DE102011117807A1

DE102011117807A1 - Sound damping device for gas-guiding pipe, particularly for exhaust pipe of exhaust gas system of motor vehicle, has vibratory membrane, which stays in acoustic connection with gas-guiding pipe at coupling-out point

Info

Publication number: DE102011117807A1
Application number: DE102011117807A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wellner
Original assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Current assignee: Friedrich Boysen GmbH and Co KG
Priority date: 2011-11-07
Filing date: 2011-11-07
Publication date: 2013-05-08

Abstract

The sound damping device (13) has a vibratory membrane (17), which stays in acoustic connection with the gas-guiding pipe at a coupling-out point (40). Another vibratory membrane (19) stays in acoustic connection with a pressure compensation pipe at an excitation point (41). The acoustic distance between the coupling-out point and the coupling point (42) is equal to the acoustic distance between the excitation point and the coupling point.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalldämpfungseinrichtung für eine gasführende Leitung, insbesondere für eine Abgasleitung eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten schwingungsfähigen Membran, die an einer Auskopplungsstelle mit der gasführenden Leitung in akustischer Verbindung steht, einer zweiten schwingungsfähigen Membran, die an einer Anregungsstelle mit einer Druckausgleichsleitung in akustischer Verbindung steht, wobei die Druckausgleichsleitung an einer Einkopplungsstelle in die gasführende Leitung mündet, und einer Vorrichtung zum Übertragen von Schwingungen der ersten Membran auf die zweite Membran derart, dass eine Druckamplitude an der Auskopplungsstelle eine hierzu gegenphasige Druckamplitude an der Anregungsstelle erzeugt.The present invention relates to a sound damping device for a gas-carrying line, in particular for an exhaust pipe of a motor vehicle, having a first oscillatable membrane which is acoustically connected to the gas-carrying line at a coupling-out point, a second oscillatable membrane which is connected to an excitation point with a pressure equalization line acoustic connection is, wherein the pressure equalization line opens at a Einkopplungsstelle in the gas-carrying line, and a device for transmitting vibrations of the first membrane to the second membrane such that a pressure amplitude at the Auskopplungsstelle generates an opposite in phase pressure amplitude at the excitation site.

Abgasanlagen von Verbrennungsmotoren werden üblicherweise mit verschiedenen Schalldämpfungseinrichtungen versehen, um die Schallemission des Motors zu reduzieren. Passive Schalldämpfungseinrichtungen, welche auf Schall absorbierenden Materialien oder auf dem Vorhandensein von Resonatorhohlräumen beruhen, benötigen insbesondere beim Dämpfen von niedrigfrequentem Schall relativ viel Bauraum, welcher in modernen Fahrzeugen oft nicht zur Verfügung steht. Aktive Schalldämpfungseinrichtungen vermeiden diesen Nachteil, indem ein Gegenschall oder Antischall an einer definierten Einkopplungsstelle in die Abgasanlage eingespeist wird. Aufgrund einer Phasenverschiebung zwischen dem zu dämpfenden Schall und dem Gegenschall kommt es im Bereich der Einkopplungsstelle zu einer Verringerung der Gesamt-Schallamplitude.Exhaust systems of internal combustion engines are usually provided with various sound damping devices to reduce the noise emission of the engine. Passive sound attenuation devices, which are based on sound-absorbing materials or on the presence of resonator cavities, require a relatively large amount of space, in particular when damping low-frequency sound, which is often not available in modern vehicles. Active sound damping devices avoid this disadvantage by feeding a counter sound or anti-sound at a defined coupling point in the exhaust system. Due to a phase shift between the sound to be damped and the counter-sound, there is a reduction in the overall sound amplitude in the region of the coupling-in point.

Für eine effektive gegenseitige Auslöschung von Schall- und Gegenschallwellen ist es notwendig, dass die Positionen der Schallauskopplungsstelle und der Schalleinkopplungsstelle auf eine vorrangig zu dämpfende Wellenlänge oder ein vorrangig zu dämpfendes Wellenlängenband abgestimmt sind. Störgeräusche mit einer Frequenz, welche nicht dieser Abstimmung entsprechen, werden daher nur relativ schlecht gedämpft.For effective mutual cancellation of sound and counter-sound waves, it is necessary that the positions of the sound extraction point and the sound injection point are tuned to a predominantly attenuated wavelength or a wavelength band to be attenuated. Noise with a frequency which does not correspond to this vote, therefore, are damped only relatively poor.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, bei einer Schalldämpfungseinrichtung der genannten Art den Frequenzbereich der effektiven Schalldämpfung zu erweitern.It is therefore an object of the invention to expand the frequency range of the effective sound attenuation in a sound damping device of the type mentioned.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a device having the features of claim 1.

Erfindungsgemäß ist die akustische Lauflänge zwischen der Auskopplungsstelle und der Einkopplungsstelle im Wesentlichen gleich der akustischen Lauflänge zwischen der Anregungsstelle und der Einkopplungsstelle. Unabhängig von der Frequenz des ausgekoppelten Schalls treffen somit die von den beiden Membranen ausgehenden Druckamplituden an der Einkopplungsstelle im Wesentlichen gegenphasig aufeinander, wodurch einer weiteren Ausbreitung des Schalls entgegengewirkt wird. Eine sich in der gasführenden Leitung ausbreitende und an der Einkopplungsstelle ankommende Druckspitze wird also unmittelbar durch einen entsprechenden Druckabfall kompensiert, welcher von der zweiten Membran erzeugt wurde und sich in der Druckausgleichsleitung fortgepflanzt hat. Somit ist von der Einkopplungsstelle aus keine nennenswerte Schallausbreitung mehr möglich. Es wird also das Prinzip des akustischen Kurzschlusses genutzt, um durch gezielt hervorgerufenen Zusatzschall Störgeräusche unterschiedlicher Frequenzen in einer gasführenden Leitung zu verringern.According to the invention, the acoustic run length between the extraction point and the point of injection is substantially equal to the acoustic run length between the point of excitation and the point of injection. Irrespective of the frequency of the decoupled sound, therefore, the pressure amplitudes emanating from the two diaphragms at the point of introduction essentially meet one another in an opposite phase, which counteracts a further propagation of the sound. A pressure peak propagating in the gas-carrying line and arriving at the point of injection is therefore compensated directly by a corresponding pressure drop which has been generated by the second membrane and has propagated in the pressure equalization line. Thus, no significant sound propagation is possible from the coupling point. Thus, the principle of the acoustic short circuit is used in order to reduce interference noises of different frequencies in a gas-carrying line by specifically induced additional sound.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.Further developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying drawings.

Vorzugsweise befinden sich die Auskopplungsstelle und die Anregungsstelle bezüglich einer Hauptströmungsrichtung der gasführenden Leitung auf gleicher Höhe. Die Druckausgleichsleitung kann z. B. parallel zu der gasführenden Leitung verlaufen. Bei einer derartigen Konfiguration sind die Abstände zwischen der Auskopplungsstelle und der Einkopplungsstelle einerseits sowie zwischen der Anregungsstelle und der Einkopplungsstelle andererseits gleich, so dass jegliche sich in der gasführenden Leitung fortpflanzende Druckschwankungen unabhängig von ihrer Laufzeit an der Einkopplungsstelle durch synchrone gegenphasige Schwingungen kompensiert werden.Preferably, the extraction point and the excitation point are at the same height with respect to a main flow direction of the gas-carrying line. The pressure equalization line can, for. B. parallel to the gas-carrying line. In such a configuration, the distances between the extraction point and the coupling point on the one hand and between the excitation point and the coupling point on the other hand are the same, so that any pressure fluctuations propagating in the gas-carrying line are compensated for by synchronous antiphase oscillations regardless of their transit time at the coupling point.

Die erste Membran und die zweite Membran können quer zu der Hauptströmungsrichtung gesehen hintereinander angeordnet sein, insbesondere in einem rechtwinklig zu der Hauptströmungsrichtung verlaufenden rohrförmigen Gehäuse. Auf die Hauptströmungsrichtung sowie die Hauptschallausbreitungsrichtung bezogen findet also die Auskopplung und die Erzeugung des Zusatzschalls im Wesentlichen am gleichen Ort statt. Eine solche Anordnung kann konstruktiv besonders einfach ausgeführt werden. Sollte es die Anwendung hinsichtlich des Bauraums erfordern, können die Membranen auch in einem parallel zur Hauptströmungsrichtung verlaufenden Gehäuse angeordnet sein.The first diaphragm and the second diaphragm may be arranged one behind the other as seen transversely to the main flow direction, in particular in a tubular housing extending at right angles to the main flow direction. In terms of the main flow direction and the main sound propagation direction, therefore, the decoupling and the generation of the additional sound take place substantially at the same location. Such an arrangement can be structurally particularly simple. Should it require the application in terms of space, the membranes can also be arranged in a direction parallel to the main flow direction housing.

Vorzugsweise ist die Rückseite der ersten Membran akustisch von der Druckausgleichsleitung entkoppelt. Dadurch wird verhindert, dass die Schwingungen der ersten Membran die Schallausbreitung in der Druckausgleichsleitung stören.Preferably, the back of the first membrane is acoustically decoupled from the pressure equalization line. This prevents the vibrations of the first membrane from disturbing the sound propagation in the pressure equalization line.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung grenzen die Rückseite der ersten Membran und/oder die Rückseite der zweiten Membran an nicht mit der gasführenden Leitung in Verbindung stehende, insbesondere abgeschlossene, Gasräume an. Die Gasräume wirken als Rückvolumen. Hierdurch kann eine effektive akustische Entkopplung der beiden Membranrückseiten erreicht werden. Gegenüber Systemen mit gemeinsamem rückwärtigem Gasraum ergibt sich insbesondere der Vorteil einer ungestörten Zusatzschall-Einkopplung. According to one embodiment of the invention, the rear side of the first membrane and / or the rear side of the second membrane adjoin gas chambers which are not connected to the gas-carrying line and in particular closed off. The gas chambers act as back volume. In this way, an effective acoustic decoupling of the two membrane backs can be achieved. Compared to systems with a common rear gas space, there is the advantage of undisturbed additional sound coupling in particular.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kommuniziert ein oder jeder Gasraum über ein Ventil, insbesondere ein Flatterventil, mit der Umgebungsluft oder einem Expansionsraum. Hierdurch kann der parasitäre Kammerdruck reduziert und das Nutzvolumen der jeweiligen Membran vergrößert werden, wodurch sich eine bessere Anpassbarkeit der Dämpfungseigenschaften erzielen lässt.According to one development of the invention, one or each gas chamber communicates via a valve, in particular a flutter valve, with the ambient air or an expansion space. In this way, the parasitic chamber pressure can be reduced and the useful volume of the respective membrane can be increased, whereby a better adaptability of the damping properties can be achieved.

Weiterhin kann an der Auskopplungsstelle eine die erste Membran teilweise abschirmende Blende angeordnet sein. Hierdurch kann erreicht werden, dass lediglich der Schalldruck aus der gasführenden Leitung ausgekoppelt wird, wohingegen die Gasströmung an sich weitgehend unbeeinflusst bleibt.Furthermore, a diaphragm partially shielding the first diaphragm can be arranged at the extraction point. In this way, it can be achieved that only the sound pressure is decoupled from the gas-carrying line, whereas the gas flow itself remains largely unaffected.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die erste Membran zum Übertragen von Schwingungen mechanisch mit der zweiten Membran gekoppelt. Der Gasdruck selbst kann somit als Antriebsquelle genutzt werden, so dass auf einen aufwendigen zusätzlichen Antrieb verzichtet werden kann. Das heißt die Energie zur Erzeugung der ausgleichenden Druckschwankungen wird in vorteilhafter Weise dem zu dämpfenden Schall selbst entzogen, wodurch der Dämpfungseffekt sogar noch verstärkt wird.In one embodiment, the first membrane for transmitting vibrations is mechanically coupled to the second membrane. The gas pressure itself can thus be used as a drive source, so that it can be dispensed with a complex additional drive. That is, the energy for generating the compensating pressure fluctuations is advantageously withdrawn from the sound to be damped itself, whereby the damping effect is even enhanced.

Die erste Membran und die zweite Membran können parallel zueinander angeordnet sein, wobei die Rückseite der ersten Membran über eine Schubstange mit der Vorderseite der zweiten Membran gekoppelt ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Konstruktion.The first membrane and the second membrane may be arranged parallel to each other, wherein the back of the first membrane is coupled via a push rod to the front side of the second membrane. This allows a particularly simple construction.

Die Schubstange kann hierbei durch eine im Wesentlichen starre Wand hindurchgeführt sein, welche die Rückseite der ersten Membran akustisch von der Vorderseite der zweiten Membran trennt, wobei die Schubstange insbesondere in einer in der Wand vorgesehenen gasdichten Durchführung gelagert ist. Bevorzugt ist die Durchführung reibungsfrei. Die starre Wand verhindert trotz der Anordnung der beiden Membranen hintereinander eine Übertragung von Druckschwankungen von der Rückseite der ersten Membran auf den Bereich der Erzeugung des Zusatzschalls durch die zweite Membran, so dass die Erzeugung der dämpfenden Druckschwankungen an der zweiten Membran von der Schallauskopplung selbst unbeeinflusst bleibt.The push rod can in this case be passed through a substantially rigid wall, which acoustically separates the back of the first membrane from the front side of the second membrane, wherein the push rod is mounted in particular in a provided in the wall gas-tight passage. Preferably, the implementation is frictionless. Despite the arrangement of the two membranes in succession, the rigid wall prevents transmission of pressure fluctuations from the rear side of the first membrane to the region of production of the additional sound through the second membrane, so that the production of the damping pressure fluctuations on the second membrane remains unaffected by the sound output itself ,

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zum Übertragen von Schwingungen der ersten Membran auf die zweite Membran ein mit der ersten Membran verbundener Schwingungssensor sowie ein mit der zweiten Membran verbundener Schwingungserzeuger vorgesehen, wobei der Schwingungserzeuger in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Schwingungssensors angesteuert wird. Bei dieser Ausführungsform wird der ausgekoppelte Schalldruck also in ein z. B. elektrisches Signal gewandelt, welches einer Verstärkung oder einer weitergehenden elektronischen Verarbeitung, z. B. einer Filterung, unterzogen werden kann. Die Effektivität der Schalldämpfungseinrichtung kann hierdurch weiter gesteigert werden.According to a further embodiment of the invention, a vibration sensor connected to the first diaphragm and a vibration generator connected to the second diaphragm are provided for transmitting vibrations of the first diaphragm to the second diaphragm, the vibration generator being driven in response to an output signal of the vibration sensor. In this embodiment, the decoupled sound pressure is thus in a z. B. electrical signal, which amplification or a more extensive electronic processing, for. As a filter can be subjected. The effectiveness of the sound damping device can thereby be further increased.

Bevorzugt ist ein Signalverstärker zum Verstärken des Ausgangssignals des Schwingungssensors vorgesehen. Hierdurch können insbesondere verschiedene Übertragungsverluste ausgeglichen werden.Preferably, a signal amplifier is provided for amplifying the output signal of the vibration sensor. As a result, in particular different transmission losses can be compensated.

Der Schwingungssensor kann ein erstes magnetisches Element und eine Messspule aufweisen, wobei das erste magnetische Element oder die Messspule über eine erste Schubstange mit der Rückseite der ersten Membran gekoppelt ist und das jeweils andere Element ortsfest ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Schwingungserzeuger ein zweites magnetisches Element und eine Schwingspule aufweisen, wobei das zweite magnetische Element oder die Schwingspule über eine zweite Schubstange mit der Rückseite der zweiten Membran gekoppelt ist und das jeweils andere Element ortsfest ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Konstruktion. Konkret könnte ein permanentmagnetischer Antrieb realisiert sein, wobei die Spule mit der entsprechenden Membran gekoppelt ist und sich im Feld des als Dauermagnet ausgebildeten magnetischen Elements bewegt. Dies bietet den Vorteil, dass nur eine relativ geringe Masse zu bewegen ist, während der – relativ schwere – Dauermagnet ortsfest ist. Bei bestimmten Anwendungen könnte es jedoch sein, dass aufgrund relativ niederfrequenter Schwingungen eine Beweglichkeit des magnetischen Elements durchaus akzeptabel ist. Bei derartigen Anwendungen könnte ein elektromagnetischer Antrieb realisiert sein, wobei das magnetische Element weichmagnetisch ist und mit der entsprechenden Membran gekoppelt ist, während die betreffende Spule ortsfest ist. Eine ortsfeste Spule hat insbesondere den Vorteil, dass eine dynamische Belastung der empfindlichen Kabelverbindungen vermieden wird.The vibration sensor may comprise a first magnetic element and a measuring coil, wherein the first magnetic element or the measuring coil is coupled via a first push rod to the back of the first membrane and the respective other element is stationary. Alternatively or additionally, the vibration generator may comprise a second magnetic element and a voice coil, wherein the second magnetic element or the voice coil is coupled via a second push rod to the back of the second membrane and the respective other element is stationary. This allows a particularly simple construction. Specifically, a permanent magnetic drive could be realized, wherein the coil is coupled to the corresponding membrane and moves in the field of magnetic element designed as a permanent magnet. This offers the advantage that only a relatively small mass is to move, while the - relatively heavy - permanent magnet is stationary. In certain applications, however, due to relatively low frequency vibrations, mobility of the magnetic element may well be acceptable. In such applications, an electromagnetic drive could be realized, wherein the magnetic element is soft magnetic and is coupled to the corresponding membrane, while the coil in question is stationary. A stationary coil has the particular advantage that a dynamic load of the sensitive cable connections is avoided.

Insbesondere kann die zweite Schubstange als Hohlprofil ausgebildet sein, wobei die erste Schubstange durch das Innere des Hohlprofils hindurchgeführt ist. Dadurch wird eine koaxiale Anordnung der beiden Schubstangen möglich, welche zu einer Minimierung des beanspruchten Bauraums beiträgt.In particular, the second push rod may be formed as a hollow profile, wherein the first push rod through the interior of the hollow profile passed through. As a result, a coaxial arrangement of the two push rods is possible, which contributes to a minimization of the claimed installation space.

Die Erfindung betrifft auch eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug, in welcher eine Schalldämpfungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche angeordnet ist.The invention also relates to an exhaust system for a motor vehicle, in which a sound damping device is arranged according to one of the preceding claims.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.The invention will now be described by way of example with reference to the drawings.

1 zeigt eine vereinfachte seitliche Schnittansicht einer Schalldämpfungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a simplified side sectional view of a sound damping device according to a first embodiment of the invention.

2 zeigt eine vereinfachte seitliche Schnittansicht einer Schalldämpfungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 2 shows a simplified side sectional view of a sound damping device according to a second embodiment of the invention.

In 1 ist eine Abgasleitung 11 dargestellt, welche einen Abgasstrom entlang einer Hauptströmungsrichtung S von einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs an die Umgebung abführt. An einer von der Motorkonfiguration abhängigen, im Prinzip beliebigen Stelle innerhalb der Abgasleitung 11 ist eine Schalldämpfungseinrichtung 13 vorgesehen, welche ein rechtwinklig zu der Hauptströmungsrichtung S angeordnetes, hier rein beispielhaft rohrförmiges, Gehäuse 15 umfasst. Grundsätzlich könnte die Schalldämpfungseinrichtung 13 auch in einer Ansaugleitung eines Verbrennungsmotors vorgesehen sein.In 1 is an exhaust pipe 11 which discharges an exhaust gas flow along a main flow direction S from an internal combustion engine, not shown, of a motor vehicle to the environment. At one of the engine configuration dependent, in principle any point within the exhaust pipe 11 is a sound damping device 13 provided, which is a right angle to the main flow direction S arranged here purely exemplary tubular, housing 15 includes. Basically, the sound damping device could 13 be provided in an intake passage of an internal combustion engine.

Das rohrförmige Gehäuse 15 ist in drei hintereinander angeordnete Segmente 15a, 15b, 15c unterteilt, welche durch eine erste schwingungsfähige Membran 17 und eine parallel zu dieser und bezüglich der Abgasleitung 11 hinter dieser angeordnete zweite schwingungsfähige Membran 19 voneinander getrennt sind. Ein erstes Segment 15a steht mit der Abgasleitung 11 in Verbindung und ist in einer von der Abgasleitung 11 weg weisenden Richtung durch die Vorderseite der ersten Membran 17 begrenzt. Eine kreisförmige Blende 21 schirmt die Vorderseite der ersten Membran 17 teilweise ab. Zwischen der ersten Membran 17 und der zweiten Membran 19 ist eine Trennwand 23 in dem Gehäuse 15 angeordnet, welche starr und somit im Wesentlichen nicht schwingungsfähig ist. Durch die Trennwand 23 ist das erste Segment 15a somit akustisch von einem zwischen den zwei Membranen 17, 19 befindlichen zweiten Segment 15b entkoppelt. Ein drittes Segment 15c ist durch einen auf das der Abgasleitung 11 abgewandte Ende des rohrförmigen Gehäuses 15 aufgeschraubten Deckel 25 abgeschlossen.The tubular housing 15 is in three consecutive segments 15a . 15b . 15c divided by a first oscillatory membrane 17 and one parallel to this and to the exhaust pipe 11 behind this arranged second oscillatory membrane 19 are separated from each other. A first segment 15a stands with the exhaust pipe 11 in communication and is in one of the exhaust pipe 11 pointing away direction through the front of the first membrane 17 limited. A circular aperture 21 shields the front of the first membrane 17 partially off. Between the first membrane 17 and the second membrane 19 is a partition 23 in the case 15 arranged, which is rigid and thus substantially non-oscillatory. Through the partition 23 is the first segment 15a thus acoustically from one between the two membranes 17 . 19 located second segment 15b decoupled. A third segment 15c is through one on the exhaust pipe 11 opposite end of the tubular housing 15 screwed lid 25 completed.

Die Trennwand 23 sowie der Deckel 25 bewirken, dass die Rückseiten der beiden Membranen 17, 19 jeweils an nicht mit der Abgasleitung 11 in Verbindung stehende und im Prinzip abgeschlossene Gasräume 26, 27 angrenzen, wobei jedoch Ventile 29, 30 vorgesehen sind, um eine Beeinflussung des Drucks in den Gasräumen 26, 27 zu ermöglichen. Von dem Bereich zwischen der Vorderseite der zweiten Membran 19 und der Trennwand 23 führt ein Druckausgleichsrohr 31 zu einem quer zu der Hauptströmungsrichtung S angeordneten und an beiden Stirnseiten verschlossenen Überlagerungsrohr 33. in dieses Überlagerungsrohr 33 mündet auch ein Segment 32 der Abgasleitung 11, welches die gleiche Länge aufweist wie das Druckausgleichsrohr 31. Den beiden einmündenden Rohren 31, 32 gegenüberliegend und bezüglich der Einmündungsstellen mittig zwischen diesen angeordnet zweigt ein weiterführendes Segment 34 der Abgasleitung 11 von dem Überlagerungsrohr 33 ab.The partition 23 as well as the lid 25 cause the backs of the two membranes 17 . 19 in each case not with the exhaust pipe 11 related and in principle closed gas spaces 26 . 27 adjacent, but with valves 29 . 30 are provided to influence the pressure in the gas spaces 26 . 27 to enable. From the area between the front of the second membrane 19 and the partition 23 leads a pressure equalization tube 31 to a transversely arranged to the main flow direction S and closed at both ends overlay tube 33 , in this overlay tube 33 also opens a segment 32 the exhaust pipe 11 which has the same length as the pressure equalizing tube 31 , The two opening pipes 31 . 32 opposite and arranged with respect to the confluence centers between them branches a continuing segment 34 the exhaust pipe 11 from the overlay tube 33 from.

Wie aus 1 hervorgeht, ist die Rückseite der ersten Membran 17 über eine starre Kopplungsstange 35 mit der Vorderseite der zweiten Membran 19 gekoppelt. Die Kopplungsstange 35 ist zu diesem Zweck in einer in der Trennwand 23 vorgesehenen, vorzugsweise gasdichten und reibungsfreien Durchführung 37 gelagert. Durch die Kopplungsstange 35 werden Schwingungen der ersten Membran 17 synchron auf die zweite Membran 19 übertragen.How out 1 shows, is the back of the first membrane 17 over a rigid coupling rod 35 with the front of the second membrane 19 coupled. The coupling rod 35 is for this purpose in one in the partition 23 provided, preferably gas-tight and friction-free implementation 37 stored. Through the coupling rod 35 become vibrations of the first membrane 17 synchronously on the second membrane 19 transfer.

Von dem Verbrennungsmotor erzeugter und über den Abgasstrom in der Abgasleitung 11 übertragener Schall wird an der Blende 21 aus der Abgasleitung 11 ausgekoppelt, sodass in dem Bereich der Blende 21 eine Auskopplungsstelle 40 definiert ist. Die Abgasströmung an sich bleibt hierbei weitgehend unbeeinflusst. Der ausgekoppelte Schall regt die erste Membran 17 zu Schwingungen an, wodurch sich bereits aufgrund eines Energieentzugs eine Dämpfung der Schallausbreitung in der Abgasleitung 11 ergibt. Weiterhin wird durch die von der Kopplungsstange 35 auf die zweite Membran 19 übertragenen Schwingungen eine Druckschwankung an der Vorderseite der zweiten Membran 19 erzeugt, welche zu der Druckschwankung an der Auskopplungsstelle 40 gegenphasig ist. Das heißt der Bereich vor der zweiten Membran 19 definiert eine Anregungsstelle 41 für die Erzeugung von gegenphasigem Zusatzschall. Wenn an der Auskopplungsstelle 40 eine Druckspitze vorliegt, so liegt an der Anregungsstelle 41 ein entsprechender Druckabfall vor.Produced by the internal combustion engine and the exhaust gas flow in the exhaust pipe 11 transmitted sound is at the aperture 21 from the exhaust pipe 11 decoupled so that in the area of the aperture 21 a point of extraction 40 is defined. The exhaust gas flow itself remains largely unaffected. The decoupled sound excites the first membrane 17 to vibrations, which already due to an energy withdrawal damping the sound propagation in the exhaust pipe 11 results. Furthermore, by the of the coupling rod 35 on the second membrane 19 transmitted vibrations a pressure fluctuation at the front of the second membrane 19 resulting in the pressure fluctuation at the point of extraction 40 is in phase opposition. That is the area in front of the second membrane 19 defines an excitation site 41 for the generation of antiphase additional sound. If at the point of extraction 40 there is a pressure peak, so lies at the excitation site 41 a corresponding pressure drop before.

Die von der zweiten Membran 19 erzeugten Druckschwankungen breiten sich von der Anregungsstelle 41 durch das Druckausgleichsrohr 31 bis in das Überlagerungsrohr 33 aus. Etwa in dessen Zentrum treffen sie an einer Einkopplungsstelle 42 mit dem sich in der Abgasleitung 11 ausbreitenden, zu dämpfenden Druckschwankungssignal oder Störgeräuschsignal zusammen. Das Störgeräuschsignal und das durch die zweite Membran 19 erzeugte Zusatzschallsignal haben dabei erkennbar den gleichen Weg zurückgelegt, so dass aufgrund der Phasenverschiebung von Idealerweise 180° unabhängig von der Ausbreitungsgeschwindigkeit und somit unabhängig von der Frequenz des Störgeräuschsignals eine Auslöschung in dem Überlagerungsrohr 33 auftritt. Mit anderen Worten wird das Störgerausch akustisch kurzgeschlossen. Einer weiteren Ausbreitung des Störgeräuschs von dem Überlagerungsrohr 33 in das stromabwärts gelegene Segment 34 der Abgasleitung 11 wird somit effektiv entgegengewirkt. Von besonderem Vorteil ist hierbei, dass zum Antreiben der zweiten Membran 19 der Schalldruck des zu dämpfenden Störgeräuschs selbst genutzt wird.The from the second membrane 19 generated pressure fluctuations propagate from the excitation site 41 through the pressure equalizing pipe 31 into the overlay tube 33 out. Approximately in the center, they meet at a coupling point 42 with that in the exhaust pipe 11 propagating, to be damped pressure fluctuation signal or noise signal together. The noise signal and that through the second membrane 19 generated additional sound signal have thereby recaptured the same way, so that due to the phase shift of ideally 180 ° regardless of the propagation speed and thus independent of the frequency of the noise signal extinction in the overlay tube 33 occurs. In other words, the noise is acoustically shorted. Further propagation of the noise from the overlay tube 33 in the downstream segment 34 the exhaust pipe 11 is thus effectively counteracted. Of particular advantage here is that for driving the second membrane 19 the sound pressure of the noise to be damped itself is used.

In 2 ist eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schalldämpfungseinrichtung 13' dargestellt, welche im Prinzip ähnlich arbeitet wie die in 1 dargestellte Schalldämpfungseinrichtung 13. Anstelle einer direkten mechanischen Kopplung der beiden Membranen 17, 19 ist hier jedoch eine signalmäßige Kopplung in Form eines mit der ersten Membran 17 verbundenen Schwingungssensors 50 und eines mit der zweiten Membran 19 verbundenen Schwingungserzeugers 51 vorgesehen. Die Rückseite der ersten Membran 17 ist zu diesem Zweck über eine erste Schubstange 53 mit einer Messspule 55 gekoppelt, welcher im Luftspalt eines ortsfesten ersten Magneten 57 des Schwingungssensors 50 angeordnet ist. Ebenso ist die Rückseite der zweiten Membran 19 über eine zweite Schubstange 59 mit einer Schwingspule 61 gekoppelt, welcher im Luftspalt eines ebenfalls ortsfesten zweiten Magneten 63 des Schwingungserzeugers 51 angeordnet ist.In 2 is an alternative embodiment of a sound damping device according to the invention 13 ' which works in principle similar to those in 1 illustrated sound damping device 13 , Instead of a direct mechanical coupling of the two membranes 17 . 19 Here, however, is a signal-like coupling in the form of one with the first membrane 17 connected vibration sensor 50 and one with the second membrane 19 connected vibrator 51 intended. The back of the first membrane 17 is for this purpose via a first push rod 53 with a measuring coil 55 coupled, which in the air gap of a stationary first magnet 57 of the vibration sensor 50 is arranged. Likewise, the back of the second membrane 19 over a second push rod 59 with a voice coil 61 coupled, which in the air gap of a likewise stationary second magnet 63 of the vibrator 51 is arranged.

Bei einer Auslenkung der ersten Schubstange 53 aus einer Ruhelage erzeugt der Schwingungssensor 50 ein elektrisches Signal, welches einem Signalverstärker 65 zugeführt wird. Das von dem Signalverstärker 65 ausgegebene verstärkte Signal wird dann dem Schwingungserzeuger 51 zugeführt, wodurch die zweite Schubstange 59 und somit die zweite Membran 19 in Schwingungen versetzt wird.At a deflection of the first push rod 53 The vibration sensor generates from a rest position 50 an electrical signal which is a signal amplifier 65 is supplied. That of the signal amplifier 65 output amplified signal is then the vibrator 51 fed, causing the second push rod 59 and thus the second membrane 19 is set in vibration.

Wie aus 2 hervorgeht, ist die zweite Schubstange 59 als Hohlzylinder ausgebildet, wobei die erste Schubstange 53 in koaxialer Anordnung durch das Innere des Hohlzylinders hindurchgeführt ist. Bei der Ausführungsform gemäß 2 ist eine Verstärkung und je nach Anwendung auch eine weitergehende elektronische Verarbeitung des von dem Schwingungssensor 50 ausgegebenen Signals möglich, so dass die Erzeugung des Zusatzschalls weiter optimiert werden kann.How out 2 shows, is the second push rod 59 designed as a hollow cylinder, wherein the first push rod 53 is passed in a coaxial arrangement through the interior of the hollow cylinder. In the embodiment according to 2 is a gain and depending on the application also a more advanced electronic processing of the vibration sensor 50 output signal possible, so that the generation of the additional sound can be further optimized.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1111: Abgasleitungexhaust pipe
13, 13'13, 13 ': SchalldämpfungseinrichtungMuffler means
1515: rohrförmiges Gehäusetubular housing
15a, 15b, 15c15a, 15b, 15c: Segmentsegment
1717: erste Membranfirst membrane
1919: zweite Membransecond membrane
2121: Blendecover
2323: Trennwandpartition wall
2525: Deckelcover
2626: Gasraumheadspace
2727: Gasraumheadspace
2929: VentilValve
3030: VentilValve
3131: DruckausgleichsrohrPressure equalization tube
3232: Segment der AbgasleitungSegment of the exhaust pipe
3333: ÜberlagerungsrohrOverburden tube
3434: weiterführendes Segmentcontinuing segment
3535: Kopplungsstangecoupling rod
3737: Durchführungexecution
4040: Auskopplungsstelledecoupling point
4141: Anregungsstelleexcitation site
4242: Einkopplungsstellecoupling point
5050: Schwingungssensorvibration sensor
5151: Schwingungserzeugervibrator
5353: erste Schubstangefirst push rod
5555: Messspulemeasuring coil
5757: erster Magnetfirst magnet
5959: zweite Schubstangesecond push rod
6161: Schwingspulevoice coil
6363: zweiter Magnetsecond magnet
6565: Signalverstärkersignal amplifier
SS: HauptströmungsrichtungMain flow direction

Claims

Sound damping device ( 13 . 13 ' ) for a gas-carrying line ( 11 ), in particular for an exhaust line of a motor vehicle, having a first oscillatable membrane ( 17 ) at a point of 40 ) with the gas-carrying line ( 11 ) is in acoustic communication, a second oscillatory membrane ( 19 ) at an excitation office ( 41 ) with a pressure equalization line ( 31 ) is in acoustic communication with the pressure equalization line ( 31 ) at a point of entry ( 42 ) into the gas-carrying line ( 11 ) and a device ( 35 . 50 . 51 ) for transmitting vibrations of the first membrane ( 17 ) to the second membrane ( 19 ) such that a pressure amplitude at the point of extraction ( 40 ) an antiphase pressure amplitude at the excitation site ( 41 ), characterized in that the acoustic run length between the extraction point ( 40 ) and the point of 42 ) substantially equal to the acoustic run length between the excitation site ( 41 ) and the point of 42 ).

Acoustic damping device according to claim 1, characterized in that the extraction point ( 40 ) and the excitation office ( 41 ) with respect to a main flow direction (S) of the gas-carrying line ( 11 ) are at the same height.

Acoustic damping device according to claim 2, characterized in that the first membrane ( 17 ) and the second membrane ( 19 ) transversely to the main flow direction (S) are arranged one after the other, in particular in a tubular housing extending at right angles to the main flow direction (S) ( 15 ).

Sound damping device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rear side of the first membrane ( 17 ) acoustically from the pressure compensation line ( 31 ) is decoupled.

Sound damping device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rear side of the first membrane ( 17 ) and / or the back of the second membrane ( 19 ) on not with the gas-carrying line ( 11 ), in particular closed, gas spaces ( 26 . 27 ).

Acoustic damping device according to claim 5, characterized in that one or each gas space ( 26 . 27 ) via a valve ( 29 . 30 ), in particular a flutter valve, communicates with the ambient air or an expansion space.

Acoustic damping device according to at least one of the preceding claims, characterized in that at the coupling-out point ( 40 ) one the first membrane ( 17 ) partially shielding aperture ( 21 ) is arranged.

Sound damping device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first membrane ( 17 ) for transmitting vibrations mechanically with the second membrane ( 19 ) is coupled.

Acoustic damping device according to claim 8, characterized in that the first membrane ( 17 ) and the second membrane ( 19 ) are arranged parallel to each other, wherein the back of the first membrane ( 17 ) via a push rod ( 35 ) with the front of the second membrane ( 19 ) is coupled.

Acoustic damping device according to claim 9, characterized in that the push rod ( 35 ) by a substantially rigid wall ( 23 ) passing through the back of the first membrane ( 17 ) acoustically from the front of the second membrane ( 19 ), whereby the push rod ( 35 ) especially in one in the wall ( 23 ) gas-tight execution ( 37 ) is stored.

Sound damping device according to at least one of the preceding claims, characterized in that for transmitting vibrations of the first membrane ( 17 ) to the second membrane ( 19 ) with the first membrane ( 17 ) connected vibration sensor ( 50 ) and one with the second membrane ( 19 ) connected vibrator ( 51 ) is provided, wherein the vibration generator ( 51 ) in response to an output signal of the vibration sensor ( 50 ) is driven.

Acoustic damping device according to claim 11, characterized in that a signal amplifier ( 65 ) for amplifying the output signal of the vibration sensor ( 50 ) is provided.

Acoustic damping device according to claim 11 or 12, characterized in that the vibration sensor ( 50 ) a first magnetic element ( 57 ) and a measuring coil ( 55 ), wherein the first magnetic element ( 57 ) or the measuring coil ( 55 ) via a first push rod ( 53 ) with the back of the first membrane ( 17 ) and the other element ( 55 . 57 ) is stationary, and / or that the vibration generator ( 51 ) a second magnetic element ( 63 ) and a voice coil ( 61 ), wherein the second magnetic element ( 63 ) or the voice coil ( 61 ) via a second push rod ( 59 ) with the back of the second membrane ( 19 ) and the other element ( 61 . 63 ) is stationary.

Sound damping device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second push rod ( 59 ) is designed as a hollow profile, wherein the first push rod ( 53 ) is passed through the interior of the hollow profile.

Exhaust system for a motor vehicle, in which a sound damping device ( 13 . 13 ' ) is arranged according to one of the preceding claims.