claims

Method for improving sound characteristics in a vehicle ( 7 ) by at least ei Helmholtz resonator ( 4 ; 4A . 4B . 4C ), characterized in that the at least one Helmholtz resonator ( 4 ; 4A . 4B . 4C ) for damping in the vehicle ( 7 ) occurring vibrations is designed and installed in an existing space in the vehicle.

Method for improving sound characteristics in a vehicle ( 7 ) by at least one Helmholtz resonator ( 4 ; 4A . 4B . 4C ), characterized in that one in the vehicle ( 7 ) existing gap to the at least one Helmholtz resonator ( 4 ; 4A . 4B . 4C ), which is designed to damp vibrations occurring in the vehicle.

A method according to claim 2, characterized in that a wall of the existing gap at least a part of a wall ( 1 ) of the at least one Helmholtz resonator ( 4 ; 4A . 4B . 4C ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the Helmholtz resonator ( 4 ; 4A . 4B . 4C ) is a passive Helmholtz resonator.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the vehicle ( 7 ) existing space a space in a bumper ( 10 ) of the vehicle ( 7 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the vehicle ( 7 ) existing space a space in a spar ( 11 ) of the vehicle ( 7 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the vehicle ( 7 ) existing space a space in a fairing of the vehicle ( 7 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the vehicle ( 7 ) space between a fairing of the vehicle ( 7 ) and a body of the vehicle ( 7 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a volume ( 2 ) of the at least one Helmholtz resonator ( 4 ; 4A . 4B . 4C ) Damping means ( 8th ) includes.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that coupling agent ( 6 ) for coupling the at least one Helmholtz resonator ( 4 ; 4A . 4B . 4C ) with an interior ( 9 ) of the vehicle ( 7 ) are installed in the vehicle, the coupling means ( 6 ) are designed such that they oscillate from the interior ( 9 ) to the at least one Helmholtz resonator ( 4 ; 4A . 4B . 4C ) can transmit.

Method according to claim 10, characterized in that the coupling means ( 6 ) comprise a tube.

Method according to claim 11, characterized in that the tube ( 6 ) is gas-tight.

Method according to claim 11 or 12, characterized in that the tube ( 6 ) a membrane ( 5 ), which is designed such that it seals the tube gas-tight, but can transmit vibrations.

Device for improving sound characteristics in a vehicle ( 7 ), characterized in that the at least one Helmholtz resonator ( 4 ; 4A . 4B . 4C ) for damping in the vehicle ( 7 ) occurring vibrations and in an existing space in the vehicle ( 7 ) is installed.

Device for improving sound characteristics in a vehicle ( 7 ), characterized in that the device comprises means for installation in an existing space in the vehicle ( 7 ), wherein the means are designed such that, when installed in the existing intermediate space, together with at least a portion of the intermediate space, they form a Helmholtz resonator (US Pat. 4 ; 4A . 4B . 4C ), which for damping in the vehicle ( 7 ) occurring vibrations is configured.

Apparatus according to claim 15, characterized in that a wall of the existing gap at least a part of a wall ( 1 ) of the at least one Helmholtz resonator ( 4 ; 4A . 4B . 4C ).

Device according to one of claims 14 to 16, characterized in that the Helmholtz resonator ( 4 ; 4A . 4B . 4C ) is a passive Helmholtz resonator.

Device according to one of claims 14 to 17, characterized in that in the vehicle ( 7 ) existing space a space in a bumper ( 10 ) of the vehicle ( 7 ).

Device according to one of claims 14 to 18, characterized in that in the vehicle ( 7 ) existing interspace an intermediate room in a spar ( 11 ) of the vehicle ( 7 ).

Device according to one of claims 14 to 19, characterized in that in the vehicle ( 7 ) existing space a space in a fairing of the vehicle ( 7 ).

Device according to one of claims 14 to 20, characterized in that in the vehicle ( 7 ) space between a fairing of the vehicle ( 7 ) and a body of the vehicle ( 7 ).

Device according to one of claims 14 to 21, characterized in that a volume ( 2 ) of the at least one Helmholtz resonator ( 4 ; 4A . 4B . 4C ) Damping means ( 8th ) includes.

Device according to one of claims 14 to 22, characterized in that the device further comprises coupling means ( 6 ) for coupling the at least one Helmholtz resonator ( 4 ; 4A . 4B . 4C ) with an interior ( 9 ) of the vehicle ( 7 ), wherein the coupling agents ( 6 ) are designed such that they oscillate from the interior ( 9 ) to the at least one Helmholtz resonator ( 4 ; 4A . 4B . 4C ) can transmit.

Device according to claim 23, characterized in that the coupling means ( 6 ) comprise a tube.

Apparatus according to claim 24, characterized in that the tube ( 6 ) is gastight to the outside.

Apparatus according to claim 24 or 25, characterized in that the tube ( 6 ) a membrane ( 5 ), which is designed such that it seals the tube gas-tight, but can transmit vibrations.