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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schalldämpfung bei
einem Kraftfahrzeug.
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Ein
Kraftfahrzeug ist mit einer Brennkraftmaschine ausgestattet, die
im Betrieb Schall erzeugt, der über
gasführende
Leitungen, wie z.B. eine Abgasleitung und eine Ansaugleitung, in
die Umgebung des Fahrzeugs gelangt. Aufgrund von gesetzlichen Bestimmungen
dürfen
die Schallemissionswerte der Kraftfahrzeuge bestimmte Grenzwerte
nicht übersteigen.
Folglich ist es üblich,
an oder in den schallübertragenden
Leitungen Schalldämpfervorrichtungen anzubringen. Übliche Schalldämpfer arbeiten
mit Dämpfungsmaterialien
und/oder mit Resonatoren. Während
sich mit derartigen Maßnahmen
hochfrequente Geräusche
relativ gut bedämpfen
lassen, ist die Bedämpfung
mittelfrequenter und tieffrequenter Störgeräusche mit einem relativ großen Aufwand verbunden,
da z.B. geeignete Resonatoren dafür entsprechend großvolumig
bauen müssen.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit dem Problem, für
eine Schalldämpfungsvorrichtung
eine verbesserte Ausführungsform
anzugeben, die sich in besonderer Weise zur Be dämpfung mittelfrequenter und
tieffrequenter Störgeräusche eignet.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
den Gegenstand des unabhängigen
Anspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, mittels
einer Eingangsmembran Luftschall aus einer schallübertragenden
Leitung auszukoppeln und mittels einer Ausgangsmembran, die über eine
Zwangskopplungseinrichtung von der Eingangsmembran angeregt wird,
wieder in die Leitung einzukoppeln, wobei die Schallauskopplung und
die Schalleinkopplung erfindungsgemäß so realisiert werden, dass
sich in der Leitung für
eine zu bedämpfende
Frequenz bzw. für
ein zu bedämpfendes Frequenzband
eine Bedämpfung
ausbildet. Die erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung
wandelt an der Eingangsmembran Schalldruckimpulse in mechanische
Bewegungsarbeit und an der Ausgangsmembran diese mechanische Arbeit
wieder in Schalldruckimpulse um. Ein sich in der Leitung ausbreitender
Schalldruckimpuls wird dadurch geglättet. Besonders störende Schalldruckspitzen
werden dabei am stärksten
reduziert. Von Besonderheit ist dabei, dass die Energie zur Erregung
des durch Anregung der Ausgangsmembran erzeugten rückgeführten Schalls, über die
Eingangsmembran aus dem zu bedämpfenden
Schall entzogen wird, so dass zum einen keine externe Energie zur
Schallerzeugung benötigt
wird und zum anderen bereits durch die Schallauskopplung eine Bedämpfung des
zu bedämpfenden
Schalls erfolgt. Die Eingangsmembran wirkt somit zusammen mit der
damit gekoppelten Ausgangsmembran quasi als Tilger. Die erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung
arbeitet insbesondere bei tiefen Frequenzen und bei mittleren Frequenzen
sehr wirkungsvoll, wobei der erforderliche Raumbedarf relativ klein
ist. Des Weiteren kann eine derartige Schalldämpfungsvorrichtung besonders preiswert
hergestellt werden.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung kann die Zwangskopplungseinrichtung
zwischen den eingehenden Schwingungen und den ausgehenden Schwingungen,
also zwischen der Schallauskopplung und der Schalleinkopplung eine
Phasenverschiebung erzeugen. Zweckmäßig sind dann die Positionen
der Schallauskopplung und der Schalleinkopplung so aufeinander abgestimmt,
dass bei der zu bedämpfenden
Frequenz bzw. beim zu bedämpfenden
Frequenzband in der Leitung bei der die Schalleinkopplung in die
Leitung und die Schallauskopplung aus der Leitung im wesentlichen
denselben Wellenberg des sich in der Leitung ausbreitenden Luftschalls
bedämpfen.
Für die
Bedämpfung
mittels gegengerichteten Schalls ist eine verschobene Phasenlage
zwischen eingekoppeltem Schall und zu bedämpfendem Schall erforderlich.
Bei der hier vorgeschlagenen Ausführungsform wird diese Phasenverschiebung
im wesentlichen mit Hilfe der Zwangskopplungseinrichtung erzeugt,
indem die Zwangskopplungseinrichtung so ausgestaltet ist, dass sie
die beiden Membranen asynchron zwangskoppelt. Bei dieser Bauweise
kann die Schalldämpfungsvorrichtung
extrem kompakt bauen, da es insbesondere möglich ist, die Schallauskopplung und
die Schalleinkopplung unmittelbar nacheinander anzuordnen.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
kann es vorgesehen sein, dass die Zwangskopplungseinrichtung die
Ausgangsmembran gleichphasig zur Eingangsmembran anregt. Zweckmäßig sind
dann die Positionen von Schallauskopplung und Schalleinkopplung
so aufeinander abgestimmt, dass sich bei der zu bedämpfenden
Frequenz oder beim zu bedämpfenden
Frequenzband in der Leitung bei der Schalleinkopplung in die Leitung
ein Wellenberg des sich in der Leitung ausbreitenden Luftschalls
befindet, während
sich bei der Schallauskopplung aus der Leitung ein Wellental des
Luftschalls befindet. Bei dieser Bauweise wird die benötigte Phasenumkehr zwischen
eingekoppeltem Schall und zu bedämpfendem
Schall im wesentlichen ausschließlich durch eine geeignete
Positionierung der Schallauskopplungsstelle erreicht. Dies kann
bei bestimmten Einbausituationen von Vorteil sein.
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Weitere
wichtige Varianten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus
den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert,
wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche
oder ähnliche
Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch,
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1 einen Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung,
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2 bis 4 weiter vereinfachte Darstellungen von
Schalldämpfungsvorrichtungen
unterschiedlicher Ausführungsformen,
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5 bis 7 stark vereinfachte Darstellungen einer
gasführenden
Leitung, die mit einer erfindungs gemäßen Schalldämpfervorrichtung ausgestattet
ist, bei unterschiedlichen Varianten,
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8 eine Variante für eine Schalldämpfungsvorrichtung
nach der Erfindung,
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9 u. 10 weitere Einbauvarianten für die erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung,
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11 eine alternative Ausführungsform
für eine
erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung.
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Entsprechend 1 umfaßt eine erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung 1 zumindest eine
Eingangsmembran 2, eine Ausgangsmembran 3 und
eine Zwangskopplungseinrichtunq 4. Die Schalldämpfungsvorrichtung 1 dient
zur Bedämpfung von
Luftschall, der sich in einer gasführenden Leitung 5 einer
im übrigen
nicht gezeigten Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug
angeordnet sein kann, in einer durch einen Pfeil symbolisierten
Schallausleitungsrichtung 6 ausbreitet. Bei der Leitung 5 handelt
es sich beispielsweise um einen Bestandteil eines Frischluftansaugtrakts
der Brennkraftmaschine oder um einen Bestandteil eines Abgastrakts
der Brennkraftmaschine. Der zu bedämpfende Schall wird von der
Brennkraftmaschine selbst und/oder von einem Hilfsaggregat, wie
z.B. von einem Lader oder Kompressor, erzeugt. Die erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung 1 eignet
sich in besonderer Weise zur Bedämpfung
von mittelfrequenten und niederfrequenten Störgeräuschen.
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Die
Eingangsmembran 2 und die Ausgangsmembran 3 sind
jeweils schwingungsfähig
ausgebildet bzw. schwingungsfähig
gehaltert und jeweils akustisch mit der Leitung 5 gekoppelt.
Die Eingangsmembran 2 bildet dabei den Schalleingang der Schalldämpfungsvorrichtung 1 und
dient zur Schallauskopplung von der Leitung 5 zur Eingangsmembran 2.
Diese Schallauskopplung findet dabei an einer mit 7 bezeichneten
Position statt. Im Unterschied dazu bildet die Ausgangsmembran 3 einen Schallausgang
aus der Schalldämpfungsvorrichtung 1 und
dient zur Schalleunkopplung von der Ausgangsmembran 3 in
die Lei tung 5. Beachtenswert ist dabei, dass eine mit 8 bezeichnete
Position zur Schallauskopplung bezüglich der Schallausbreitungsrichtung 6 stromab
der Schalleinkopplung 7 angeordnet ist. Die Membranen 2, 3 sind
dabei mit der Leitung 5 so gekoppelt, dass die Membranen 2, 3 die Leitung 5 gasdicht
verschließen.
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Die
Zwangskopplungseinrichtung 4 dient nun zur Übertragung
von Schwingungen zwischen der Eingangsmembran 2 und der
Ausgangsmembran 3, wobei dies mittels einer mechanischen
Zwangskopplung erreicht wird.
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Bei
der hier gezeigten besonderen Ausführungsform umfaßt die Schalldämpfungsvorrichtung 1 eine
Schalleingangsleitung 9, deren Eingang 10 an die
Leitung 5 angeschlossen ist und an deren Ausgang 11 die
Eingangsmembran 2 gasdicht angeordnet ist. Des Weiteren
ist eine Ausgangsleitung 12 vorgesehen, an deren Eingang 13 die
Ausgangsmembran 3 gasdicht angeordnet ist und deren Ausgang 14 an
die Leitung 5 angeschlossen ist.
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Des
Weiteren besitzt die Schalldämpfungsvorrichtung 1 hier
ein Gehäuse 15,
in dem ein Kopplungsraum 16 ausgebildet ist, der hier über eine
Belüftungsöffnung 17 mit
einer Umgebung 18 der Leitung 5 kommuniziert.
Im Kopplungsraum 16 ist die Zwangskopplungseinrichtung 4 untergebracht
und so vor Beschädigungen
und Verschmutzungen geschützt.
Der Kopplungsraum 16 ist durch die Membranen 2, 3 begrenzt.
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Erfindungsgemäß sind die
Positionen der Schallauskopplung 7 und der Schalleinkopplung 8 sowie
die Zwangskopplungseinrichtung 4 so aufeinander abgestimmt,
dass sich für
eine vorbestimmte Frequenz oder für ein vorbestimmtes Frequenzband im
Bereich der Schallauskopplung 8 in der Leitung 5 eine
Bedämpfung
des in der Leitung 5 übertragenen Luftschalls
ergibt. Erreicht wird dies dadurch, dass der von der Ausgangsmembran 3 erzeugte
und bei 8 in die Leitung 5 eingekoppelte Schall
relativ zu dem zu bedämpfenden
Schall mit versetzter Phasenlage, insbesondere mit entgegengesetzter
Phase, schwingt. Die erfindungsgemäße Schalldämpfungsvorrichtung 1 dämpft also
mittels versetzt schwingendem Schall und nutzt somit unter anderem
das Prinzip von der Schallauslöschung
durch Gegenschall. Durch Gegenschall mit versetzter, insbesondere
entgegengesetzter Phasenlage können
störende
Schalldruckspitzen besonders intensiv bedämpft werden.
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Bei
der in 1 gezeigten Ausführungsform wird
im Bereich der Schalleinkopplung 8 die umgekehrte Phasenlage
für den
in die Leitung 5 eingekoppelten Schall dadurch erreicht,
dass die Zwangskopplungseinrichtung 4 zwischen den über die
Eingangsmembran 2 eingehenden Schwingungen und den über die
Ausgangsmembran 3 ausgehenden Schwingungen im wesentlichen
eine Phasenumkehr erzeugt. Die Phasenverschiebung erfolgt somit
nicht über
den Abstand in den Schallausbreitungsrichtung 6 zwischen
Schallauskopplung 7 und Schalleinkopplung 8. Das
bedeutet, dass die Positionen von Schallauskopplung 7 und
Schalleinkopplung 8 direkt nebeneinander angeordnet werden
können,
so dass ein Wellenberg an der Schallauskopplung 7 im wesentlichen
gleichzeitig auch an der Schalleinkopplung 8 anliegt.
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Der
besondere Vorteil der in 1 gezeigten Ausführungsform
wird jedoch darin gesehen, dass die Eingangsmembran 2 und
die Ausgangsmembran 3 unmittelbar nebeneinander angeordnet
werden können,
wodurch die Schalldämpfungseinrichtung 1 besonders
kompakt baut.
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Entsprechend
der hier gezeigten Ausführungsform
umfaßt
die Zwangskopplungseinrichtung 4 einen Kopplungsstab 19,
der mit beiden Membranen 2, 3 fest verbunden ist
und um eine Schwenkachse 20, hier am Gehäuse 15,
schwenkbar gelagert ist. Die Schwenklagerung wird hierbei durch
eine Erhebung 21 erreicht, die vom Gehäuse 15 in Richtung Kopplungsstange 19 absteht
und an der die Kopplungsstange 19 punktförmig oder
linienförmig
zur Anlage kommt und dadurch die Schwenkachse 20 definiert.
Verbindungsstellen 22 bzw. 23, in denen der Kopplungsstab 19 mit
den Membranen 2, 3 fest verbunden ist, sind dabei
so ausgebildet, dass diese sich zur Übertragung von Schwingungen
eignen. Beispielsweise besteht jede Membran 2, 3 aus
einer relativ steifen zentralen Platte 24, die mittels
einer elastischen Halterung 25 an der Leitung 5 bzw.
an den Leitungen 9, 12 gehaltert sind. Grundsätzlich ist
jedoch jede beliebige andere geeignete Membrankonstruktion verwendbar.
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Bei
der hier gezeigten speziellen Variante ist die Schwenkachse 20 zwischen
den Verbindungsstellen 22 und 23 angeord net, so
dass die beiden Membranen 2, 3 bezüglich der
Schwenkachse 20 an gegenüberliegenden Seiten mit dem
Kopplungsstab 19 verbunden sind. Durch diese Bauweise wird
die erwünschte
Phasenverschiebung, insbesondere Phasenumkehr, erreicht. Beispielsweise
erzeugt ein von der Leitung 5 weggerichteter positiver
Schalldruckimpuls eine von der Leitung 5 weggerichtete
Verstellbewegung der Eingangsmembran 2, wodurch der Kopplungsstab 19 folglich
im Uhrzeigersinn um die Schwenkachse 20 verschwenkt. Die
Schwenkverstellung des Kopplungsstabs 19 erzwingt eine
auf die Leitung 5 zu gerichtete Bewegung der Ausgangsmembran 3,
wodurch diese einen auf die Leitung 5 zu gerichteten negativen
Schalldruckimpuls generiert. Ein Wellenberg an der Schallauskopplung 7 entspricht
dabei einem positiven Schalldruckimpuls an der Eingangsmembran 2,
der aufgrund der hier vorgeschlagenen Zwangskopplungseinrichtung 4 an
der Ausgangsmembran 3 einen negativen Schalldruckimpuls
erzeugt, der bei der Schalleiskopplung 8 wieder auf den
Wellenberg der zu bedämpfenden
Frequenz trifft. Zum einen ergibt sich eine Dämpfungswirkung schon dadurch,
dass die Energie zur Erzeugung des phasenverschobenen Gegenschalls
bei der Schallauskopplung 7 bereits aus dem zu bedämpfenden
Schall entzogen wird. Die Druckspitze des Schalldruckimpulses wird
abgebaut. Zum anderen führt
der rückgeführte negative
Schalldruckimpuls zu einem Anstieg des Druckniveaus, was ebenfalls
zur Glättung
der störenden
Druckspitzen beiträgt.
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Damit
die Schalldämpfungsvorrichtung 1 bzw.
deren Zwangskopplungseinrichtung 4 möglichst spielfrei arbeiten
kann, ist hier der Kopplungsstab 19 mit einer Vorspannkraft
beaufschlagt, was z.B. dadurch erreicht wird, dass das Gehäuse 15 entsprechend
weit auf die Schalleingangsleitung 9 und die Schallausgangsleitung 12 aufgesteckt
wird. Hierdurch drückt
das Gehäuse 15 an
der Erhebung 21, also über
die Schwenkachse 20, mit der besagten Vorspannkraft auf
den Kopplungsstab 19. Da sich der Kopplungsstab 19 an
seinen Enden an den Membranen 2, 3 abstützt, kann
der Kopplungsstab 19 die Vorspannkraft auf die beiden Membranen 2, 3 übertragen.
Durch die Federelastizität
der Membranen 2, 3 wird die gesamte Kopplungsanordnung
aus Membranen 2, 3, Kopplungsstab 19 und
Gehäuse 15 spielfrei.
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Bei
der hier gezeigten, kompakten Bauweise sind die beiden Membranen 2, 3 direkt
nebeneinander angeordnet und erstrecken sich dabei in einer gemeinsamen
Ebene. Der Kopplungsstab 19 arbeitet dabei wie eine Wippe.
Die kompakte Bauweise der Schalldämpfungsvorrichtung 1 ermöglicht es
außerdem,
die Schalldämpfungsvorrichtung 1 als
vormontierbare Einheit auszugestalten, die komplett vormontiert
bei einer Aussparung 26, die seitlich an der Leitung 5 ausgebildet
ist, in die Aussparung 26 eingesetzt bzw. an die Leitung 5 angesetzt
werden kann. Ebenso ist es möglich,
die Schalldämpfungsvorrichtung 1 so
weit zu erweitern, dass diese bereits einen Abschnitt der Leitung 5 umfaßt, so dass
die komplett vormontierte Einheit in einen entsprechend aufgetrennten
Abschnitt der Leitung 5 an einer geeigneten Stelle eingesetzt
werden kann.
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Bevorzugt
wird die hier gezeigte Bauweise, bei welcher die Schwenkachse 20 im
wesentlichen mittig zwischen den Verbindungsstellen 22, 23 am Kopplungsstab 19 angeordnet
ist. Zweckmäßig besitzen
auch die Membranen 2, 3 jeweils die gleiche Schwingungscharakteristik.
Auf diese Weise wird erreicht, dass die bei 7 ausgekoppelten
Schwingungen den bei 8 eingekoppelten Schwingungen im Hinblick auf
Frequenz und Amplitude im wesentlichen entsprechen, jedoch hinsichtlich
der Schwingungsphase, z.B. um etwa 180°, gegeneinander verdreht bzw. verschoben
sind.
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Die 2 und 3 zeigen andere Ausführungsformen der Schalldämpfungsvorrichtung 1,
bei denen die Zwangskopplungseinrichtung 4 jeweils ein
Umlenkgestänge 27 aufweist.
Dieses Umlenkgestänge 27 besitzt
einen um die Schwenkachse 20 drehbar gelagerten zentralen
Umlenkhebel 28 sowie zwei Kopplungshebel 29, die
jeweils einenends mit einer der Membranen 2, 3 und
anderenends jeweils mit einem der Enden des Umlenkhebels 28 verbunden sind.
Die Verbindungen zwischen den Kopplungshebeln 29 und den
Membranen 2, 3 und/oder zwischen den Kopplungshebeln 29 und
dem Umlenkhebel 28 sind flexibel oder gelenkig ausgestaltet,
so dass es bei den Drehverstellungen des Umlenkhebels 28 zu keinen
unerwünschten
Verspannungen innerhalb der Zwangskopplungseinrichtung 4 kommt.
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Bei
den Ausführungsformen
der 2 und 3 ist das Umlenkgestänge 27 jeweils
so ausgestaltet, dass über
die Eingangsmembran 2 Druckkräfte und Zugkräfte in das
Umlenkgestänge 27 einleitbar
sind, die dann vom Umlenkgestänge 27 auf
die Aus gangsmembran 3 übertragen
werden. Dabei werden eingehende Druckkräfte in ausgehende Zugkräfte umgewandelt
werden. Ebenso wandelt das Umlenkgestänge 27 eingehende
Zugkräfte
in ausgehende Druckkräfte
um (vergleiche die Pfeile in den 2 und 3).
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Im
Unterschied dazu zeigt 4 eine
Variante zur Ausführungsform
gemäß 1, bei welcher die nach
Art einer Wippe gelagerte Kopplungsstange 19 in der Schwenkachse 20 abgewinkelt
ist. Durch diese Bauweise können
unterschiedliche Winkellagen zwischen den Membranen 2 und 3 realisiert
werden, was z.B. eine verbesserte Anpassung an unterschiedliche
Einbausituationen ermöglicht.
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Die 2 bis 4 zeigen außerdem Besonderheiten der Schalleitungen 9, 12.
In den Varianten der 2 und 3 ist die Schalleingangsleitung 9 jeweils mit
einem eingangsseitigen Resonanzvolumen 36 ausgestattet,
das bei einer bestimmten Frequenz/Frequenzband zu einer intensiven
Anregung der Eingangsmembran 2 führt. Die Schallausgangsleitungen 12 der
Varianten gemäß den 2 bis 4 sind mit einem ausgangsseitigen Resonanzvolumen 37 ausgestattet,
das ebenfalls zu einer Intensivierung der Schallerzeugung an der
Ausgangsmembran 3 führt.
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Die 5 bis 7 zeigen verschiedene Einbausituationen
für die
Schalldämpfungsvorrichtung 1 zur Bedämpfung von
störenden
Geräuschen,
die durch einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine emittiert werden.
Die Leitung 5 bildet somit einen Bestandteil dieses Ansaugtrakts.
In den 5 bis 7 ist durch den Pfeil 6 wieder
die Schallausbreitungsrichtung repräsentiert, während ein Pfeil 30 die
Gasströmungsrichtung
innerhalb des Ansaugtrakts wiedergibt. Der Ansaugtrakt enthält ein Luftfilter 31,
in dem ein Filterelement 32 eine Rohluftseite von einer
Reinluftseite trennt. Entsprechend den Varianten der 5 und 6 kann die Schalldämpfungsvorrichtung 1 reinluftseitig angeordnet
sein. Ebenso ist eine Ausführungsform mit
rohluftseitiger Anordnung der Schalldämpfungseinrichtung 1 möglich, was
in 7 dargestellt ist. Bei
der Variante gemäß 6 ist die Anordnung der Schalldämpfungsvorrichtung 1 so
gewählt,
dass die Schallauskopplung 7 bezüglich der Strömungsrichtung 30 stromab
des Luftfilters 31 erfolgt, während die Schalleinkopplung
zwar reinseitig, jedoch im bzw. am Luftfilter 31 stattfindet.
Die Schalldämpfungsvorrichtung 1 ist
demnach ausgangsseitig an ein Gehäuse des Luftfilters 31 angeschlossen.
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Während bei
den bislang gezeigten Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Schalldämpfungsvorrichtung 1 die
Umwandlung von Schalldruckimpulsen mit Verstellbewegungen der Zwangskopplungseinrichtung 4 an
der Eingangsmembran 2 im wesentlichen symmetrisch zur Umwandlung
von Verstellbewegungen der Kopplungseinrichtung 4 in Schalldruckimpulse
an der Ausgangsmembran 3 erfolgt, zeigt 8 eine Variante, bei welcher die Schallerzeugung
an der Ausgangsmembran 3 unsymmetrisch zur Schallauskopplung
an der Eingangsmembran 2 abläuft. Zu diesem Zweck ist hier der
Umlenkhebel 28 außermittig
um die Schwenkachse 20 verdrehbar gelagert, wodurch sich eine
Amplitudenübersetzung
zwischen den beiden Membranen 2, 3 ausbildet.
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Des
Weiteren kann es bei allen Ausführungsformen
zweckmäßig sein,
die Membranen 2, 3 hinsichtlich ihrer Schwingungscharakteristiken
unterschiedlich auszugestalten. Beispielsweise kann die Ausgangsmembran 3 einen
kleineren Durchmesser aufweisen als die Eingangsmembran 2.
Ebenso ist es möglich,
die Membranen 2, 3 mit unterschiedlichen Federsteifigkeiten
zu lagern. Außerdem
können
die Resonanzvolumina 36, 37 auf unterschiedliche
Frequenzen/Frequenzbänder
abgestimmt sein, um die Dämpfungswirkung
der Schalldämpfungsvorrichtung 1 zu
verbessern.
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Bei
der in 8 gezeigten Ausführungsform entspricht
eine durch einen Pfeil angedeutete Schalleintrittsrichtung 33 einer
ebenfalls durch einen Pfeil angedeuteten Schallaustrittsrichtung 34.
Diese Variante eignet sich zum Einbau in eine Dämpfungsleitung 35,
die im wesentlichen durch die Schalleingangsleitung 9 und
die Schallausgangsleitung 12 gebildet ist.
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Die 9 und 10 zeigen Varianten, bei denen die gasführende Leitung 5 mit
einer solchen Dämpfungsleitung 35 parallel
geschaltet ist, wobei die Dämpfungsleitung 35 im
Unterschied zur gasführenden
Leitung 5 gasdicht abgeschlossen ist und sich daher nur
zur Schallübertragung
eignet. Die Schalleingangsleitung 9 mündet dabei bei 7 in
die Leitung 5 ein und ermöglicht dort die Schallauskopplung.
In entsprechender Weise mündet
die Schallausgangsleitung 12 bei 8 in die Leitung 5 ein,
um dort die Schalleinkopplung zu bewirken. Der sich entsprechend
den Pfeilen 6 in der Leitung 5 ausbreitende Schall
gelangt zum Teil durch die Schalleingangsleitung 9 in die
Schalldämpfungsvorrichtung 1,
erfährt darin
die Phasenumkehr und gelangt über
die Schallausgangsleitung 12 wieder zurück in die Leitung 5. Im
Bereich der Schalleinkopplung 8 trifft der rückgeführte Schall
mit entgegengesetzter Phase auf den nicht abgezweigten Teil des
ursprünglichen
Schalls und bewirkt dort eine Bedämpfung der vorbestimmten Frequenz
bzw. des vorbestimmten Frequenzbandes.
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Bei
der Variante gemäß 10 ist die Dämpfungsleitung 35 parallel
zur Leitung 5 an das Luftfilter 31 angeschlossen,
so dass die Schallauskopplung 8 innerhalb des Luftfilters 31 erfolgt.
Grundsätzlich
sind jedoch auch andere Varianten für die Anordnung der erfindungsgemäßen Schalldämpfungsvorrichtung 1 möglich.
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11 zeigt eine weitere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Schalldämpfungsvorrichtung 1,
bei welcher die Zwangskopplungseinrichtung 4 so ausgebildet
ist, dass sie die Ausgangsmembran 3 gleichphasig zur Eingangsmembran 2 zu
Schwingungen anregt. Erreicht wird dies hier dadurch, dass die Verbindungsstellen 22, 23,
mit denen die Membranen 2, 3 fest mit der Kopplungsstange 19 verbunden
sind, bezüglich
der Schwenkachse 20 auf derselben Seite der Kopplungsstange 19 angeordnet
sind. Durch die unterschiedlichen Radien, welche die Verbindungsstellen 22, 23 bezüglich der
Schwenkachse 20 aufweisen, ergibt sich dabei eine Amplitudenübersetzung
zwischen Eingangsmembran 2 und Ausgangsmembran 3.
Bei dieser Ausführungsform
wird die Hauptdämpfungswirkung
dadurch erreicht, dass sowohl die Eingangsmembran 2 als
auch die Ausgangsmembran 3 den vorbeilaufenden Druckimpulsen
Energie entziehen.
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Die
hier gezeigten Ausführungsformen
sind jeweils für
wenigstens eine vorbestimmte Frequenz bzw. für wenigstens ein vorbestimmtes
Frequenzband fest eingestellt, was insbesondere durch eine geeignete
Abstimmung der Resonanzfrequenz der Membranen 2, 3 bzw.
der Resonanzvolumina 36, 37 erfolgt. Ebenso ist
es möglich,
mittels entsprechender Stellglieder beispielsweise die Schwingungscharakteristik
der Membranen 2, 3 und/oder die Größen der
Resonanzvolumina 36, 37 einstellbar zu machen, um
dadurch die Frequenzen bzw. Frequenzbänder, die mit Hilfe der Schalldämpfungsvorrichtung 1 bedämpft werden
können,
zu variieren.
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Es
ist klar, dass die Begriffe „Eingang" und „Ausgang" nicht starr, sondern
vielmehr auch austauschbar sind, insbesondere im Hinblick auf unterschiedliche
Resonanzen, so dass z.B. auch die Ausgangsmembran 3 zur
Auskopplung von Schalldruck dienen kann, während dann die Eingangsmembran 2 die
Einkopplung des gegenläufigen
Schalls bewirkt.