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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Geräuschübertragungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse, das einen Einlass zur Kommunikation mit einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine und wenigstens eine Schallöffnung aufweist, wobei funktional zwischen dem Einlass und der Schallöffnung eine Membran zur Übertragung eines Geräuschspektrums aus einer Druckpulsation im Ansaugtrakt angeordnet ist und ein Ringabschnitt zum Spannen der Membran zur Einstellung des akustischen Verhaltens der Geräuschübertragungsvorrichtung mit einem stirnseitigen Rand gegen die Membran presst.
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Stand der Technik
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Aus der
US 7.658.263 B2 ist eine Geräuschübertragungsvorrichtung eines Ansaugsystems einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Geräuschübertragungsvorrichtung hat eine Übertragungsleitung mit einem Einlass an einem ersten Ende und einen Auslass mit einer Mündung an einem zweiten Ende. An dem zweiten Ende ist eine Membran angeordnet, welche die Mündung verschließt. Der Einlass der Verbindungsleitung kommuniziert mit dem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine. Die Membran ist in einem Gehäuse, welches in der Verbindungsleitung angeordnet ist, über einen umfänglichen Rand gespannt. Die Membran ist geeignet zur Geräuschübertragung. Die Höhe des umfänglichen Randes gibt die Spannung der Membran und so das akustische Verhalten der Geräuschübertragungsvorrichtung vor. Die Höhe des umfänglichen Randes kann durch die Gussform des Gehäuses vorgegeben werden. Die Druckpulsation im Ansaugtrakt wird über die Verbindungsleitung zur Membran übertragen, welche dadurch zum Schwingen angeregt wird. Diese Schwingungen werden in den Innenraum übertragen und sind dort hörbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Geräuschübertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu gestalten, bei der einfach das akustische Verhalten bei der Herstellung flexibel und zuverlässig vorgebbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Ringabschnitt ein Spannring ist, der sich auf einer der Membran gegenüberliegenden Seite direkt oder indirekt am Gehäuse abstützt, und der Spannring bis zur Montage ein vom Gehäuse separates Bauteil ist, dessen Höhe zur Einstellung des akustischen Verhaltens vorgegeben ist.
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Erfindungsgemäß ist also ein separater Spannring anstelle des mit dem Gehäuse fest verbundenen, in seiner Höhe fest vorgegebenen umfänglichen Randes verwendet. Der Spannring wird getrennt von dem Gehäuse gefertigt, wobei dessen Höhe flexibel gewählt wird. Um die gewünschte Vorspannung der Membran und damit das erwünschte akustische Verhalten zu erreichen, wird ein Spannring mit entsprechenden Höhe in das Gehäuse eingesetzt. Der Spannring gibt durch das Spannen die Resonanzfrequenz der Membran vor. Die Resonanzfrequenz der Membran beeinflusst die Schwingungscharakteristik, so dass das gewünschte akustische Verhalten erzielt wird. Auf diese Weise ist für unterschiedliche Motoren- oder Fahrzeugvarianten nur ein einziger Gehäusetyp erforderlich, dessen Herstellung mit dem gleichen Werkzeugsatz, insbesondere Spritzgusswerkzeugsatz, erfolgen kann. Es ist nicht erforderlich, für jede Geräuschcharakteristik einen anderen Gehäusetyp und damit verbunden einen anderen Werkzeugsatz zu verwenden, wie dies bei dem angegossenen umfänglichen Rand der Geräuschübertragungsvorrichtung erforderlich ist, die aus dem Stand der Technik bekannt ist. Vorteilhafterweise kann eine Auswahl von Spannringen mit unterschiedlichen Höhen bereit gestellt werden, die je nach gewünschtem Geräuschspektrum in ein Standardgehäuse eingelegt werden können. Damit wird der Teileaufwand und der Aufwand an bereitzustellenden Werkzeugen und Formen reduziert.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann ein elastisches Element, insbesondere ein Federelement, zwischen dem Spannring und dem Gehäuse angeordnet sein. Mit dem elastischen Element kann der Spannring mit einer zusätzlichen Kraft gegen die Membran gepresst werden. So wird verhindert, dass die Spannung der Membran, insbesondere die Resonanzfrequenz, durch Relaxation des Spannrings und/oder der Membran im Laufe der Betriebszeit abnimmt. So wird erreicht, dass die Spannung, insbesondere die Resonanzfrequenz, und damit das akustische Verhalten über die Betriebszeit der Geräuschübertragungsvorrichtung vorzugsweise konstant bleibt.
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Vorteilhafterweise kann das Gehäuse wenigstens zweiteilig sein, die Membran kann zwischen den beiden Gehäuseteilen befestigt sein und der Spannring kann zwischen den beiden Gehäuseteilen eingelegt sein. Die Membran und der individuelle Spannring können so einfach in dem Gehäuse montiert werden.
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Ferner kann vorteilhafterweise der Spannring ein Hohlzylinder sein. Ein Hohlzylinder kann einfach gefertigt werden. Darüber hinaus ist bei einem Hohlzylinder die Einbaurichtung egal. Bevorzugt kann der radial äußere Rand des Hohlzylinders an dem Ende, mit dem er eine Membran anliegt, angeschrägt sein, so dass die Membran sich besser an den Hohlzylinder anschmiegen kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen
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1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Geräuschübertragungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Verbindungsleitung, die an einem Ende ein Gehäuse mit einer Membran aufweist und am anderen Ende mit einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbunden ist;
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2 eine Detailansicht des Gehäuses aus 1 im Schnitt;
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3 schematisch einen Schnitt eines Gehäuses einer Geräuschübertragungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches zu dem ersten Ausführungsbeispiel aus den 1 und 2 ähnlich ist.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Geräuschübertragungsvorrichtung 10 einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gezeigt.
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Die Geräuschübertragungsvorrichtung 10 umfasst ein zweiteiliges Gehäuse 12. In dem Gehäuse 12 ist, wie in der 2 gezeigt, eine Membran 14 angeordnet zur Übertragung eines Geräuschspektrums aus einer Druckpulsation in einem in der 1 nicht gezeigten Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine. Die Membran 14 kann ein Film aus Gummi, Gewebe oder Kunststoff sein. Sie kann aber auch eine Metallfolie oder ein dünnschichtiges Metall sein. Die Membran 14 kann aus einem Gummi, beispielsweise Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Silikon-Kautschuk auf Polymerbasis (VMQ), Fluor-Silikon-Kautschuk (FVMQ), Fluor-Polymer-Kautschuk (FPM oder FKM) oder einem anderen Membranmaterial sein, das im Bereich von Brennkraftmaschinen üblicherweise verwendet wird.
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Das Gehäuse 12 umfasst ein Anschlussteil 16, in der 2 unten, und ein Deckelteil 18, die separat nach einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff hergestellt sind. Das Anschlussteil 16 weist eine Einlassöffnung 20 zu einer Verbindungsleitung 22 auf. Das Gehäuse 12 ist über eine Verbindungsschelle 23 an der Verbindungsleitung 22 fixiert. Mit seinem dem Gehäuse 12 abgewandten Ende ist die Verbindungsleitung 22 über einen Anschlussflansch 24 mit dem Ansaugtrakt verbunden.
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Das Deckelteil 18 hat eine gitterartige Wand, die eine Mehrzahl von Schallöffnungen 26 aufweist. Die Membran 14 ist an ihren Rändern zwischen dem Deckelteil 18 und dem Anschlussteil 16 fest eingeklemmt. Sie trennt die Schallöffnungen 26 dicht von der Einlassöffnung 20. Auf diese Weise wird verhindert, dass über die Geräuschübertragungsvorrichtung 10 Nebenluft in den Ansaugtrakt gesaugt werden kann und/oder Luft aus dem Ansaugtrakt nach außen gelangen kann, was beides zu Störungen im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine führen kann.
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Die Schallöffnungen 26 sind zu einer in den 1 und 2 nicht gezeigten Schottwand des Kraftfahrzeuges hin gerichtet. Die Schottwand dient der Trennung zwischen einem Motorraum und einem Fahrgastraum.
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Ein hohlzylindrischer Spannring 28 aus Kunststoff ist zwischen dem Anschlussteil 16 und der Membran 14 eingelegt. Der Spannring 28 stützt sich mit einem stirnseitigen Rand 30 gegen das Anschlussteil 16 ab. Der andere stirnseitige Rand 32 des Spannrings 28 presst gegen die Membran 14. Über die Vorgabe der axialen Höhe h des Spannrings 28 wird die Spannung der Membran und damit das akustische Verhalten der Geräuschübertragungsvorrichtung 10 eingestellt. Je höher der Spannring 28 ist, desto größer ist die Spannung der Membran 14 und deren Resonanzfrequenz.
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Der Spannring 28 ist als separates Bauteil gefertigt. Vorzugsweise kann werksseitig eine Auswahl von Spannringen 28 mit unterschiedlichen Höhen h vorgehalten werden, die wahlweise je nach Fahrzeug- und/oder Motortyp zur Erzielung der gewünschten Resonanzfrequenz bei der Montage in das Gehäuse 12 eingesetzt werden können. Somit ist es möglich, dass mit einem einzigen Gehäusetyp durch entsprechende Wahl des Spannrings 28 das akustische Verhalten der Geräuschübertragungsvorrichtung 10 variabel vorgegeben werden kann.
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Zur Herstellung der Geräuschübertragungsvorrichtung 10 werden das Anschlussteil 16, das Deckelteil 18, der Spannring 18 mit der erforderlichen Höhe und die Membran 14 zunächst separat hergestellt.
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Das Anschlussteil 16 und das Deckelteil 18 werden unter Zwischenlage der Membran 14 und des Spannrings 28 aneinander gefügt. Dabei wird die Membran 14 zwischen dem Anschlussteil 14 und dem Deckelteil 18 eingeklemmt. Die Membran 14 kann bei einer möglichen Montageweise zunächst mit dem Deckelteil 18 verbunden werden und gemeinsam mit diesem nach vorheriger Einlage des Spannrings 28 auf das Anschlussteil 16 gesteckt werden.
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Das Gehäuse 12 wird mit der Einlassöffnung 20 voran mit der Verbindungsleitung 22 verbunden und über die Verbindungsschelle 23 fixiert. Die Geräuschübertragungsvorrichtungen 10 wird schließlich mittels des Anschlussflansches 24 mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbunden.
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Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in der 3, sind diejenigen Elemente, die zu denen des ersten, in den 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiels ähnlich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen wird. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von ersten dadurch, dass zusätzlich eine vorgespannte Spiraldruckfeder 140 im Gehäuse 12 angeordnet ist.
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Die Spiraldruckfeder 140 stützt sich mit einem Ende gegen den stirnseitigen Rand 30 des Spannrings 28 und mit dem anderen Ende gegen einen Stützrand 142 des Anschlussteils 16 ab.
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Die Spiraldruckfeder 140 drückt den Spannring 28 mit zusätzlicher Kraft gegen die Membran 14, so dass auch bei einer etwaigen Ermüdung des Materials der Membran 14 und/oder des Spannrings 28 die erforderliche Spannung für die gewünschte Resonanzfrequenz aufrecht erhalten wird. Die Materialermüdung könnte mit der Zeit dazu führen, dass sich die Spannung der Membran 14 und damit Resonanzfrequenz verringert. Mittels der Spiraldruckfeder 140 wird dauerhaft eine konstante Resonanzfrequenz und so ein über die Zeit konstantes akustisches Verhalten der Geräuschübertragungsvorrichtung 10 realisiert.
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Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen einer Geräuschübertragungsvorrichtung 10 sind unter anderem folgende Modifikationen möglich:
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf Geräuschübertragungsvorrichtungen von Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen. Vielmehr kann sie auch bei andersartigen Brennkraftmaschinen, beispielsweise bei Industriemotoren, verwendet werden. Auch ist ein Einsatz im Modellbau denkbar.
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Anstelle der gitterartigen Wand mit einer Mehrzahl von Schallöffnungen 26 kann das Deckelteil 18 auch nur eine einzige Schallöffnung aufweisen.
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Die Schallöffnungen 26 können statt zur Schottwand hin gerichtet auch in einen Zwischenraum, beispielsweise im Wasserkasten gerichtet sein. Der Wasserkasten ist zwischen dem Motorraum und dem Fahrgastraum angeordnet und dient beispielsweise zur Aufnahme einer Batterie oder eines Wischergestänges. Die Schallöffnungen 26 können auch beispielsweise über ein Schallrohr mit dem Fahrgastraum verbunden sein.
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Das Anschlussteil 16 und das Deckelteil 18 können statt nach einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff auch in anderer Weise auch aus einem anderen Material, beispielsweise aus Metall, hergestellt sein.
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Der Spannring 28 kann an dem stirnseitigen Rand 32, an welchem die Membran 14 anliegt, radial außen angeschrägt sein. Auf diese Weise kann sich die Membran 14 besser an die Umfangsseite des Spannrings 28 anschmiegen.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel kann anstelle der Spiraldruckfeder 140 auch ein andersartiges elastisches Element, beispielsweise eine Blattfeder oder ein Gummielement oder dergleichen, welches geeignet ist eine dauerhafte Vorspannung für den Spannring 28 zu erzeugen, vorgesehen sein.
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Das Gehäuse 12 kann auch direkt an dem Ansaugtrakt angeordnet sein.
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In diesem Fall kann auf die Verbindungsleitung 22 verzichtet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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