-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Geräuschgestaltung
bei einem Kraftfahrzeug.
-
Aufgrund fortschreitender Akustiktechnologien
zeichnen sich Kraftfahrzeuge neuerer Bauart, insbesondere Fahrzeuge
der gehobenen und der Sportwagenklasse, durch einen hohen Geräuschkomfort im
Fahrgastraum des Fahrzeugs aus. Der hohe Geräuschkomfort ist hierbei durch
einen niedrigen Schalldruckpegel und durch weitgehend unterdrückte Störgeräusche gekennzeichnet.
Dies gilt auch für das
Außengeräusch des
Kraftfahrzeugs, insbesondere im Hinblick auf gesetzliche Vorschriften,
gemäß denen
beispielsweise in der Bundesrepublik Deutschland ein maximaler Schalldruckpegel
von 74 dB(A) vorgeschrieben ist.
-
Die zunehmende Emotionalisierung
bei der Nutzung bzw. der Kaufentscheidung der oben erwähnten Fahrzeuge
steigert die Bedeutung einer gezielt auf den jeweiligen Fahrzeugtyp
abgestimmten Gestaltung des Innen- und des Außengeräusches des Kraftfahrzeugs.
-
Da Fahrzeuge der Luxus- und Sportwagenklasse
im Innenraum einen niedrigen Schalldruckpegel aufweisen, ist es
für den
Fahrer oftmals relativ schwer, nur aufgrund des im Innenraum des
Fahrzeugs herrschenden Motorgeräusches
den momentanen Lastzustand der im Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine
wahrzunehmen. Dies ist aber gerade im Sportwagenbereich häufig erwünscht, da es
sich gerade hierbei um Fahrzeuge handelt, bei welchen subjektive
Empfindungen des Fahrers bei der Benutzung bzw. bei einem Kauf eines
solchen Fahrzeugs eine Rolle spielen.
-
Um dem Fahrer dennoch die Möglichkeit
zu geben, den Lastzustand des Motors während der Fahrt anhand des
Motorgeräusches
zu erkennen, werden Maßnahmen
an der Schalldämmanlage durchgeführt, was
eine Erhöhung
des äußeren Lärmpegels
bedeuten kann. Dies hat oftmals eine nicht unerhebliche Belastung
der näheren
Umgebung bzw. der Umwelt zur Folge. Des weiteren kann der Außengeräuschpegel
aufgrund gesetzlicher Bestimmungen nur sehr eingeschränkt erhöht werden.
-
Die oben beschriebene Problematik
wurde bereits erkannt und es ist aus der
DE 197 04 376 A1 bekannt,
das Filtergehäuse
einer Luftfilteranordnung für
eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges über eine Leitung akustisch
mit dem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs zu verbinden.
-
In der
DE 42 33 252 C1 ist ein Kraftfahrzeug beschrieben,
bei welchem eine Hauptleitung eines Ansaug- oder Abgassystems über eine
Leitung mit dem Fahrgastraum verbunden ist. Im Mündungsbereich der Leitung in
den Fahrgastraum ist eine Membran angeordnet und es ist zwischen
der Membran und der Hauptleitung eine abhängig von einem Fahrpedal verstellbare
Drosselklappe angeordnet.
-
Die
DE 44 35 296 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug
mit einer Brennkraftmaschine, bei welchem die aus der
DE 42 33 252 C1 bekannte
Anordnung verbessert werden soll. Hierzu schließt sich an die Membran auf
der dem Rohrstück
abgewandten Seite ein Leitungsrohr an, das mit zumindest einem akustischen
Resonator versehen ist.
-
Insbesondere bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen,
d.h. bei Brennkraftmaschinen mit Turboladern oder Kompressoren,
ergibt sich nun jedoch das Problem, daß insbesondere in der von der
Ansaugleitung zu der Membran führenden
Leitung derart hohe Drücke
herrschen, daß die
Membran einer sehr hohen statischen Vorlast ausgesetzt ist, die nicht
nur die Funktion der Membran zur Übertragung von Schallwellen
beeinträchtigt,
da die Membran eine zu hohe Auslenkung erfährt, sondern auch zu einer
derartigen Belastung für
die Membran führen kann,
daß eine
Beschädigung
derselben während des
Betriebs nicht ausgeschlossen werden kann. Ein weiterer Nachteil
des bekannten Standes der Technik ist die geringe Beeinflußbarkeit
des beispielsweise an den Innenraum weitergegebenen Klangbildes.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug
zu schaffen, welche insbesondere auch für aufgeladene Brennkraftmaschinen
problemlos geeignet ist. Eine solche Vorrichtung soll jedoch auch
für nicht
aufgeladene Brennkraftmaschinen geeignet sein und darüber hinaus
eine einfache und möglichst
weitreichende Beeinflussung des von der Brennkraftmaschine ausgehenden
und entsprechend weiterzuleitenden Klangbildes ermöglichen.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die
im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
-
Der Hohlkörper ist erfindungsgemäß durch eine
im wesentlichen akustisch inaktive Wandung in die beiden Räume geteilt.
Durch diese Wandung, die also im wesentlichen keine Schallwellen
von dem mit dem gasführenden
Teil verbundenen Raum in den Raum überträgt, der mit dem Innenraum und/oder dem
Motorraum und/oder dem das Kraftfahrzeug umgebenden Raum akustisch
gekoppelt ist, ist eine Trennung der beiden Räume des Hohlkörpers voneinander
geschaffen, die einer Druckbelastung auch bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen
problemlos ausgesetzt werden kann. Es ist nunmehr möglich, auch
bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen den Hohlkörper unmittelbar vor der Drosselklappe
anzuschließen,
wodurch der bei einer Verbindung des Hohlkörpers mit dem Luftfilter aufgrund
von Strömungsgeräuschen und
geringen Schalldruckpegeln oftmals ungünstige Klangcharakter vermieden
werden kann.
-
Die erfindungsgemäße Wandung kann entweder so
starr ausgeführt
werden, daß sie
die auftretenden Druckbelastungen problemlos verkraften kann. Die
entsprechende Auswahl der Wandung hängt vom jeweiligen Anwendungsfall
ab.
-
Das sich erfindungsgemäß in beide
Räume erstreckende
schwingfähige
Element ist zur Übertragung
der Schall wellen von dem mit dem gasführenden Teil verbundenen Raum
in den mit dem Innenraum akustisch gekoppelten Raum vorgesehen.
Somit werden also die im Bereich der Brennkraftmaschine entstehenden
Geräusche
an den Innenraum und/oder an den Motorraum und/oder an den das Kraftfahrzeug
umgebenden Raum weitergeleitet, so daß der Fahrer den lastabhängigen Geräuscheindruck
der Brennkraftmaschine akustisch wahrnehmen kann.
-
Durch diese erfindungsgemäße Entkoppelung
der Schallwellenübertragung
von der Trennung der beiden Räume
ergibt sich eine Vielzahl von Möglichkeiten,
das schwingfähige
Element auszugestalten, was den Vorteil mit sich bringt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung
für die
verschiedensten Brennkraftmaschinen, die verschiedensten Kraftfahrzeuge
und die verschiedensten Anwendungsbereiche eingesetzt werden kann.
Die Mündung
aus dem Hohlkörper
kann vorteilhafterweise in den Innenraum, den Motorraum oder auch
nach außen
geführt werden.
-
Vorteilhafterweise ist es nicht notwendig,
den äußeren Schallpegel
zu erhöhen,
wodurch die Abgasanlage so gut wie möglich schallgedämmt werden
kann, was zu einer erheblichen Entlastung der Umwelt und der näheren Umgebung
des Kraftfahrzeugs führt.
Die Einstellung des Innenraumgeräusches
ist von dem Außengeräusch entkoppelt.
-
Es ist außerdem möglich, den Innenraum des Kraftfahrzeugs
vor störenden
Außengeräuschen, wie
Windgeräusche
oder Abrollgeräusche
der Fahrzeugräder,
zu isolieren, da diese vom Fahrer meist als unangenehm, jedoch bisher
für die
akustische Orientierung des Fahrers notwendigen Geräusche nunmehr
weitestgehend vom Innenraum ferngehalten werden können, da
die Information über
den Lastzustand der Brennkraftmaschine mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung
von dem Fahrer in möglichst
angenehm empfundener Weise aufgenommen werden kann.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung kann das schwingfähige
Element die beiden Räume
jeweils in Unterräume
teilen, wobei zur Ermöglichung
einer Druckkompensation zumindest die Unterräume des mit dem gasführenden
Teil in Verbindung stehenden Raumes miteinander verbunden sind.
-
Wenn das schwingfähige Element also für eine weitere
Unterteilung der beiden Räume
sorgt, so ermöglicht
dies eine noch bessere Übertragung
bzw. eine größere Verstärkung der
von der Brennkraftmaschine ausgehenden Schallwellen, so daß die Wirksamkeit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erhöht wird.
In diesem Zusammenhang ist die erforderliche Druckkompensation durch
eine Verbindung von zumindest der Unterräume des mit dem gasführenden Teil
in Verbindung stehenden Raumes gegeben.
-
Diese Verbindung kann in weiteren
Ausführungsformen
beispielsweise durch eine Bohrung oder durch einen Kanal gebildet
sein.
-
Wenn in einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung in der zu dem Innenraum und/oder dem
Motorraum des Kraftfahrzeugs und/oder zu dem das Kraftfahrzeug umgebenden Raum
führenden
Leitung ein weiterer Hohlkörper
angeordnet ist, wobei am Eingang in den Hohlkörper ein Absorptionsmaterial
angeordnet ist, so ist durch entsprechende Auslegung des Hohlkörpers und des
Absorptionsmaterials eine Reduzierung der hochfrequenten Anteile
und gleichzeitig eine Verstärkung
der tieffrequenten Anteile des übertragenen
Schalls möglich.
Diese Ausführungsform
könnte
auch angewendet werden, wenn das schwingfähige Element lediglich als
Membran ausgebildet und keine akustisch inaktive Wandung vorgesehen
wäre.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen
Unteransprüchen
und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten
Ausführungsbeispiel.
-
Es zeigt:
-
1 eine
an einem Ansaugrohr des Kraftfahrzeugs angeschlossene, erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Geräuschgestaltung
bei einem Kraftfahrzeug;
-
2 eine
an einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs angeschlossene, erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Geräuschgestaltung
bei einem Kraftfahrzeug;
-
3 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus 1 und 2;
-
4 eine
abgeänderte
Detailansicht der Ausführungsform
gemäß 3;
-
5 eine
zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus 1 und 2;
-
6 eine
dritte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus 1 und 2;
-
7 eine
vierte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus 1 und 2;
-
8 eine
Anbindung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
an einen Innenraum des Kraftfahrzeugs;
-
9 eine
fünfte
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus 1 und 2;
-
10 eine
sechste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus 1 und 2;
-
11 eine
siebte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus 1 und 2;
-
12 eine
achte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus 1 und 2;
-
13 eine
neunte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus 1 und 2;
-
14 eine
zehnte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus 1 und 2; und
-
15 eine
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ähnlich zu 8.
-
1 zeigt
in schematischer Darstellung eine Vorrichtung 1 zur Geräuschgestaltung
bei einem in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Kraftfahrzeug.
Die Vorrichtung 1 kann dabei sowohl das Geräusch in
einem Innenraum 2 und/oder einem nicht dargestellten Motorraum des
Kraftfahrzeugs als auch in der Umgebung des Kraftfahrzeugs, also
das Innengeräusch
und/oder das Außengeräusch des
Kraftfahrzeugs beeinflussen.
-
In ein Ansaugrohr 3 strömende Luft
wird durch Einspritzeinrichtungen 4 in bekannter Weise mit
Kraftstoff versetzt. Die Einspritzeinrichtungen 4 befinden
sich dabei in ebenfalls bekannter Weise jeweils in in Strömungsrichtung
(siehe Pfeile) der Luft hinter dem Ansaugrohr 3 angeordneten
Ansaugkanälen 5,
welche im vorliegenden Fall als Bestandteile des Ansaugrohres 3 angesehen
werden. Die Ansaugkanäle 5 bilden
gemeinsam einen Ansaugkrümmer 5a,
enden in einzelnen Zylindern 6 einer in dem Kraftfahrzeug
angeordneten Brennkraftmaschine 7 und führen denselben das Kraftstoff-Luftgemisch zu. Selbstverständlich kann
die Brennkraftmaschine 7 auch als direkteinspritzende Brennkraftmaschine 7 ausgebildet
sein.
-
Das durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches
entstehende Abgas wird über eine
Abgasanlage 8 und eine Austrittsöffnung 9 an die Umgebung
abgeführt.
Die Abgasanlage 8 ist mittels eines Abgaskrümmers 8a in
an sich bekannter Weise an die Brennkraftmaschine 7 angeschlossen.
-
Von dem Ansaugrohr 3 zweigt
vor dem Ansaugkrümmer 5a ein
rohrförmiges
Leitungsteil 10 ab, welches vorzugsweise als Schlauchleitung
ausgebildet ist. Das rohrförmige
Leitungsteil 10 mündet
in einem Raum 11 eines voluminösen Hohlkörpers 12, welcher
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
wenigstens annähernd
eine Zylinderform aufweist. Selbstverständlich ist praktisch auch jede
andere Volumenform für
den Hohlkörper 12 möglich, da
die Form desselben für
seine Funktion nur eine sehr untergeordnete Rolle spielt.
-
Des weiteren ist es für alle im
folgenden beschriebenen Ausführungsformen
der Vorrichtung 1 auch möglich, mehrere Hohlkörper 12 sowohl
seriell als auch parallel miteinander zu kombinieren.
-
Wie aus dem ersten Ausführungsbeispiel
gemäß 3 hervorgeht, befinden sich
innerhalb des Hohlkörpers 12 eine
akustisch inaktive Wandung 13 sowie ein schwingfähiges Element 14.
Die Wandung 13, die in dieser Ausführungsform starr ausgebildet ist,
teilt den Hohlkörper 12 in
den bereits erwähnten eingangsseitigen
Raum 11 und in einen weiteren, ausgangsseitigen Raum 15.
Die in dem Ansaugrohr 3 erzeugten Schallwellen können demnach
von der Wandung 13 im wesentlichen nicht an den Raum 15 weitergegeben
werden. Der Ausdruck "im
wesentlichen" bedeutet
in diesem Zusammenhang, daß die Weiterleitung
von Schallwellen durch die Wandung 13 gegenüber der
im folgenden beschriebenen Weiterleitung von Schallwellen durch
das schwingfähige Element 14,
die den Kernpunkt der Vorrichtung 1 darstellt, vernachlässigbar
gering ist.
-
Das schwingfähige Element 14 erstreckt
sich in beide Räume 11 und 15 und
dient so zur Weiterleitung der in dem Raum 11 anstehenden
bzw. in denselben gelangenden Schallwellen in den Raum 15 und
von dort in den Innenraum 2 oder jeden beliebigen anderen
Raum, zu welchem eine von dem Raum 15 ausgehende Leitung 16 führen kann,
welche wie die Leitung 10 ebenfalls vorzugsweise als Schlauchleitung
ausgeführt
ist. Mit anderen Worten, das schwingfähige Element 14 verbindet
die Räume 11 und 15 akustisch
miteinander. In der vorliegenden Ausführungsform weist das schwingfähige Element 14 ei ne
mit dem Hohlkörper 12 verbundene
dünne, elastische
Membran 17 und eine an der elastischen Membran angebrachte
Platte 18 auf, welche z.B. in Sandwich-Bauweise ausgebildet und mit einer Beschichtung
versehen sein kann. Statt einer Sandwich-Bauweise ist auch jede
andere geeignete Leichtbauweise für die Platte 18 möglich. Entscheidend
ist eine geringe Masse bei gleichzeitig hoher Steifigkeit der Platte 18.
-
Das schwingfähige Element 14 ist
um einen Drehpunkt 19 drehbar gelagert, der im vorliegenden Fall
durch den Schnittpunkt des schwingfähigen Elementes 14 mit
der Wandung 13 gebildet wird. Durch die Schwingung des
Elementes 14 um den Drehpunkt 19 wird also der
in dem Leitungsteil 10 anstehende Schall in die Leitung 16 überführt. Die
Membran 17 verstärkt
diese Schallwellen zum einen durch ihre Elastizität und zum
anderen durch die Tatsache, daß durch
das Vorhandensein der Membran 17 ein größerer Druck in dem Raum 11 aufgebaut
werden kann, der zu einer größeren Auslenkung
des schwingfähigen
Elementes 14 führt.
Die Platte 18 ist möglichst
starr aufgebaut, so daß sie
nur die vom Schalldruck hervorgerufenen Schwingungen um ihren Drehpunkt 19 ausführt und
möglichst
geringe Eigenschwingungen der Platte 18 entstehen. Zugleich sollte
die Platte 18 möglichst
leicht sein, um keine großen
Kräfte
zu deren Beschleunigung zu benötigen.
Des weiteren ist es möglich,
die Platte 18 so auszubilden, daß deren Eigenmoden bei der
Schwingung gezielt ausgenutzt werden können, beispielsweise durch
eine weichere oder härtere
Auslegung der Platte 18.
-
Das schwingfähige Element 14 teilt
die beiden Räume 11 und 15 jeweils
in Unterräume 11a und 11b bzw. 15a und 15b.
Zur Kompensation der Druckdifferenz zwischen den Unterräumen 11a und 11b sind
dieselben miteinander verbunden, was im vorliegenden Fall durch
einen an der Außenseite
des Hohlkörpers 12 angebrachten
und die Unterräume 11a und 11b miteinander
verbindenden Kanal 20 realisiert wird, der z.B. durch einen
Schlauch gebildet sein kann. Auch die Unterräume 15a und 15b sind
durch einen dieselben miteinander verbindenden Kanal 21 verbunden,
wobei die Druckkompensation aufgrund der weitaus geringeren Druckdifferenz
in den Unterräumen 15a und 15b weniger
wichtig ist als in dem Raum 11. In dem Raum 11 besteht
nämlich
das Problem, daß durch
einen Kompressor 22, der gemäß 1 in dem Ansaugrohr 3 angeordnet
ist, ein verhältnismäßig hoher
statischer Druck in dem Raum 11 herrscht. Statt des Kompressors 22 kann
auch ein Verdichter vorgesehen sein. Ohne die Verbindung der Unterräume 11a und 11b würde dieser
Druck selbstverständlich
nur in dem Unterraum 11a herrschen, was zu einer hohen
Belastung des schwingfähigen
Elementes 14, insbesondere der Membran 17 desselben,
führen
würde.
Zusätzlich
könnte
der Unterraum 15a über
eine Bohrung mit der Umgebung verbunden sein.
-
Statt der Kanäle 20 und 21 könnte zum Druckausgleich
auch eine nicht dargestellte Bohrung in der Platte 18 und/oder
der Membran 17 vorgesehen sein. Die Größe der Bohrung würde selbstverständlich die
Auslenkung der Platte 18 unter dynamischer Belastung beeinflussen.
Des weiteren könnten die
Kanäle 20 und 21 auch
so ausgestaltet sein, daß sie
nur bei bestimmten statischen Druckdifferenzen öffnen und ansonsten verschlossen
sind, was beispielsweise durch eine Kugel oder ein ähnliches Sperrelement
innerhalb der dann als Ventil und bei entsprechender Auslegung als
Tiefpaßfilter
wirkenden Kanäle 20 und 21 realisierbar
ist.
-
Alternativ zu der Ausführungsform
als Kombination aus der Membran 17 und der Platte 18 kann das
schwingfähige
Element 14 auch lediglich durch die Platte 18 gebildet
sein, welche dann ebenfalls drehbar an dem Drehpunkt 19 gelagert
sein könnte. Der
Hohlkörper 12 bzw.
die Innenseiten von dessen Wandungen könnten dann so ausgeführt sein,
daß sich
eine Verbindung der Unterräume 11a und 11b und
gegebenenfalls auch der Unterräume 15a und 15b bei Überschreiten
eines bestimmten Drehwinkels durch das schwingfähige Element 14 ergeben würde. Eine
solche Ausführungsform
ist in 4 schematisch
dargestellt, wobei das Bezugszeichen 18' die Platte in ihrem ausgelenkten
Zustand zeigt, in dem die Unterräume 11a und 11b miteinander
verbunden sind.
-
Um eine zu große Auslenkung des schwingfähigen Elementes 14 zu
verhindern, ist ein Anschlag 23 vorgesehen, der im vorliegenden
Fall an der Innenseite der Wand des Hohlkörpers 12 angebracht ist
und z.B. als perforierte Platte ausgebildet sein kann. Des weiteren
sind innerhalb des Raumes 15 Elemente 24 angeordnet,
die den Durchgang der Schallwellen und somit das in dem Innenraum 2 oder dem
anderen Raum, zu dem die Leitung 16 führt, entstehende Geräusch verändern.
-
Gemäß 1 und 2 ist
innerhalb des rohrförmigen
Leitungsteiles 10 des weiteren ein Absorptionsmaterial 25 in
kompakter Form angeordnet. Die Ausbildung und das Material des Absorptionsmaterials 25,
wie z.B. Glaswolle, bestimmen unter anderem die Übertragungseigenschaften der
Vorrichtung 1. Innerhalb des rohrförmigen Leitungsteiles 16 ist außerdem, ähnlich wie
in dem rohrförmigen
Leitungsteil 10, ein Absorptionsmaterial 26 in
kompakter Form angeordnet. Die Absorptionsmaterialien 25, 26 können in,
nicht dargestellter Weise auch eine feste Gitterstruktur und ein
die Gitterstruktur umgebendes, luftdurchlässiges Material aufweisen.
Des weiteren können
die Absorptionsmaterialien 25, 26 aus einem feinen
Fasermaterial durch Sintern hergestellt sein. Gegebenenfalls kann
auf die Absorptionsmaterialien 25 und 26 auch
verzichtet werden.
-
Die Bauteile 10, 11, 14, 15, 16, 17, 18, 25 und 26 stellen
somit eine Schwingerkette mit einem bestimmten Übertragungsverhalten dar. Eine Änderung dieses Übertragungsverhaltens
kann durch eine Änderung
des Übertragungsverhaltens
der Einzelglieder erfolgen, beispielsweise durch Änderung
des Dämpfungsverhaltens
der Absorptionsmaterialien 25 und 26, eine Änderung
von Länge
bzw. Querschnittsfläche
der Leitungsteile 10 und 16, einer Anordnung von
Drosseln oder Körpern
in den Leitungsteilen 10 und 16, einer Veränderung
der Geometrie oder des Volumens des Hohlkörpers 12, insbesondere
jedoch durch eine Veränderung
der mechanischen Eigenschaften des schwingfähigen Elementes 14,
z.B. dessen Steifigkeit, Dämpfung
oder Masse, und zwar sowohl in der Ausführungsform des schwingfähigen Elementes 14 mit
der Membran 17 und der Platte 18 als auch dann,
wenn nur die Platte 18 vorgesehen ist.
-
Sämtliche
dieser Möglichkeiten
können selbstverständlich auch
beliebig kombiniert werden, wobei es theoretisch möglich wäre, diese
auch beeinflußbar
zu machen, z.B. durch elektronisch geregeltes Versteifen der Membran 17,
durch Komprimieren der Absorptionsmaterialien 25 und 26 usw. Ähnlich wie
bei einem Schaltsaugrohr könnten
auch Zusatzvolumina angeschlossen werden. Eine weitere Möglichkeit
könnte
auch darin bestehen, verschiebliche Kolben in dem Hohlkörper 12 anzuordnen
und so dessen Volumen zu ändern,
beispielsweise in Ab hängigkeit
von der Motordrehzahl. Dies könnte
dann auch durch den Fahrer während
der Fahrt vorgenommen werden.
-
Um eine Veränderung, z.B. eine Verstärkung oder
eine Frequenzänderung
des erzeugten akustischen Signals zu erreichen, können innerhalb
des Raumes 15 mehrere Membranen 14 vorgesehen sein.
Eine derartige Veränderung
könnte
sich auch ergeben, wenn das schwingfähige Element 14 so ausgebildet
wäre, daß der Anteil
des in dem Raum 11 sich befindlichen schwingfähigen Elementes 14 größer ist
als der Anteil in dem Raum 15 oder, alternativ hierzu,
wenn der Anteil des in dem Raum 15 sich befindlichen schwingfähigen Elementes 14 größer ist als
der Anteil in dem Raum 11.
-
In 2 ist
die Vorrichtung 1 dargestellt, wobei sich 2 von dem in 1 gezeigten Aufbau dadurch unterscheidet,
daß das
rohrförmige
Leitungsteil 10 nicht an das Ansaugrohr 3, sondern
nunmehr an die Abgasanlage 8 angeschlossen ist. Ansonsten
entspricht der in 2 dargestellte
Aufbau genau dem in 1.
Es ist selbstverständlich
auch ein Anschließen
des rohrförmigen
Leitungsteils 10 an jeden einzelnen oder auch an ganz bestimmte
Leitungen des Abgaskrümmers 8a möglich. Das
Leitungsteil oder die Leitungsteile 10 können prinzipiell an
jeder Stelle aus der Abgasanlage 8 münden, z.B. vor oder nach einem
nicht dargestellten Katalysator. Des weiteren könnte auch sowohl von der Abgasanlage 8 als
auch von dem Ansaugrohr 3 ein Leitungsteil 10 zu
dem Hohlkörper 12 führen.
-
In 5 ist
eine weitere Auführungsform
der Vorrichtung 1 dargestellt. Die Wandung 13 ist
dabei durch zwei Faltenbälge 13a und 13b gebildet,
welche sich in axialer Richtung durch den Hohlkörper 12 erstrecken
und zwischen welchen das schwingfähige Element 14, wiederum
bestehend aus der Membran 17 und der Platte 18,
angebracht ist. Die Faltenbälge 13a und 13b weisen
in radialer Richtung eine hohe Steifigkeit auf, in axialer Richtung
hingegen eine niedrige, um dem schwingfähigen Element 14 Schwingungen
in axialer Richtung zu ermöglichen. Somit
stellen die Faltenbälge 13a und 13b in
radialer Richtung ebenfalls eine starre Wandung 13 dar.
-
Hier ist also der mit dem Leitungsteil 10 verbundene
Raum 11 konzentrisch innerhalb des mit der Leitung 16 verbundenen
Raumes 15 angeordnet bzw. der Hohlkörper 12 ist in radialer
Richtung in den Raum 11 und den diesen umgebenden Raum 15 unterteilt.
-
In diesem Fall wäre es auch möglich, die
Faltenbälge 13a und 13b gezielt
zur Schallübertragung einzusetzen
und entsprechend auszugestalten.
-
Das schwingfähige Element 14 erstreckt
sich durch beide Räume 11 und 15 und
unterteilt dieselben wiederum jeweils in Unterräume 11a und 11b bzw. 15a und 15b.
So werden die im mittleren Bereich des schwingfähigen Elementes 14 anstehenden
dynamischen Schalldruckschwingungen im äußeren Bereich desselben an
den Raum 15 und von dort über die Leitung 16 z.B.
an den Innenraum 2 weitergegeben.
-
Innerhalb des Raumes 15 sind
ebenfalls Anschläge 23 vorgesehen,
um die senkrecht zu der Drehachse des schwingfähigen Elementes 14 verlaufende
Schwingbewegung desselben bei schnellen Druckschwankungen zu begrenzen.
Selbstverständlich
könnten
die Anschläge
auch innerhalb des Raumes 11 vorgesehen sein. Die Unterräume 11a und 11b sind
wie bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 3 durch den Kanal 20 miteinander
verbunden. Dies gilt auch für
die Unterräume 15a und 15b,
die über
den Kanal 21 miteinander in Verbindung stehen.
-
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 zeigt 6, bei welcher die Wandung 13 wiederum
starr ausgeführt
ist. Das in axialer Richtung des Hohlkörpers 12 Schwingbewegungen
ausführende
schwingfähige
Element 14 weist jedoch zwei über ein Verbindungselement 27 verbundene
Platten 18a und 18b auf, welche jeweils auf Membranen 17a und 17b angeordnet
sind, die an dem Hohlkörper 12 festgelegt
sind. Gegebenenfalls könnte
auch auf die Membranen 17a und 17b verzichtet
werden und das schwingfähige
Element wäre
dann ausschließlich durch
die Platten 18a und 18b gebildet. Das Verbindungselement 27 wird
durch eine möglichst
leichte und dabei möglichst
steife Stange 27a gebildet, welche in dem Bereich, in dem
sie durch die Wandung 13 verläuft, mit einer Dichtungseinrichtung 28,
z.B. in Form einer Gleitdichtung oder einer Membran, versehen ist.
Die in diesem Fall hintereinander liegenden Räume 11 und 15 sind
wiederum durch die Membranen 17a und 17b und die
daran angebrachten Platten 18a und 18b jeweils
in Unterräume 11a und 11b bzw. 15a und 15b geteilt,
welche wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen durch die
Kanäle 20 und 21 miteinander
verbunden sind, so daß auf
die Membranen 17a und 17b keine statischen Kräfte wirken und
diese keiner statischen Verformung ausgesetzt sind, die deren dynamische
Eigenschaften beeinträchtigen
könnte.
-
Um eine Veränderung des akustischen Signals
erreichen zu können,
ist es möglich,
die Querschnitte der Räume
11 und 15 und
somit auch die Querschnitte der Membranen 17a und 17b und/oder der
Platten 18a und 18b unterschiedlich groß auszuführen. Dadurch
läßt sich
der Schalldruck und der Schallfluß innerhalb der Leitung 16 einstellen.
-
In nicht dargestellter Weise könnte die
Dichtungseinrichtung 28 als flexible Membran ausgebildet,
in einer die Stange 27a aufnehmende Bohrung angeordnet
und mit der Stange 27a verbunden sein. Hierbei ist selbstverständlich der
Durchmesser der Bohrung zur Durchführung der Stange 27a sehr
viel geringer als der Durchmesser der Platten 18a und 18b.
-
Die Luftschallschwingungen werden
in diesem Fall von der in dem Raum 11 angeordneten Platte 18a aufgenommen
und über
die Stange 27a auf die in dem Raum 15 angeordnete
Platte 18b übertragen.
In dem Raum 15 werden die Schwingungen der zweiten Platte 18b dann
als Schallwellen abgestrahlt und können den Raum 15 über die
Leitung 16 verlassen. Auch hierdurch ist also die Übertragung
der Schallwellen von dem Raum 11 in den Raum 15 möglich.
-
Die Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß 7 ist annähernd identisch
mit derjenigen aus 6 mit
dem Unterschied, daß das
Verbindungselement 27 durch die Stange 27a, die
allerdings nur innerhalb des Raumes 11 verläuft, sowie durch
eine mit der Stange 27a zusammenarbeitende magnetische
Kupplung 27b gebildet ist. Die in dem Raum 15 angeordnete
Platte 18b ist mit der magnetischen Kupplung 27b verbunden,
wohingegen an der in dem Raum 11 untergebrachten Platte 18a wiederum
die Stange 27a angebracht ist. Die von der Platte 18a in
dem Raum 11 ausgeführten
Schwingungen werden über
die Stange 27a und die magnetische Kupplung 27b auf
die Platte 18b in dem Raum 15 übertragen und ermöglichen
so ein Weiterleiten der Schallwellen in die Leitung 16.
-
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß 6 und 7 sind wiederum die Anschläge 23 zur Begrenzung
der Schwingbewegung des schwingfähigen
Elementes 14 vorgesehen und es ergeben sich durch das schwingfähige Element 14 mit
den Platten 18a und 18b sowie gegebenenfalls den
Membranen 17a und 17b wiederum die Unterräume 11a und 11b sowie 15a und 15b.
-
Bei sämtlichen Ausführungsformen
gemäß der 5, 6 und 7 kann
gegebenenfalls auf die Membran 17 verzichtet werden und
statt dessen eine passgenaue Platte 18 eingesetzt werden,
wie dies in 4 dargestellt
ist.
-
In nicht dargestellter Weise können von
dem Ansaugrohr 2 auch zwei voneinander unabhängige Leitungsteile 10 zu
dem Raum 11 verlaufen, die von verschiedenen Ansaugkanälen 5 bzw.
bestimmten Leitungen des Abgaskrümmers 8a oder
der Abgasanlage 8 ausgehen können. Auch von dem Raum 15 können zwei
Leitungen 16 zu dem Innenraum 2 bzw. zu einem
anderen Raum, der in Verbindung mit dem Kraftfahrzeug steht, verlaufen,
z.B, ausgehend von den Unterräumen 15a und 15b.
Auf diese Weise ist es möglich,
verschiedenste Klangeindrücke
zu erzeugen.
-
Gemäß 8 ist in der Leitung 16 zu dem
Innenraum 2 ein weiterer Hohlkörper 29 angeordnet, der
dem oben beschriebenen Hohlkörper 12 nachgeschaltet
ist. Hierdurch ergibt sich eine zusätzliche Verstärkung des
akustischen Signals, verbunden mit der Möglichkeit, das erzeugte Signal
zu verändern bzw.
zu gestalten, z.B. durch Herausfiltern hochfrequenter Anteile. Am
Eingang in den Hohlkörper 29 ist ein
weiteres Absorptionsmaterial 30 angeordnet. In nicht dargestellter
Weise könnte
direkt am Austritt der Leitung 16 auch eine unmittelbar
in die Umgebung abstrahlende schwingfähige Membran angeordnet sein,
um eine weitere Verstärkung
des Signals bzw. eine gezielte Verbreitung desselben zu erreichen.
-
Bei der Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäß 9 ist an beiden Unterräumen 15a und 15b jeweils
eine Leitung 16a und 16b angebracht, wobei sich
am Ausgang zu den beiden Leitungen 16a und 16b jeweils
eine als Drosselklappe 31 und 32 ausgebildete
Verschließeinrichtung
befindet. Mit Hilfe der beiden Drosselklappen 31 und 32,
die auch als Blenden, einfache Klappe oder ähnliches ausgebildet sein können, kann
beispielsweise bei zu hohen Schallpegeln, die in bestimmten Betriebszuständen auftreten,
der erzeugte bzw. weitergeleitete Schalldruck durch Verengung der
Querschnitte der Leitungen 16a und 16b verringert
werden. Die Drosselklappen 31 und 32 können elektrisch,
hydraulisch oder pneumatisch angesteuert werden.
-
10 zeigt
eine Ansteuerung der Drosselklappe 32 mittels einer Steuereinrichtung 33,
mit Hilfe derer die Drosselklappe 32 durch den statischen Druck
in der Ansauganlage gesteuert wird.
-
In den 11 – 14 sind jeweils Vorrichtungen 1 dargestellt,
bei denen das schwingfähige
Element 14 jeweils aus zwei miteinander in Verbindung stehenden,
gekrümmten
Platten 18c und 18d besteht. Hierbei läßt sich
durch das Verhältnis
der Querschnitte der beiden Platten 18c und 18d eine
Art Übersetzung
für die
weitergeleiteten Schallwellen erzielen.
-
Die dabei verwendeten Pfeile zeigen
an, daß zur
Anbindung bzw. Fortführung
des Bereiches, in dem die Platten 18c und 18d untergebracht
sind, verschiedene Möglichkeiten
bestehen. So sind beispielsweise gemäß 11 am Ausgang des Hohlkörpers 12 in
die Leitung 16 zwei weitere gebogene bzw. gekrümmte Platten 18e und 18f vorgesehen,
die eine weitere Beeinflussung des akustischen Signals ermöglichen.
-
Sämtliche
der Platten 18c, 18d, 18e und 18f bestehen
dabei aus einem sehr leichten und äußerst steifen Material, um
ein gutes Ansprechen auf die Schallwellen zu gewährleisten. Mit den Wänden des Hohlkörpers 12 sind
alle Platten 18c, 18d, 18e und 18f über Membranen 34 verbunden,
die eine Dichtheit und eine Nachgiebigkeit sicherstellen.
-
Bei der Ausführungsform gemäß 13 ist ein Koppelelement 35 zwischen
dem Plattenpaar 18c, 18d und dem Plattenpaar 18e, 18f vorgesehen, welches
hydraulisch, pneumatisch, elektrisch, magnetisch oder rein mechanisch
ausgeführt
sein kann.
-
15 zeigt
eine Ausführungsform ähnlich zu 8, bei welcher die Leitung 16 von
dem Raum 15 ausgehend zu dem Innenraum 2 führt. Auch
hier ist der weitere Hohlkörper 29 mit
dem davor angeordneten Absorptionsmaterial 30 vorgesehen.
Allerdings ist es bei dieser Ausführungsform auch möglich, das schwingfähige Element 14 als
einfache Membran auszuführen
und auf die zuvor beschriebenen Konstruktionen mit der akustisch
inaktiven Wandung 13 und den Platten 18 zu verzichten.
-
Die akustische Eingangsimpedanz R
des Absorptionsmaterials 30 kann R = (0,8 – 1,3) × Po × C
/ Fp betragen, wobei Po × C die
Wellenimpedanz der Luft und Fp die Querschnittsfläche der
Leitung 16 darstellt. Diese akustische Impedanz R tritt
auf, wenn am Ausgang der Leitung 16 zu dem Innenraum 2 ein weiteres,
im vorliegenden Fall nicht dargestelltes Absorptionsmaterial 30 angeordnet
ist, welches die Geräuschreflektion
und die stehenden Wellen in der Leitung 16 reduziert.
-
Der Strömungswiderstand ΔP / Q des
Absorptionsmaterials 30 beträgt ΔP / Q = (0,8 – 1,3) × Po × C
/ Fp, wobei Po × C die
Wellenimpedanz der Luft, FP die Querschnittsfläche der
Leitung 16, Q die Volumenströmung der Luft und ΔP der Druckverlust ist.
Die genannte Formel wird meist dann verwendet, wenn die Leitung 16 gegenüber dem
Innenraum 2 geöffnet
ist.
-
Die beschriebene Ausführung mit
dem Hohlkörper 29 und
dem davor angeordneten Absorptionsmaterial 30 kann also
mit den verschiedensten Vorrichtungen 1 verwendet werden.