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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Geräuschübertragung in einem Kraftfahrzeug
mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Moderne
Kraftfahrzeuge weisen sehr laufruhige Verbrennungsmotoren als Antriebsmotoren
auf, deren Betriebsgeräusch
im Innenraum des Kraftfahrzeuges kaum wahrnehmbar ist. Das Betriebsgeräusch des
Verbrennungsmotors wird unter bestimmten Umständen von Sekundärgeräuschen der
abrollenden Räder,
einer eingeschalteten Lüftung
oder dgl. übertönt. Unter
bestimmten Umständen
kann es wünschenswert
sein, die Betriebsgeräusche
des Antriebsmotors in den Innenraum des Kraftfahrzeuges hörbar zu übertragen.
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Aus
der
EP 1 306 829 A2 ist
eine Vorrichtung zur Übertragung
von Brennkraftmaschinengeräuschen
bekannt, bei der ein Gehäuse
mit einer Trennwand zwei voneinander getrennte Teilräume begrenzt.
Die Trennwand ist von einer schwenkbaren Klappe durchbrochen, die
die beiden Teilräume
aufteilt. Der erste Teilraum ist mit dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine
verbunden, während
der zweite Teilraum zu einer Wand des Fahrzeuges oder direkt in
dessen Innenraum geführt
ist. Schalldruckschwingungen im Ansaugrohr wirken im ersten Teilraum
auf die dort hineinragende Hälfte
der Übertragungsklappe,
die zu einer Schwenkbewegung angeregt wird. Im zweiten Teilraum
führt die
schwingende Schwenkbewegung der Übertragungsklappe
zu einer Schallübertragung
zum Fahrzeuginnenraum.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der genannten Anordnung ist zwischen einer umlaufenden Kante der Übertragungsklappe
und dem Gehäuse
ein Spalt vorgesehen, der zum Ausgleich von statischen Druckdifferenzen
dient. Der Spalt muß fertigungsbedingt
eine gewisse Breite aufweisen, die sich nachteilig auf das Geräuschübertragungsverhalten
auswirkt. In einer alternativen Ausführung ist der Spalt verbreitert
ausgeführt
und mit einem umlaufenden Dichtrahmen ausgefüllt. Der umlaufende Dichtrahmen
kann eine erwünschte
Dämpfungswirkung
auf die Schwenkbewegung der Klappe ausüben. Durch die abdichtende
Wirkung wird das Geräuschübertragungsverhalten
verbessert. Der membranartige Dichtrahmen unterliegt insbesondere
beim Betrieb mit aufgeladenen Verbrennungsmotoren hohen Belastungen
durch auftretende Druckdifferenzen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
angegebenen Gattung derart weiterzubilden, daß eine gute Geräuschübertragung
bei einer geringen Bauteilbelastung gegeben ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Geräuschübertragung mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Es
wird eine Vorrichtung zur Geräuschübertragung
in einem Kraftfahrzeug vorgeschlagen, bei der in einem Spalt zwischen
einer umlaufenden Kante der Übertragungsklappe
und dem Gehäuse
ein elastisches und zumindest teilweise durchbrochenes Dichtelement
angeordnet ist. Der Spalt kann eine gewisse Breite aufweisen, die
von dem Dichtelement überbrückt wird.
Die Durchbrechungen im Dichtelement erlauben einen statischen Druckausgleich
auf beiden Seiten der Übertragungsklappe,
wodurch die statische Belastung der Übertragungsklappe und insbesondere
des Dichtelementes verringert ist. Gleichzeitig ist der Spalt bezüglich dynamischer,
geräuschbedingter
Druckschwankungen im wesentlichen abgedichtet, wodurch die Schallenergie
zumindest näherungsweise
verlustfrei in eine dynamisch schwingende Schwenkbewegung der Übertragungsklappe umgewandelt
wird. Infolge der elastischen Materialeigenschaften des Dichtelementes
können
Lage- und Formtoleranzen im Spaltbereich zwischen der Übertragungsklappe
und dem Gehäuse
ausgeglichen werden. Es sind nur geringe Anforderungen an die Fertigungstoleranzen
gestellt.
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In
vorteilhafter Weiterbildung sind Durchbrechungen des Dichtelementes
im Bereich von an die Schwenkachse angrenzenden Längskanten
der Übertragungsklappe
angeordnet, während
das Dichtelement im Bereich der quer zu den Längskanten und der Schwenkachse
verlaufenden Stirnkanten als Membran durchgängig dicht ausgeführt ist.
An den Stirnkanten wird das membranartige Dichtelement im wesentlichen
eindimensional auf Biegung belastet. Diese Belastung kann von der
Membran auch bei großen
Amplituden ohne Schädigungsgefahr
aufgenommen wer den. Über
die Dichtfunktion hinaus übernimmt
die Membran auch die Funktion eines Schwingungsdämpfers zur Vermeidung unerwünschter
Resonanzschwingungen der Übertragungsklappe.
Gleichzeitig erlauben die Durchbrechungen an den Längskanten
einen statischen Druckausgleich, wodurch sich die Beanspruchung
der stirnseitigen Membran auf dynamische Schwingungsbelastungen beschränkt. Die
Durchbrechungen können
in Form eines Spaltes zwischen Dichtelement und Übertragungsklappe oder als
Schlitz im Dichtelement ausgeführt
sein. Die Breite des Spaltes kann in der Neutrallage der Übertragungsklappe
vorteilhaft größer oder auch
gleich null sein. Bei einer gegenseitigen Berührung der angrenzenden Spaltwände in der
Neutrallage der Klappe mit oder ohne Vorspannung ergibt sich eine
dämpfende
Reibwirkung, während
sich der Spalt bei ausgelenkter Lage der Übertragungsklappe öffnet und
einen statischen Druckausgleich herbeiführt.
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In
einer zweckmäßigen Ausführung sind Durchbrechungen
in insbesondere gerundeten Eckbereichen der Übertragungsklappe vorgesehen.
Eine räumlich
mehrdimensionale Verformung des Dichtelementes mit einem entsprechend
hohen Spannungsniveau in diesem Bereich ist vermieden.
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Das
Dichtelement weist zweckmäßig abseits der
Durchbrechungen in einem durchgängig
als Membran ausgeführten
Bereich eine elastisch verformbare Sicke auf. Durch die Sicke ist
die Steifigkeit des Dichtelementes herabgesetzt. Eine freie Schwingbewegung
der Übertragungsklappe
ist kaum beeinträchtigt,
wobei die Dichtfunktion vollständig
erhalten ist. Die Sicke erlaubt hohe Verformungsgrade des Dichtelementes
und damit hohe Bewegungsamplituden der Übertragungsklappe ohne eine Überbeanspruchung
des Dichtungsmaterials.
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In
einer bevorzugten Variante ist entlang der umlaufenden Kante ein
umlaufender Restspalt gebildet. Das elastische Dichtelement dichtet
den umlaufenden Spalt weitgehend, aber nicht vollständig ab und
kann auch Lagetoleranzen ausgleichen. Der umlaufende Restspalt vermeidet
unerwünschte
Reibung und läßt einen
gewissen Druckausgleich bzw. Luftaustausch zu.
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In
einer vorteilhaften Ausführung
ist die Übertragungsklappe
an ihren Längskanten
im Bereich der Schwenkachse mittels zweier elastisch verdrehbarer
Achsstummel schwenkbar gehalten. Die Achsstummel sind dabei zweckmäßig einteilig
mit dem Dichtelement ausgeführt,
wobei die Übertragungsklappe
insbesondere formschlüssig
an den Achsstummeln gehalten ist. Die schwenkbare Lagerung der Übertragungsklappe
ergibt sich aus der torsionselastischen Verformbarkeit der Achsstummel. Auf
zusätzliche
Vorrichtungen zur schwenkbaren Lagerung der Übertragungsklappe kann verzichtet
werden. Gleichzeitig wirken die elastischen Achsstummel auch als
Dichtungselement, in dessen Folge unerwünschte Leckagen im Achsbereich
vermieden sind.
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Die Übertragungsklappe
weist zweckmäßig entlang
ihrer Schwenkachse einen Steg auf, auf dem eine zwischen der Übertragungsklappe
und der Trennwand liegende elastische Dichtleiste aufliegt. Die
elastische Dichtleiste kann im Querschnitt vergleichsweise schmal
ausgeführt
sein. Es ergibt sich eine schmale, dichtende Auflagelinie der Dichtleiste mit einer
vergleichsweise hohen Flächenpressung.
In Verbindung mit dem Fehlen einer statischen Druckdifferenz ist
eine zuverlässige
Abdichtung gegeben, während
die Schwenkbewegung der Übertragungsklappe
infolge der geringen querschnittsbedingten Steifigkeit der schmalen
Dichtleiste im wesentlichen unbeeinträchtigt ist.
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Der
Steg der Übertragungsklappe
ist insbesondere zwischen den elastischen Achsstummeln gehalten
und bildet zusammen mit den Achsstummeln ein durchgehendes Achselement.
Die Dichtleiste kann dabei durchgängig am Steg und an den Achstummeln
anliegen, wodurch eine gute Dichtigkeit auch in den Eckbereichen
bzw. im Bereich der Achsstummel gegeben ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Längsschnittdarstellung
einer Vorrichtung zur Geräuschübertragung nach
dem Stand der Technik;
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2 in
einer perspektivischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Geräuschübertragung
mit einer um die Übertragungsklappe
umlaufenden, teilweise durchbrochenen Dichtmembran;
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3 in
einer perspektivischen Übersichtsdarstellung
die Baugruppe aus Übertragungsklappe und
Membran nach 2;
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4 eine
geschnittene Darstellung der Anordnung nach 3 mit Einzelheiten
zu stirnseitigen Membransicken mit angrenzenden Durchbrechungen;
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5 eine
Schnittdarstellung einer Variante der Anordnung nach 2 mit
einem rahmenförmigen
Dichtelement;
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6 eine
perspektivische Übersichtsdarstellung
der Baugruppe aus dem Rahmenelement und der Übertragungsklappe nach 5;
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7 die
vergrößerte Einzelheit
VII nach 6 mit dem formschlüssig in
Achsstummeln gehaltenen Steg;
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8 eine
Draufsicht der Anordnung nach 6;
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9 eine
Querschnittsdarstellung der Baugruppe nach 8 entlang
der dort gezeigten Linie IX-IX mit Einzelheiten der Verbindung zwischen
dem Steg und den Achsstummeln;
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10 eine
Längsschnittdarstellung
der Baugruppe nach 8;
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11 eine
vergrößerte Darstellung
der Einzelheit XI nach 10 mit einer spaltförmigen Durchbrechung
am Dichtelement.
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1 zeigt
in einer geschnittenen Darstellung eine Vorrichtung zur Geräuschübertragung
in einem Kraftfahrzeug nach dem Stand der Technik. Die Vorrichtung
umfaßt
ein Gehäuse 1 mit
einer inneren Trennwand 2, wobei das Gehäuse 1 und
die innere Trennwand 2 zwei separate Teilräume 3, 4 begrenzen.
Ein Teil des Gehäuses 1 ist
an ein Ansaugrohr 17 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeuges angeformt, wobei der erste Teilraum 3 schalldruckübertragend
mit dem Inneren des Ansaugrohres 17 verbunden ist. Der
zweite Teilraum 4 ist fluidisch vom ersten Teilraum 3 mittels
der Trennwand 2 getrennt.
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Es
ist eine Übertragungsklappe 6 vorgesehen,
die die Trennwand 2 durchbricht und die um eine in der
Trennwand 2 liegende Schwenkachse 5 schwenkbar
gelagert ist. Die Übertragungsklappe 6 reicht
beidseitig von der Schwenkachse 5 unter Bildung eines geringen
Spaltes bis nahe an die Innenwand des Gehäuses 1 heran und teilt
dabei die beiden Teilräume 3, 4 in
jeweilige Einzelräume 3', 3'', 4', 4'' auf.
Der Einzelraum 4'' des Teilraumes 4 ist
mittels eines Austritts 19 schalldruckübertragend mit einer Wand des
Innenraums vom nicht dargestellten Kraftfahrzeug oder direkt mit
dem Innenraum verbunden.
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Die Übertragungsklappe 6 ist
in ihrer Neutralstellung gezeigt, von der ausgehend sie eine oszillierende
Schwenkbewegung in Richtung eines Doppelpfeiles 28 ausführen kann.
Der Schwenkbereich beträgt
etwa 10°.
Der statische Druck im Ansaugrohr 17 wirkt über den
Spalt zwischen der Übertragungsklappe 6 und
dem Gehäuse 1 im
ersten Teilraum 3 beidseitig auf die Übertragungsklappe 6 und
hat damit keine Auswirkung auf deren Auslenkung. Ein oszillierender
Schalldruck im Ansaugrohr 17 wirkt in Richtung eines Pfeiles 18 auf
die Übertragungsklappe 6, ohne
den engen Spalt in einem wesentlichen Maß durchdringen zu können. Infolge
des anliegenden oszillierenden Schalldruckes wird die Übertragungsklappe 6 in
Schwingung versetzt. Die schwingende Übertragungsklappe 6 bewirkt
im zweiten Teilraum 4 die Erzeugung eines gleichgearteten,
um 180° versetzten
Schalldruckes im Einzelraum 4'',
der mittels des Austrittes 19 im Inneren des Kraftfahrzeuges
hörbar
gemacht wird.
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Die Übertragungsklappe 6 ist
in der Trennwand 2 fluidisch dicht gelagert. Infolge der
Abdichtung der beiden Teilräume 3, 4 gegeneinander
in Verbindung mit dem Spalt zwischen der Übertragungsklappe 6 und
dem Gehäuse 1 wirkt
die Anordnung unabhängig
vom statischen Druck im Ansaugrohr 17 und ist damit insbesondere
für den
Betrieb eines aufgeladenen Antriebsmotors beispielsweise in einem Saugrohrbereich
zwischen einem Turbolader und dem Motor geeignet.
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Nach 2 ist
eine erfindungsgemäße Ausführung der
Vorrichtung vorgesehen, deren Grundprinzip anhand der Anordnung
nach 1 erläutert ist,
demnach das Gehäuse 1 aus
zwei Gehäusehälften 20, 21 besteht,
die an einem Flansch 22 miteinander verschraubt sind. Dabei
ist in dem Flansch 22 eine Membran 27 dichtend
gehalten. Die Trennwand 2 ist einteilig an die beiden Gehäusehälften 20, 21 angeformt.
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Nach
der geschnittenen perspektivischen Darstellung der 2 weist
die um die Schwenkachse 5 schwenkbar gelagerte Übertragungsklappe 6 eine
umlaufende Kante 7 auf, zwischen der und der Innenwand
des Gehäuses 1 ein
Spalt 25 gebildet ist. An zwei sich gegenüberliegenden
Stirnkanten 11 der Übertragungsklappe 6 ist
der Spalt 25 erweitert und mittels der Membran 27 überbrückt. Entlang
der senkrecht zu der Schwenkachse 5 verlaufenden Längskanten 10 ist
der Spalt 25 vergleichsweise eng ausgeführt und ebenfalls von der Membran 27 überbrückt. Die
umlaufende Membran 27 bildet dabei ein umlaufendes Dichtelement 8,
welches im Bereich der an die Schwenkachse 5 angrenzenden
Längskanten 10 schlitzförmige, im
Zusammenhang mit 3 näher beschriebene Durchbrechungen 9 aufweist.
Im Bereich der quer zu den Längskanten 10 und
parallel zur Schwenkachse 5 verlaufenden Stirnkanten 11 der Übertragungsklappe 6 ist
die Membran 27 durchgängig
druckdicht ausgeführt
und mit einer Sicke 13 versehen.
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3 zeigt
in einer perspektivischen Ansicht die Baugruppe bestehend aus der Übertragungsklappe 6 und
der Membran 27 nach 2. Es ist
deutlich zu erkennen, daß die
Membran 27 in ihrer Grundfläche größer als die Übertragungsklappe 6 ausgeführt ist.
Sie weist dabei nicht näher
bezeichnete Schraublöcher
auf zur klemmenden Befestigung zwischen den beiden Gehäusehälften 20, 21 im
Flansch 22 (2).
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Die
Membran 27 ist nach 4 als durchgängiges,
im wesentlichen flächiges
Bauteil ausgeführt,
welches mit der Übertragungsklappe 6 flächig verbunden
ist. Der Darstellung nach 3 ist zu
entnehmen, daß die
Membran 27 mit den Sicken 13 dichtend an die parallel
zur Schwenkachse 5 verlaufenden Stirnkanten 11 angrenzt.
In gerundeten Eckbereichen 12 der Übertragungsklappe 6 ist
die Membran 27 durchbrochen. Die entsprechenden Durchbrechungen 9 setzen
sich von den gerundeten Eckbereichen 12 aus entlang der
Längskanten 10 bis nahe
an die Schwenkachse 5 fort.
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In
der gezeigten, nicht ausgelenkten Lage der Übertragungsklappe 6 sind
die Durchbrechungen 9 in den gerundeten Eckbereichen 12 geöffnet, wie
in der Darstellung nach 4 besonders deutlich zu erkennen
ist. Im Bereich der Längskanten 10 sind
die Durchbrechungen 9 durch einen schlitzförmigen Schnitt
in der Membran 27 gebildet, wobei der Schnitt in einer
unbelasteten Ruheposition infolge der elastischen Kräfte der
gummiartigen Membran 27 im wesentlichen geschlossen ist.
Erst beim Anliegen einer äußeren Druckdifferenz
oder infolge einer schwenkenden Auslenkung der Übertragungsklappe 6 öffnet sich
diese schlitzförmige
Durchbrechung 9.
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Die
Schnittdarstellung nach 5 zeigt eine Variante der Anordnung
nach den 2 bis 4, demnach
die Übertragungsklappe 6 entlang
ihrer umlaufenden Kante 7 in einem ebenfalls umlaufenden
gummielastischen Rahmen 26 gehalten ist. Der Rahmen 26 weist
eine innenliegende Nut auf, in der die Übertragungsklappe 6 formschlüssig gehalten
ist. Im Außenbereich
ist der Rahmen 26 im Flansch 22 zwischen den beiden
Gehäusehälften 20, 21 formschlüssig befestigt.
Die beiden Gehäusehälften 20, 21 sind
an Schraublöchern 29 des
Flansches 22 miteinander verschraubt und halten dabei den
Rahmen 26. Der Rahmen 26 bildet das Dichtelement 8 zwischen
der umlaufenden Kante 7 der Übertragungsklappe 6 und
der Innenwand des Gehäuses 1.
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Die
beiden Teilhälften
der Trennwand 2 liegen an ihren einander zugewandten Enden
mit Abstand zur Übertragungsklappe 6 und
weisen in diesem Bereich jeweils eine Nut 23 auf. In den
Nuten 23 ist je eine Dichtleiste 16 gehalten,
die flächig
und dichtend an der Übertragungsklappe 6 im
Bereich der Schwenkachse 5 anliegen. Die elastische Ausbildung
des umlaufenden Dichtelementes 8 und der Dichtleisten 16 erlaubt
eine Schwenkbewegung der Übertragungsklappe 6 um
die Schwenkachse 5 in Richtung des Doppelpfeiles 28.
In den übrigen
Merkmalen und Bezugszeichen stimmt die Anordnung nach 5 mit
der Anordnung nach 2 überein.
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6 zeigt
in einer perspektivischen Darstellung die Baugruppe bestehend aus
der Übertragungsklappe 6 und
dem Rahmen 26 nach 5. Im Bereich
der Schwenkachse 5 weist der aus einem gummielastischen
Material bestehende Rahmen 26 nach innen ragende, einteilig
und aus dem gleichen elastischen Material angeformte Achsstummel 14 auf,
in denen die Übertragungsklappe 6 schwenkbar gehalten
und gelagert ist. Entlang der Schwenkachse 5 ist an der Übertragungsklappe 6 ein
durchgehender Steg 15 vorgesehen, der bündig in die beiden Achsstummel 14 übergeht.
Der Steg 15 bildet gemeinsam mit den beiden Achsstummeln 14 ein
in Richtung der Schwenkachse 5 durchgehendes Achselement 31.
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In 7 ist
vergrößert die
Einzelheit VII nach 6 dargestellt, demnach der Steg 15 mittels
einer entsprechenden Ausformung in einem Verbindungsabschnitt 30 in
den angrenzenden Achsstummel 14 eingreift. Die Übertragungsklappe 6 ist
damit zusammen mit dem Steg 15 formschlüssig an den beiden Achsstummeln 14 gehalten.
Der Darstellung nach 7 ist zu entnehmen, daß der Steg 15 gemeinsam mit
dem angrenzenden Achsstummel 14 eine gemeinsame Ebene und
durchgehende Oberfläche
aufweisen, auf der die Dichtleiste 16 (5)
dichtend aufliegt.
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8 zeigt
noch eine Draufsicht der Anordnung nach 6, demnach
die Übertragungsklappe 6 einen
im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit gerundeten Eckbereichen 12 aufweist.
Der elastische Rahmen 26 umschließt die Übertragungsklappe 6 vollständig und
bildet dabei das Dichtelement 8. Entlang der umlaufenden
Kante 7 der Übertragungsklappe 6 ist
ein umlaufender Restspalt 32 gebildet, der hier nur als
durchgezogene Linie angedeutet und in 11 näher gezeigt
ist. Die beiden Achsstummel 14 ragen dabei von dem Rahmen 26 nach
innen und übergreifen
teilweise die Übertragungsklappe 6 entlang
der Schwenkachse 5. Der Darstellung ist noch zu entnehmen,
daß der
Steg 15 in seiner Kontur bündig in die beiden stirnseitig
angrenzenden Achsstummel 14 übergeht.
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9 zeigt
eine Querschnittsdarstellung der Anordnung nach 8 entlang
der dort gezeigten Linie IX-IX. Es ist zu erkennen, daß der Steg 15 an
den beiden stirnseitigen Verbindungsabschnitten 30 jeweils
einen etwa halbkreisförmigen
Vorsprung aufweist, der formschlüssig
in entsprechende Ausnehmungen der beiden Achsstummel 14 eingreift.
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10 zeigt
die Anordnung nach 8 in einer Längsschnittdarstellung entlang
der Linie X-X, demnach der Steg 15 beidseitig über die
Fläche
der Übertragungsklappe 6 hervorsteht
und Anlageflächen
für die
beidseitig angeordneten Dichtleisten 16 (5)
bildet. Der Bereich der an den Rahmen 26 angrenzenden Stirnkante 11 als
Einzelheit XI ist vergrößert in 11 dargestellt.
In dem Spalt 25 zwischen der Stirnkante 11 der Übertragungsklappe 6 und
dem Gehäuse 1 (5)
ist das Dichtelement in Form des Rahmens 26 angeordnet,
wobei zwischen der Stirnkante 11 und dem Dichtelement 8 ein
Restspalt 32 verbleibt.
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Der
hier beispielhaft für
die Stirnkante 11 gezeigte Restspalt 32 in Verbindung
mit dem Dichtelement 8 und dem Rahmen 26 entspricht
in seinem Aufbau den gerundeten Eckbereichen 12 sowie den Bereichen
der Längskanten 10.
Unter Beachtung der Darstellung nach 8 ergibt
sich ein sinngemäß identischer
Aufbau entlang der gesamten umlaufenden Kante 7 mit Ausnahme
des Bereiches der Anschlußstummel 14.
Es kann auch zweckmäßig sein, den
Restspalt in den verschiedenen Kantenbereichen mit abweichender
Breite auszuführen.
Das Dichtelement 8 kann auch an der oder den Kanten der Übertragungsklappe 6 mit
oder ohne Vorspannung anliegen.