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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klangerzeugungsvorrichtung, welche einen Resonanzkörper und einen vorgeschalteten Abgasanlagensoundaktor zur Erzeugung von Abgasanlagengeräuschen eines Kraftfahrzeugs umfasst. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einer derartigen Klangerzeugungsvorrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug.
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Der Klang eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor wird zu einem großen Teil von den Abgasanlagengeräuschen beeinflusst. Neben passiven akustischen Bauteilen werden auch aktive Elemente zur Beeinflussung der Abgasanlagengeräusche benutzt. Dabei kommen Abgasanlagensoundaktoren zur Anwendung. Abgasanlagensoundaktoren benötigen zum Erreichen großer Schalldruckpegel leistungsstarke Lautsprecher. Abgasanlagensoundaktoren lassen sich in „warme“ und „kalte“ Abgasanlagensoundaktoren unterteilen. „Warme“ Abgasanlagensoundaktoren sind akustisch an die Abgasanlage angeschlossen und emittieren den Schall über den Ausgang des Abgasrohres. Dadurch wird der künstlich erzeugte Schall am gleichen Ort wie der von dem Verbrennungsmotor erzeugte Schall an die Umgebung ausgegeben. Von Nachteil erweist sich dabei der im Allgemeinen geringe Durchmesser der Abgasrohröffnung, wodurch der Schall gedämmt wird. Im Gegensatz dazu geben „kalte“ Abgasanlagensoundaktoren, welche nicht akustisch an die Abgasanlage angeschlossen sind, den Schall über eine separate Ausgangsöffnung wieder. Dadurch kann diese so gestaltet werden, dass sie durch eine ausreichend große Öffnungsfläche, die gewünschten Frequenzbereiche mit geringer Dämmung wiedergeben kann. Durch größere Öffnungsflächen sind die Aktoren jedoch gefährdeter durch Fremdkörper und Kleintiere.
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Die
DE 10 2013 217 849 A1 offenbart eine aktive Schallerzeugungseinrichtung für Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen mit einem Gehäuse mit eingebautem Schallerzeuger. Der Schall kann dabei durch ein Rohr aus dem Gehäuse geführt werden. Um das Eindringen von Gegenständen in das Gehäuse zu verhindern kann eine gasdurchlässige Barriere, wie ein Gitter in dem Rohr verbaut sein.
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Die
DE 10 2005 028 369 A1 offenbart eine Schalldämpfungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Schalldämpfungseinrichtung. In einer Ausführungsform kann dabei die Wandlervorrichtung über eine Koppelstelle mit der Abgasanlage verbunden sein. Dabei wird die Wandlervorrichtung durch eine Schutzvorrichtung, wobei es sich um einen porösen Körper oder eine Membran handeln kann, geschützt werden.
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Die
EP 2 915 967 A1 offenbart eine Schallquelle für ein aktives Schallbeeinflussungssystem, wobei der mindestens eine elektroakustische Wandler durch eine flexible Membran geschützt wird.
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Die
US 2005/0167190 A1 offenbart ein aktives Geräuschauslöschungssystem, wobei der Anschluss des Geräuschauslöschungssystems durch ein Gitter geschützt ist
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Komponente zur Verfügung zu stellen, welche es ermöglicht, Anlagen zur Erzeugung von Abgasanlagengeräuschen eines Kraftfahrzeugs kleiner und effizienter zu gestalten, welche vor eindringenden Fremdkörpern und Kleintieren geschützt sind.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche gegeben.
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Erfindungsgemäß ist eine ein Gitter aufweisende Klangerzeugungsvorrichtung zur Erzeugung von Abgasanlagengeräuschen eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Ein Resonanzkörper der Klangerzeugungsvorrichtung weist ein resonanzfähiges Luftvolumen auf.
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Im Innenraum des Resonanzkörpers der Klangerzeugungsvorrichtung befindet sich ein Gitter, welches die Einlassöffnung von der Ausgangsöffnung trennt. Mit anderen Worten ist ein Gitter so im Resonanzkörper eingebaut, dass es sich zwischen der Einlassöffnung und der Ausgangsöffnung befindet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Abgasanlagensoundaktor auch bei der Verwendung einer größeren Ausgangsöffnung vor Fremdkörpern und Kleintieren geschützt ist, ohne die Schallausbreitung signifikant zu beeinträchtigen. Bevorzugt befindet sich das Gitter an einer Stelle im Resonanzkörper mit der geringsten Schallschnelle, um das Ausmaß von lokalen Verwirbelungen zu minimieren.
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Dieser Resonanzkörper ist bevorzugt wie folgt weitergebildet. Der Resonanzkörper weist eine Einlassöffnung zum Einlassen des Abgasanlagensounds aus dem Ausgang des Abgasanlagen Soundaktors auf. Dabei ist vorgesehen, dass der Abgasanlagensoundaktor am besten mit der Einlassöffnung verbunden ist. Ausgehend von der Einlassöffnung weist der Resonanzkörper eine Form auf, welche so ausgelegt ist, dass sich mindestens zwei dominante Resonanzfrequenzen in einem bevorzugten Frequenzbereich zwischen 200 Hz und 600 Hz befinden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass in diesem Frequenzbereich ein höherer Schalldruckpegel erreicht werden kann, als es mit dem Soundaktor ohne nachgeschaltetem Resonanzkörper möglich wäre. Eine Ausgangsöffnung des Resonanzkörpers emittiert den Schall direkt in die Umgebung. Mit anderen Worten handelt es sich bei mindestens einer Ausgangsöffnung um eine offene Mündung. Somit wird dieser Teil des Schalls nicht über die Abgasanlage oder eine Imitation davon geleitet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass dieser Teil des künstlich erzeugten Schalls nur minimal durch die akustischen Eigenschaften der Abgasanlage oder ihrer Imitation beeinflusst wird, wozu unter anderem Resonanzen des Abgasrohres oder seines Imitats, sowie die Größe der Abgasrohröffnung zählen. Ebenso treten keine Verluste durch lange Wege zum Soundaktor auf. Die Ausgangsöffnung des Resonanzkörpers kann auch an einer Stelle angebracht sein, welche von außen für eine stehende Person nicht sichtbar ist. Somit können die Form, Position und Größe der Ausgangsöffnungsfläche für die Schallemission durch eine größere Unabhängigkeit von lokalen Raumbeschränkungen in einem größeren Ausmaß optimiert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Klangerzeugungsvorrichtung eine Heizeinrichtung. Dabei kann es sich um ein Abgasrohr handeln, welches durch den Resonanzkörper verläuft, oder mit diesem über eine metallische Kopplung in thermischen Kontakt steht. Zusätzlich oder alternativ kann es sich bei der Heizeinrichtung auch um eine elektrische Heizung handeln. Mit anderen Worten kann der Resonanzkörper durch Abwärme der Abgasanlage und/oder Elektrizität geheizt werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der Resonanzkörper beheizt werden kann. Somit ist es möglich, eine Vereisung des Resonanzkörpers, insbesondere bei der Verwendung einer größeren Ausgangsöffnung, zu verhindern und/oder eingedrungenen Schnee zu schmelzen.
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Gemäß einer Weiterbildung weist der Resonanzkörper der Klangerzeugungsvorrichtung ausgehend von der Einlassöffnung in einem ersten Abschnitt die Form eines Trichters mit einer Trichterlänge auf, welcher mit einer Grundfläche endet, welche die größte Querschnittsfläche des Trichters aufweist. An den Ausgang des Abgasanlagensoundaktors schließt sich also ein sich aufweitend ausgestalteter Trichter an, dessen Öffnung am anderen, dem Ausgang gegenüber liegenden Ende einen lichten Querschnitt oder Durchgangsquerschnitt von der Größe der Grundfläche aufweist. Von dort aus erstreckt sich der Resonanzkörper in einem zweiten Abschnitt als Kegelstumpf oder Zylinder oder allgemein als Stumpf über eine Stumpflänge bis zu einer Ausgangsöffnung. Unter Trichter ist im Zusammenhang mit der Erfindung nicht nur ein rotations-symmetrischer Trichter zu verstehen. Die Trichterform kann als Mantelfläche eines Kegelstumpfs oder Pyramidenstumpfs oder allgemein einer symmetrischen oder asymmetrischen Kontur der senkrecht zur Trichterachse gebildeten Querschnittfläche ausgestaltet sein. Wichtig ist nur, dass ein aus dem Ausgang des Abgasanlagensoundaktors austretender Luftschall in einem sich vom Ausgang aus aufweitend ausgestalteten, durch eine Wandung des Resonanzkörpers begrenzten Luftvolumen geführt wird. Der an die Ausgangsöffnung der Trichterform, das heißt die Grundfläche der Trichterform, angeschlossene Stumpf kann von der Form her so ausgestaltet sein, dass seine Querschnittsfläche identisch oder aufgrund einer Verjüngung des Stumpfs in Richtung der Ausgangsöffnung kleiner oder aufgrund einer Aufweitung größer wird.
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Die Einlassöffnungsfläche, die Grundfläche, die Ausgangsöffnungsfläche, die Trichterlänge sowie die Stumpflänge, sind in dieser Weiterbildung so gewählt, dass mindestens zwei dominante Resonanzen in dem Frequenzbereich zwischen 200 Hz und 600 Hz auftreten. Zwischen den Resonanzen fällt der Schalldruckpegel durch die Übertragungscharakteristik der Klangerzeugungsvorrichtung weniger als 15 dB oder höchstens 15 dB ab. Mit anderen Worten wird durch eine entsprechende Auslegung der genannten geometrischen Parameter der Klangerzeugungsvorrichtung ein breitbandiger Resonanzbereich zur Verfügung gestellt. Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass der Lautsprecherpegel über einen breiten Bereich des für einen authentischen Sound notwendigen Frequenzbereich verstärkt wird
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Gemäß einer Weiterbildung handelt es sich bei der Ausgangsöffnung um einen direkten Ausgang zur Umgebung. Mit anderen Worten ist einer Ausgangsöffnung des Resonanzkörpers kein schallleitendes Element nachgeschaltet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass keine Verluste durch eine Schallweiterleitung auftreten.
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Gemäß einer Weiterbildung ist die Ausgangsöffnung um einen Neigungswinkel bezüglich der kleinstmöglichen Querschnittsfläche geneigt. Mit anderen Worten liegt die Ausgangsöffnung nicht im kleinstmöglichen Querschnitt oder senkrecht zur Trichterachse. Durch diese Anordnung ist die Fläche der Ausgangsöffnung des Resonanzkörper größer als die Querschnittsfläche. Dadurch ist ein größerer Abstrahlquerschnitt vorhanden, wodurch die Dämmung, insbesondere von Schallwellen der tieferen Frequenzen , welche beim Verlassen der Ausgangsöffnung auftritt, verringert wird. Mit anderen Worten tritt durch eine größere Fläche der Ausgangsöffnung, eine geringere Minderung des Schalldruckpegels auf.
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Gemäß einer Weiterbildung weist der Resonanzkörper mindestens eine weitere Ausgangsöffnung auf, wobei mindestens eine Ausgangsöffnung den Abgasanlagensound direkt in die Umgebung emittiert. Mit anderen Worten handelt es sich bei mindestens einer Ausgangsöffnung um eine offene Mündung. Somit wird dieser Teil des Schalls nicht über die Abgasanlage oder eine Imitation davon geleitet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass dieser Teil des künstlich erzeugten Schalls nur minimal durch die akustischen Eigenschaften der Abgasanlage oder ihrer Imitation beeinflusst wird, wozu unter anderem Resonanzen des Abgasrohres oder seines Imitats, sowie die Größe der Abgasrohröffnung zählen. Ebenso treten keine Verluste durch lange Wege zum Soundaktor auf. Die Ausgangsöffnung des Resonanzkörpers kann auch an einer Stelle angebracht sein, welche von außen gewöhnlicherweise nicht sichtbar ist. Somit können die Form, Position und Größe der Ausgangsöffnungsfläche für die Schallemission durch eine größere Unabhängigkeit von lokalen Raumbeschränkungen in einem größeren Ausmaß optimiert werden.
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Gemäß einer Weiterbildung weist eine der Ausgangsöffnungen eine Anschlusseinrichtung auf die dazu eingerichtet ist, eine akustische Verbindung der Ausgangsöffnung mit einem Abgasrohr oder einem Abgasrohrimitat bereitzustellen. Mit anderen Worten mindestens eine Ausgangsöffnung leitet den Schall über eine Anschlusseinrichtung in ein Abgasrohr oder ein Abgasrohrimitat. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Teil des künstlich erzeugten Schalls am gleichen Ort wie der echte Schall emittiert wird und somit authentischer auf einen Hörer wirkt.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Klangerzeugungsvorrichtung auf.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
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Es zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Resonanzkörpers.
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Bei dem folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
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Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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Entsprechend der einzigen Figur weist eine Klangerzeugungsvorrichtung S, einen Resonanzkörper 1 mit einer Eingangsöffnung 2 für einen vorgeschalteten Abgasanlagensoundaktor 3 eines Kraftfahrzeugs Kfz auf. Die Eingangsöffnungsfläche 2 hat eine Größe, welche der eines Kreises mit einem Durchmesser von 3 cm bis 15 cm entspricht. Ausgehend von der Eingangsöffnung 2 ist der Resonanzkörper 1 bezüglich der Form als Trichter gestaltet, welcher eine Trichterlänge 4 und eine Grundfläche (5) aufweist. Die Trichterlänge 4 beträgt 2 cm bis 15 cm. An der Grundfläche 5 weist der Trichter seine größte Fläche auf, welche der eines Kreises mit einem Durchmesser von 6 cm bis 25 cm entspricht. Die Grundfläche kann beispielsweise die Form einer Ellipse oder eines Rechtecks z.B. mit abgerundeten Ecken aufweisen. Der Öffnungswinkel θ des Trichters liegt in einem Bereich von 20° bis 160°. Ausgehend von der Grundfläche 5 erstreckt sich der Resonanzkörper als Stumpf über eine Stumpflänge 6 und weist an seinem Ende eine Ausgangsöffnung 7 auf. Die Gesamtlänge des Resonanzkörpers beträgt 18 cm bis 60 cm und setzt sich aus einer Trichterlänge 4 und einer Stumpflänge 6 zusammen. Die Stumpflänge 6 bildet die Restlänge des Resonanzkörpers, abzüglich der Trichterlänge 4. Dabei kann sich die Querschnittsfläche ausgehend von der Grundfläche 5 zur Ausgangsöffnung 7 hin verjüngen, gleich bleiben oder vergrößern. Die Fläche der Ausgangsöffnung 7 kann parallel zur kleinstmöglichen Querschnittsfläche angeordnet sein, oder um einen Winkel α geneigt, wodurch die Fläche der Ausgangsöffnung 7 vergrößert wird. Die Ausgangsöffnung 7 weist eine Fläche auf, welche um höchstens den Faktor 1,5 größer oder kleiner ist als die der Grundfläche 5. Die Resonanzen finden in einem Hohlraum des Resonanzkörpers 1 statt d.h. die beschriebenen geometrischen Parameter betreffen die Form dieses Hohlraums. Der Resonanzkörper 1 kann eine zweite Ausgangsöffnung 8 aufweisen, aus der Schall in die Umgebung emittiert wird, oder an welcher eine Anschlusseinrichtung 9 zur Schallweiterleitung angebracht ist. Die Klangerzeugungsvorrichtung S kann über eine Heizeinrichtung 10 verfügen. Diese kann ein Abgasrohr 10a beinhalten, welches durch den Innenraum des Resonanzkörpers 1 verläuft oder thermisch über eine metallische Kopplung mit dem Resonanzkörper verbunden ist. Das Heizelement 10 kann auch eine elektrische Heizung 10b beinhalten. Im Innenraum des Resonanzkörpers 1 kann auch ein Gitter 11 angebracht sein, welches so ausgelegt ist, dass der Schalldruck nicht wesentlich gemindert wird und ein Eindringen von Fremdkörpern oder Kleintieren, welche den Abgasanlagensoundaktor 3 beschädigen könnten, verhindert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013217849 A1 [0003]
- DE 102005028369 A1 [0004]
- EP 2915967 A1 [0005]
- US 2005/0167190 A1 [0006]
