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Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Abgasanlage an einem Rohbau eines Personenkraftwagens gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige Anordnungen von Abgasanlagen an jeweiligen Rohbauten von Personenkraftwagen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Bei einer solchen Anordnung ist die jeweilige Abgasanlage zumindest mittelbar an dem jeweiligen Rohbau gehalten, wobei die Abgasanlage von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Personenkraftwagens durchströmbar ist. Um übermäßige Geräuschemissionen der Abgasanlage und somit des Personenkraftwagens insgesamt zu vermeiden, sind moderne Abgasanlagen üblicherweise mit entsprechenden Dämpfungsmaßnahmen versehen. Bei diesen Dämpfungsmaßnahmen handelt es sich um Schalldämpfungsmaßnahmen, welche beispielsweise zusätzlich zur Abgasanlage vorgesehene Dämpfungselemente umfassen. Alternativ oder zusätzlich können diese Dämpfungsmaßnahmen eine entsprechende Formgebung der Abgasanlage umfassen, sodass das Abgas mittels der Abgasanlage derart geführt wird, dass übermäßige Geräuschemissionen vermieden werden können.
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Durch derartige Dämpfungsmaßnahmen können zwar die Geräuschemissionen, das heißt das Außengeräusch gering gehalten werden, jedoch ist es zunehmend schwieriger, einen im Innenraum des Personenkraftwagens von sich im Innenraum aufhaltenden Insassen akustisch wahrnehmbaren, vorteilhaften Klang zu erzeugen. Dabei ist es wünschenswert, einen solchen, vorteilhaften Klang zu erzeugen, welcher im Innenraum akustisch wahrnehmbar ist und beispielsweise den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine charakterisiert. Ein solcher Klang insbesondere in Form eines sportlichen Klangs wird von sich im Innenraum aufhaltenden Insassen in der Regel als angenehm empfunden und kann zur Lastrückmeldung an den Fahrer genutzt werden. Der Wunsch, einen angenehmen und vorteilhaften Klang im Innenraum zu realisieren, steht jedoch in Konflikt mit dem Wunsch, Mündungspegel an der Abgasanlage gering zu halten und somit übermäßige Geräuschemissionen des Personenkraftwagens zu vermeiden. Die Realisierung eines vorteilhaften, angenehmen Klangs im Innenraum ist insbesondere schwierig, da die Innenräume von Personenkraftwagen immer besser isoliert werden. Somit bleibt ein emotionaler Klang, welcher auch als Sound bezeichnet wird, insbesondere bei Sportwagen auf der Strecke, da der Klang von der Abgasanlage nicht in den Innenraum dringt und somit nicht von sich im Innenraum aufhaltenden Insassen akustisch wahrgenommen werden kann.
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Die
DE 10 2012 109 668 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Geräuschübertragung bei einem Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Übertragungsleitung, die einerseits an eine Abgasanlage des Kraftfahrzeugs angekoppelt ist und andererseits schallübertragend in Verbindung mit dem Fahrzeug-Innenraum steht. Dabei ist es vorgesehen, dass die mit einer gasdichten Membran versehene Übertragungsleitung als Schallübertragungselement den unmittelbaren Mündungsbereich der Abgasanlage und den Kraftfahrzeug-Innenraum verbindbar angeordnet ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Klang im Innenraum des Personenkraftwagens realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Klang im Innenraum des Personenkraftwagens realisiert werden kann, sind erfindungsgemäß zumindest ein Leitungselement und wenigstens ein außerhalb des Leitungselements angeordnetes und mit dem Leitungselement fluidisch verbundenes Volumenelement vorgesehen, dessen Volumen unter Übertragen eines in der Abgasanlage herrschenden Drucks über das Leitungselement in das Volumenelement veränderbar ist, wodurch eine akustische Kopplung der Abgasanlage über das Volumenelement mit dem Rohbau einstellbar ist. Mit anderen Worten ist das Volumenelement nicht in dem Leitungselement, sondern außerhalb des Leitungselements angeordnet und weist ein veränderbares Volumen auf. Das Volumen ist zerstörungsfrei veränderbar. Dies bedeutet, dass das Volumen des Volumenelements geändert werden kann, ohne dass es zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Volumenelements kommt.
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Dabei kann ein in der Abgasanlage herrschender Druck, insbesondere Abgasdruck, über das Leitungselement beziehungsweise durch dieses hindurch in das Volumenelement übertragen werden, sodass das Volumen des Leitungselements mittels des übertragenen Drucks verändert werden kann. Mit andere Worten wird der Druck mittels des Leitungselements in das Volumenelement eingeleitet. Durch Einleiten des Drucks in das Volumenelement wird das Volumen des Volumenelements verändert, insbesondere vergrößert, da das Volumenelement beispielsweise mittels des Drucks aufgeblasen wird. Ferner ist es denkbar, dass sich im Volumenelement befindender Druck mittels des Leitungselements aus dem Volumenelement abgeführt werden kann, wodurch das Volumen des Volumenelements verändert, insbesondere verkleinert, wird. Durch das beschriebene Vergrößern und Verkleinern des Volumens kann die über das Volumenelement bewirkte akustische Kopplung zwischen der Abgasanlage und dem Rohbau variiert, das heißt eingestellt werden. Über die genannte akustische Kopplung kann beispielsweise Schall von der Abgasanlage auf den Rohbau und von dem Rohbau in den Innenraum des Personenkraftwagens übertragen werden, sodass durch Verändern des Volumens des Volumenelements die Übertragung von Schall von der Abgasanlage auf den Rohbau und somit von dem Rohbau in den Innenraum eingestellt beziehungsweise variiert werden kann.
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Herrscht beispielsweise in dem Volumenelement ein erster Druck, so befindet sich das Volumenelement in einem ersten Zustand, in dem das Volumenelement ein erstes Volumen aufweist. Herrscht in dem Volumenelement beispielsweise ein gegenüber dem ersten Druck größerer, zweiter Druck, so befindet sich das Volumenelement in einem zweiten Zustand, in welchem das Volumenelement ein gegenüber dem ersten Volumen größeres, zweites Volumen aufweist. Mit anderen Worten ist das Volumenelement im zweiten Zustand stärker beziehungsweise weiter als im ersten Zustand aufgeblasen. Im zweiten Zustand ist beispielsweise eine am Rohbau vorgesehene Kontaktfläche, an welcher das Volumenelement anliegt, sodass das Volumenelement über die Kontaktfläche mit dem Rohbau akustisch beziehungsweise schallübertragend gekoppelt ist, größer als im ersten Zustand. Hierdurch ist die akustische Kopplung zum Übertragen von Schall im zweiten Zustand besser als im ersten Zustand, sodass im zweiten Zustand ein besonders vorteilhafter und angenehmer Klang realisiert werden kann.
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Der Erfindung liegt insbesondere folgende Erkenntnis zugrunde: In der Abgasanlage entsteht zwangsläufig ein Abgasdruck, insbesondere ein Abgasgegendruck, wobei der Abgasdruck lastabhängig ist. Darunter ist zu verstehen, dass der in der Abgasanlage herrschende Druck des Abgases abhängig von der Last der Verbrennungskraftmaschine ist. Das Leitungselement stellt eine entkoppelte Verbindung der Abgasanlage mit dem Rohbau dar. Da das Leitungselement einerseits fluidisch mit dem Volumenelement und andererseits fluidisch mit der Abgasanlage verbunden beziehungsweise verbindbar ist, werden in der Abgasanlage herrschende Druckverhältnisse von der Abgasanlage über das Leitungselement an das beispielsweise gasdichte und temperaturbeständige Volumenelement, welches beispielsweise aus einem Faserstoff gebildet ist, übertragen. Unter der gasdichten Ausgestaltung des Volumenelements ist zu verstehen, dass das Volumenelement für das Abgas dicht ist, sodass ein unerwünschtes Entweichen des Abgases vermieden werden kann.
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Durch diese Übertragung der Druckverhältnisse von der Abgasanlage über das Leitungselement an das Volumenelement wird das Volumenelement nach Art eines Luftballons druckabhängig aufgeblasen. Durch dieses Aufblasen des Volumenelements wird eine Vergrößerung des Volumens des Volumenelements bewirkt. Aus dieser Volumenvergrößerung resultiert eine Unterbrechung oder Verringerung einer Abdämpfung am Rohbau. Mit anderen Worten wird beispielsweise dadurch, dass das Volumen des Volumenelements größer wird, eine Geräuschisolation oder eine Abdämpfung, über welche die Abgasanlage von dem Rohbau geräuschisoliert ist, verringert oder unterbrochen. Dies führt dazu, dass mehr Schall von der Abgasanlage über das Leitungselement und das Volumenelement auf den Rohbau und von diesem in den Innenraum des Personenkraftwagens gelangen kann, sodass sich im Innenraum aufhaltende Insassen einen besonders vorteilhaften und angenehmen und insbesondere sportlichen Klang beziehungsweise Sound der Abgasanlage beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine akustisch wahrnehmen können.
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Dadurch ist es möglich, eine besonders hohe Emotionalität insbesondere von Sportfahrzeugen mithilfe von einfachen und kostengünstigen Mitteln zu realisieren, indem der tatsächliche beziehungsweise reelle Klang der Verbrennungskraftmaschine oder der Abgasanlage auf besonders einfache und kostengünstige Weise in den Innenraum über das Leitungselement und das Volumenelement übertragen werden kann, ohne dabei ein übermäßiges Außengeräusch, das heißt übermäßige Geräuschemissionen an die Umgebung des Personenkraftwagens zu erzeugen. Dies bedeutet, dass das in der Umgebung des Personenkraftwagens wahrnehmbare, von der Abgasanlage beziehungsweise dem Personenkraftwagen insgesamt emittierte Geräusch gering gehalten werden kann bei gleichzeitiger Realisierung eines besonders vorteilhaften und angenehmen Motorklangs im Innenraum des Personenkraftwagens.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer Anordnung einer Abgasanlage an einem Rohbau eines Personenkraftwagens, bei welcher die Abgasanlage von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Personenkraftwagens durchströmbar ist, wobei zumindest ein Leitungselement und wenigstens ein außerhalb des Leitungselements angeordnetes und mit dem Leitungselement fluidisch verbundenes Volumenelement vorgesehen sind; und
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2 eine schematische und perspektivische Unteransicht einer zweiten Ausführungsform der Anordnung.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine erste Ausführungsform einer Anordnung 10 einer Abgasanlage 12 an einem Rohbau 14 eines Personenkraftwagens. Bei der Anordnung 10 ist die Abgasanlage 12 von Abgas einer in 1 nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Personenkraftwagens durchströmbar. Dies bedeutet, dass der Personenkraftwagen in seinem vollständig hergestellten Zustand eine Verbrennungskraftmaschine umfasst, mittels welcher der Personenkraftwagen antreibbar ist. Während ihres gefeuerten Betriebs entsteht in der Verbrennungskraftmaschine Abgas, welches mittels der Abgasanlage 12 von der Verbrennungskraftmaschine abgeführt wird. Somit ist die Abgasanlage 12 von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmt. Aus 1 ist erkennbar, dass die Abgasanlage 12 an einem Unterboden 16 des Rohbaus 14 angeordnet ist. Durch den Rohbau 14 ist ein Innenraum 18 des Personenkraftwagens begrenzt. Der Innenraum 18 wird auch als Fahrzeug-Innenraum oder Fahrgastzelle bezeichnet, wobei sich Insassen in dem Innenraum 18 aufhalten können.
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Um nun einen besonders vorteilhaften und angenehmen Klang im Innenraum 18 mit einfachen Mitteln zu realisieren, wobei gleichzeitig übermäßige, in der Umgebung des Personenkraftwagens wahrnehmbare und von dem Personenkraftwagen emittierte Geräusche vermieden werden können, ist eine Übertragungseinrichtung 20 zur Übertragung von Schall von der Abgasanlage 12 auf den Rohbau 14 vorgesehen. Dies bedeutet, dass über die Übertragungseinrichtung 20 eine akustische Kopplung zwischen der Abgasanlage 12 und dem Rohbau 14 realisierbar ist, sodass über diese akustische Kopplung Schall von der Abgasanlage 12 auf den Rohbau 14 übertragen werden kann. Der übertragene Schall kann ferner von dem Rohbau 14 in den Innenraum 18 gelangen, sodass der übertragene Schall von sich im Innenraum 18 aufhaltenden Insassen akustisch wahrgenommen werden kann.
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Die zur Schallübertragung beziehungsweise zur akustischen Kopplung ausgebildete Übertragungseinrichtung 20 umfasst dabei wenigstens ein beispielsweise von einem Gas wie Luft durchströmbares Leitungselement 22, welches auch als Verbindungsrohr bezeichnet wird. Ferner umfasst die Übertragungseinrichtung 20 wenigstens ein außerhalb des Leitungselements 22 angeordnetes und mit dem Leitungselement 22 fluidisch verbundenes Volumenelement 24, dessen Volumen veränderbar ist. Das Volumenelement 24 ist beispielsweise aus einem elastischen Werkstoff gebildet. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das Volumenelement 24 aus einem Faserstoff gebildet ist. Dabei ist das Volumenelement 24 gasdicht. Dies bedeutet, dass das Volumenelement 24 aus einem für das Abgas beziehungsweise für das oben genannte Gas dichten Material gebildet ist.
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Das Leitungselement 22 ist beispielsweise mit der Abgasanlage 12 fluidisch verbindbar beziehungsweise verbunden, sodass ein in der Abgasanlage 12 herrschender Druck auch in dem Leitungselement 22 herrscht. Dieser in der Abgasanlage 12 und dem Leitungselement 22 herrschende Druck wird mittels des Leitungselements 22 zu dem und insbesondere in das Volumenelement 24 geleitet, sodass der Druck auch in dem Volumenelement 24 herrscht. Dies bedeutet, dass der in der Abgasanlage 12 herrschende Druck über das Leitungselement 22 dem Volumenelement 24 zugeführt werden kann. Durch Einleiten beziehungsweise Einführen des in der Abgasanlage 12 herrschenden Drucks in das Volumenelement 24 wird das Volumenelement 24 aufgeblasen, sodass das Volumen des Volumenelements 24 vergrößert wird.
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Wird der Druck aus dem Volumenelement 24 abgeführt, so wird das Volumen des Volumenelements 24 verkleinert. Dies bedeutet, dass das Volumen des Volumenelements 24 unter Übertragen des in der Abgasanlage 12 herrschenden Drucks über das Leitungselement in das Volumenelement 24 veränderbar ist. Durch diese Veränderung beziehungsweise Einstellung des Volumens des Volumenelements 24 ist die akustische Kopplung der Abgasanlage 12 über das Volumenelement 24 und somit über die Übertragungseinrichtung 20 mit dem Rohbau 14 einstellbar. Mit anderen Worten wird die zuvor beschriebene, zur Schallübertragung dienende akustische Kopplung zwischen der Abgasanlage 12 und dem Rohbau 14 verändert, das heißt eingestellt, wenn das Volumen des Volumenelements 24 verändert wird.
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Mithilfe der Übertragungseinrichtung 20 wird der Umstand genutzt, dass in der Abgasanlage 12 zwangsläufig ein Druck, insbesondere ein Gegendruck, des Abgases entsteht, wobei der Druck auch als Abgasdruck und der Gegendruck auch als Abgasgegendruck bezeichnet wird. Dieser Druck erhöht sich mit steigender Last und Temperatur. Um den in der Abgasanlage 12 herrschenden Druck, insbesondere Abgasgegendruck, zu nutzen, wird das Leitungselement 22 als entkoppelte Verbindung der Abgasanlage 12 mit dem Rohbau 14 genutzt, sodass mittels dieser entkoppelten Verbindung in Form des Leitungselements 22 in der Abgasanlage herrschende Druckverhältnisse an den Rohbau 14 übertragen werden können. Durch die Entkopplung wird eine fluidische Verbindung zwischen der Abgasanlage 12 und dem Rohbau 14, insbesondere dem Innenraum 18, vermieden, sodass kein Abgas aus der Abgasanlage 12 in den Innenraum 18 strömen kann. Das Verbindungsrohr (Leitungselement 22) ist an seinem ersten Ende fluidisch mit der Abgasanlage 12 verbunden. An seinem dem ersten Ende gegenüberliegenden, zweiten Ende ist das Verbindungsrohr mit dem Volumenelement 24 fluidisch verbunden, welches nach dem Luftballonprinzip druckabhängig aufgeblasen werden kann. Durch dieses Aufblasen kommt es zu einer Vergrößerung des Volumens des Volumenelements 24. Durch Veränderung des Volumens des Volumenelements 24 kann eine akustische Abdämpfung am Rohbau 14 verändert werden. Insbesondere kann die Abdämpfung angehoben oder reduziert und insbesondere unterbrochen werden. Die Reduzierung der Abdämpfung erfolgt beispielsweise durch Vergrößerung des Volumens des Volumenelements 24. Durch das Reduzieren oder gar Unterbrechen der Abdämpfung kann mehr Schall in den Innenraum gelangen. Nach diesem Prinzip kann die Abdämpfung mithilfe des Abgasgegendrucks sowohl außen beziehungsweise außenseitig des Rohbaus 14 als auch im Innenraum 18 beeinflusst werden.
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Die Abdämpfung wird beispielsweise mittels wenigstens eines Dämpfungselements 26 realisiert. Bei diesem Dämpfungselement 26 kann es sich beispielsweise um einen Teppich handeln, welcher bei der ersten Ausführungsform im Innenraum 18 angeordnet ist. Aus 1 ist erkennbar, dass das Volumenelement 24 in einer Kammer 28 angeordnet ist, welche vorliegend durch das Dämpfungselement 26 gebildet ist. Die Kammer 28 ist beispielsweise im Innenraum 18 angeordnet. Insbesondere ist die Kammer 28 am Rohbau 14 angeordnet.
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Das Leitungselement 22 ist beispielsweise an wenigstens einer Verbindungsstelle fluidisch mit der Abgasanlage 12 verbunden, sodass der in der Abgasanlage 12 an der Verbindungsstelle herrschende Druck über das Leitungselement 22 in das Volumenelement 24 übertragen werden kann. Beispielsweise ist die Verbindungsstelle an oder in einer Kammer der Abgasanlage 12 angeordnet, wobei diese Kammer nicht von Abgas durchströmt wird. Diese Kammer ist beispielsweise als Resonanzkammer ausgebildet, welche auch als Resokammer bezeichnet wird. Dies sorgt dafür, dass hohe Temperaturen und das Abgas zumindest weitestgehend von dem Rohbau 14 fern bleiben, da es beispielsweise in der Resonanzkammer zu einer stehenden Gassäule kommt, deren Druck über das Leitungselement 22, insbesondere durch das Leitungselement 22 hindurch, in das Volumenelement 24 übertragen wird. Obwohl die Resonanzkammer nicht von Abgas durchströmt wird, können Druckveränderungen in der Abgasanlage 12 über das Leitungselement 22 auf und insbesondere in das Volumenelement 24 übertragen werden, da der Druck im in einem Raum überall gleich ist.
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Wird beispielsweise entsprechend einer sportlichen Fahrweise die Last der Verbrennungskraftmaschine erhöht, steigt der Abgasgegendruck in der Abgasanlage 12. Über das Leitungselement 22 wird der Abgasgegendruck zu dem Volumenelement 24 und insbesondere in das Volumenelement 24 geführt. Hierzu weist das Leitungselement 22 beispielsweise einen von Gas durchströmbaren Kanal auf, welcher einerseits mit der Abgasanlage 12 und andererseits mit dem Volumenelement 24 fluidisch verbindbar beziehungsweise verbunden ist. Durch das Übertragen des Abgasgegendrucks von der Abgasanlage 12 in das Volumenelement 24 wird eine stufenlose Veränderung, insbesondere Unterbrechung oder Reduzierung, der Abdämpfung bewirkt, welche beispielsweise durch das Dämpfungselement 26 realisiert ist. Diese Unterbrechung beziehungsweise Reduzierung der Abdämpfung führt zu einem Eintrag von Akustikschall in den Innenraum 18, sodass der Klang der Verbrennungskraftmaschine in der Abgasanlage 12 von sich im Innenraum 18 aufhaltenden Insassen akustisch wahrgenommen werden kann. Über die Fläche des Volumenelements 24 und beispielsweise mithilfe wenigstens einer Schließfeder kann der Grad der Schallübertragung, insbesondere über eine entsprechend abgestimmte Schließkraft der Schließfeder, je nach Bedarf einfach eingestellt werden. Somit ermöglicht die Übertragungseinrichtung 20 eine Schallübertragung ohne kostenintensive Komponenten wie beispielsweise Endstufen, Steuergeräte etc., sodass auf einfache Weise ein realistischer und emotionaler Klang als echte Motorcharakteristik im Innenraum 18 dargestellt werden kann, wobei gleichzeitig übermäßige Geräuschemissionen, die in der Umgebung des Personenkraftwagens akustisch wahrnehmbar sind, vermieden werden können.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Anordnung 10. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist die beispielsweise durch das Dämpfungselement 26 bewirkte Abdämpfung außen beziehungsweise außerhalb des Innenraums 18 angeordnet. Alternativ ist es denkbar, dass die Abdämpfung gegebenenfalls durch einen Teppich gebildet und im Innenraum 18 angeordnet ist. Dann weist der Rohbau 14 beispielsweise eine Durchgangsöffnung, insbesondere einen Durchbruch, auf, wobei das Leitungselement 22 diesen Durchbruch durchdringt, sodass das Leitungselement 22 einerseits außerhalb des Innenraums 18 fluidisch mit der Abgasanlage 12 und andererseits in dem Innenraum 18 fluidisch mit dem Volumenelement 24 verbunden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012109668 A1 [0004]
