DE10332611A1

DE10332611A1 - Vorrichtung zur aktiven Beeinflussung der Geräuschemission einer Brennkraftmaschine mit in den Mikrofontragarm integrierter Steuerung

Info

Publication number: DE10332611A1
Application number: DE10332611A
Authority: DE
Inventors: Michael Maryschka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2005-02-17

Abstract

Vorrichtung zur aktiven Beeinflussung der Geräuschemission einer Brennkraftmaschine, umfassend: DOLLAR A - einen Strömungskanal (2) mit einer Eintrittsöffnung (11) für einen Gasmassenstrom, DOLLAR A - einen in einem Lautsprechergehäuse (7) untergebrachten Lautsprecher (1), der im Strömungskanal (2) angeordnet ist, DOLLAR A - ein Mikrofon (21) zum Erfassen der Geräuschemission, wobei das Mikrofon (21) durch eine Trägerstruktur (23, 24) mit dem Lautsprechergehäuse (7) tragend verbunden ist, DOLLAR A - eine Steuereinheit (13), die in einem Gehäuse (17) mit einem Basisgehäuseteil (22) untergebracht ist, wobei elektronische Bauelemente (4) der Steuereinheit (13) jeweils durch Leiter (5; 25) mit dem Lautsprecher (1) und mit dem Mikrofon (21) elektrisch verbunden sind, DOLLAR A - wobei die Trägerstruktur (23, 24) und das Basisgehäuseteil (22) einstückig ausgebildet sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur aktiven Beeinflussung der Geräuschemission einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Dämmung der Geräuschemission eines Kraftfahrzeuges werden schallabsorbierende Materialien verwendet, die den Fahrgastraum gegenüber dem Motor isolieren.
Da ein erheblicher Anteil der Geräusche eines Kraftfahrzeugmotors über das Ansaugsystem des Motors nach außen gelangt, sind auch Konzepte zur Geräuschunterdrückung bekannt, die im Strömungskanal des Ansaugsystems ansetzen, und mittels Expansionskammern oder Helmholtz-Resonatoren die Geräuschpegel dämmen.
Darüber hinaus sind neben diesen passiv wirkenden Maßnahmen aktive Systeme bekannt, die darauf abzielen, im Ansaugrohr des Motors dem Schallfeld ein künstlich erzeugtes Schallfeld zu überlagern, und auf diese Weise eine Absenkung des Geräuschpegels zu erreichen.
Im Gegensatz zu dieser Geräuschabsenkung kann es aber auch gewünscht sein, die Geräuschemission eines Kraftfahrzeugmotors so zu beeinflussen, dass die ausgesendeten Geräusche ei nem vorgegebenen Klangbild möglichst nahe kommen. Beispielsweise kann bei einem KfZ der Wunsch bestehen, das für einen bestimmten Typ eines Motors charakteristische Motorgeräusch stärker hervorzuheben. Darüber hinaus ist denkbar, die Geräuschemission eines Kleinwagens so zu beeinflussen, dass dieser dem Sound eines Sportwagens ähnlich wird.

Ein aktiv arbeitendes Geräuschunterdrückungssystem ist beispielsweise aus der EP 0 884 471 A2 bekannt. Es besteht aus einem Lautsprecher und einem Mikrofon, die im Ansaugstutzen einer Brennkraftmaschine angeordnet sind. Mit Hilfe des Mikrofons misst eine Steuereinheit die durch den Verbrennungsvorgang im Motor verursachte Schallausstrahlung. In Abhängigkeit des Messsignals – gegebenenfalls auch unter Einbeziehung weiterer Motorparameter – erzeugt die Steuereinheit Ansteuersignale für den Lautsprecher, so dass die Membran des Lautsprechers ein Sekundärschallfeld aussendet, das sich dem primären Geräuschschallfeld des Motors überlagert und den emittierten Geräuschpegel senkt. Das Mikrofon ist an einem vom Lautsprechergehäuse getrennten korbförmigem Trägerteil befestigt. Da die Steuereinheit vor mechanischen Einwirkungen und Feuchtigkeit durch ein Gehäuse geschützt werden muss, sind Durchführungen für die Leitungen zum Mikrofon und zum Lautsprecher erforderlich, was entsprechend aufwendig und störanfällig ist.

Zu Ansteuerung des Lautsprechers ist je nach Zielsetzung und Motortyp eine Lautsprecheransteuerleistung von etwa 10 bis 50 Watt erforderlich. Da ein Kfz-Steuergerät rauen Umweltbedingung, wie Temperaturschwankungen zwischen –40 Grad Celsius und Vibrationsbeschleunigungen von über 30 g, ausgesetzt ist, besteht einerseits die Gefahr, dass diese Gehäusedurchführungen versagen bzw. die elektronischen Bauelemente im Gehäuse mit einer unzulässig hohen Betriebstemperatur betrieben werden. Beides kann die Zuverlässigkeit des Systems beeinträchtigen.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur aktiven Beeinflussung der Geräuschemission einer Brennkraftmaschine anzugeben, die kostengünstig herstellbar ist und die eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß besteht die Trägerstruktur und das Basisgehäuseteil aus einem Stück, was die Herstellung vereinfacht. Der Kostenvorteil tritt insbesondere dann hervor, wenn die Trägerstruktur und das Basisgehäuseteil materialeinheitlich und ineinander übergehend ausgebildet sind.

Günstig ist eine Ausbildung, bei der das Gehäuse die Trägerstruktur integriert ist. Diese Integration kann vorteilhaft so realisiert sein, dass die Trägerstruktur aus einem am Basisgehäuseteil angeformten ersten Arm, der zwischen Mikrofon und Basisgehäuseteil eine tragende Verbindung herstellt, und aus einem zweiten Arm, der zwischen Basisgehäuseteil und Lautsprechergehäuse eine tragende Verbindung herstellt, besteht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Trägerstruktur und das Basisgehäuseteil materialeinheitlich und ineinander übergehend ausgebildet.

Die Herstellung der tragenden Struktur kann kostengünstig durch Spritzgießen aus einem polymeren Werkstoff erfolgen.

Hierbei ist von besonderem Vorteil, wenn die elektrischen Leiter durch polymere Verfestigung des Werkstoffs im ersten bzw. zweiten Arm eingebettet sind. Dadurch entfallen sonst übliche Steckeinrichtung für die elektrischen Verbindungsleitungen. Die Leiter sind durch die Einbettung im Kunststoff vor mechanischen Einwirkungen sehr gut geschützt.

Hinsichtlich einer guten Wärmeabfuhr ist es von Vorteil, wenn die elektronischen Bauelemente auf einer Bauteilleiterplatte angeordnet sind und zumindest ein zu kühlendes Bauelement mit einem Kühlkörper wärmeleitend verbunden ist.

Unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten hat es sich hierbei bewährt, wenn der Kühlkörper zumindest teilweise von polymerem Werkstoff umspritzt ist und Kühlrippen aufweist, die durch das Basisgehäuseteil geführt sind und zumindest teilweise in den Außenraum ragen. Dadurch wird der Kühlkörper integraler Bestandteil des Basisgehäuses. Eine effiziente Kühlung senkt die Betriebstemperatur der Bauelemente und damit deren Ausfallrate.

Zweckmäßiger weise ist der zweite Arm mit einem zum Lautsprecher weisenden Endstück ringförmig fortgesetzt. Die mechanische Verbindung zum Lautsprechergehäuse kann dann durch Klemmen zwischen dem Korb des Lautsprechers und dem Rand des Lautsprechergehäuses erfolgen. Die Montage im Saugrohr eines Luftansaugsystems ist dadurch einfach möglich.

Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigt:
1 eine erste Ausführungsform der Erfindung in einer abgerissenen Schnittzeichnung.
2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in einer abgerissenen Schnittzeichnung.
Ausführung der Erfindung
In den 1 und 2 ist jeweils ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Schnittzeichnung dargestellt. Erfindungsgemäß ist in beiden Ausführungsformen die Trägerstruktur 23, 24, die das Mikrofon 21 hält mit dem Gehäuse der Steuereinheit 13 aus einem Stück gefertigt. In den 1 und 2 tragen Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion dieselben Bezugszeichen.
Die 1 zeigt den Lautsprecher 1, der in einem Gehäuse 7 in einem Saugrohr 12 einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Bei Betrieb der Brennkraftmaschinen strömt Luft aus dem Außenraum 10 in den Strömungskanal 2. Im Strömungskanal 2 wird dem Luftstrom Brennstoff zugesetzt. Die Brennkraftmaschine selbst und die Brennstoffmischeinrichtung ist in den Figuren nicht näher dargestellt. Ein kegelstumpfförmiger Abschnitt des Lautsprechergehäuses 7 ragt in das Saugrohr 12. Das Saug rohr 12 ist im Mündungsbereich der Eintrittsöffnung 11 glockenförmig erweitert. Das Gehäuse 7 umschließt die Rückseite 6 des Lautsprechers 1 und ist konzentrisch zu einer Mittelachse 14. Im Saugrohr 12 wird durch das Lautsprechergehäuse 7 ein in Richtung SR durchströmter Ringspalt 18 ausgebildet.
Der Rand 9 des Gehäuses 7 bildet mit der ringförmigen Fläche an der Rückseite 6 des Lautsprecherkorbes einen Dichtspalt. Wie aus 1 und 2 leicht erkennbar ist, ist im zusammengebauten Zustand dieser Dichtspalt durch Dichtung 19 verschlossen. Die Dichtung 19 liegt in einer umlaufenden Nut 20, die im Rand 9 des Gehäuseteils 7 vorgesehen ist.
Um bei Betrieb der Brennkraftmaschine auftretende Geräusche zu beeinflussen, wird in der Abstrahlrichtung AR durch Anregung der Membran 3 des Lautsprechers 1 ein Schallfeld abgestrahlt. Dieses Schallfeld überlagert sich der Strömung im Saugrohr 12. Je nach Phasenlage der induzierten Schallwellen kommt es durch Interferenz zu Verstärkung bzw. Abschwächung der augenblicklichen Schallamplitudenwerte.
Die Strömungsrichtung des Gasmassenstroms ist durch den Pfeil SR bezeichnet. Das Saugrohr 12 und das Gehäuse 7 ist einteilig und materialeinheitlich z.B. in Spritzgusstechnik aus Kunststoff hergestellt.
Die Ansteuerung der Membran 3 des Lautsprechers 1 erfolgt durch Steuersignale der Steuereinheit 13, die im Gehäuse 17 untergebracht ist. Die Steuersignale werden von elektronischen Bauelemente bereitgestellt, die auf einer Bauteilleiterplatte 26 befestigt sind. Die Geräuschmessungssignale des Mikrofons 21 werden durch Leiter 5 und ggf. vorhandene Steck verbinder 30 zur Platine 26 übertragen. Die Steuerschaltung auf der Platine erzeugt Steuersignale die ausgangsseitig durch Leiter 25 und ggf. vorhandene Steckverbinder 30 zum Lautsprecher 1 übertragen werden. Wie aus 1 und 2 gezeigt, bilden die Arme 23 und 24 mechanische Verbindungen zwischen dem Basisgehäuseteil und Mikrofon 21 und Lautsprecher 1. Gleichzeitig bilden sie aber auch eine Kabelführung für die elektrischen Leiter 5 und 25: Der Leiter 5 ist durch polymere Verfestigung im ersten Arm 23 eingebettet, der Leiter 25 verläuft entsprechend eingebettet in Arm 24. Die Einbettung erfolgt bei der Herstellung des Spritzgussteils durch Einlegen der Leiter 5 bzw. 25 in die Kavität des Spritzgusswerkzeuges. Dies senkt die Herstellungskosten für die Mikrofonhalterung. Gleichzeitig verbessert sich die Zuverlässigkeit des Systems, da störanfällige Gehäusedurchführungen wegfallen.
Ein Kühlkörper 15 leitet Wärme von einem oder von mehreren dieser Bauelemente 4 in den Außenraum 10. Eine Kühlrippe 16 des Kühlkörpers 15 ist durch eine Ausnehmung 29 im Basisgehäuseteil 22 durchgeführt. Selbstverständlich kann der Kühlkörper 15 mehrere Kühlrippen aufweisen, die jeweils durch zugeordnete Ausnehmungen 29 im Gehäuse 7 geführt sind.

Claims

Vorrichtung zur aktiven Beeinflussung der Geräuschemission einer Brennkraftmaschine, umfassend: – einen Strömungskanal (2) mit einer Eintrittsöffnung (11) für einen Gasmassenstrom, – einen in einem Lautsprechergehäuse (7) untergebrachten Lautsprecher (1), der im Strömungskanal (2) angeordnet ist, – ein Mikrofon (21) zum Erfassen der Geräuschemission, wobei das Mikrofon (21) durch eine Trägerstruktur (23, 24) mit dem Lautsprechergehäuse (7) tragend verbunden ist, – eine Steuereinheit (13), die in einem Gehäuse (17) mit einem Basisgehäuseteil (22) untergebracht ist, wobei elektronische Bauelemente (4) der Steuereinheit (13) jeweils durch Leiter (5; 25) mit dem Lautsprecher (1) und mit dem Mikrofon (21) elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (23, 24) und das Basisgehäuseteil (22) einstückig ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (23, 24) aus einem am Basisgehäuseteil (22) angeformt ersten Arm (23), der zwischen Mikrofon (21) und Basisgehäuseteil (22) eine tragende Verbindung herstellt und aus einem zweiten Arm (24), der zwischen Basisgehäuseteil (22) und Lautsprechergehäuse (7) eine tragende Verbindung herstellt, gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (23, 24) und das Basisgehäuseteil (22) materialeinheitlich und ineinander übergehend ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (23, 24) und das Basisgehäuseteil (22) durch Spritzgießen aus einem polymeren Werkstoff hergestellt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (5; 25) durch polymere Verfestigung des Werkstoffs im ersten Arm (23) bzw. im zweiten Arm (24) eingebettet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die elektronischen Bauelemente (4) auf einer Bauteilleiterplatte (26) angeordnet sind und zumindest ein zu kühlendes Bauelement (4) mit einem Kühlkörper (15) wärmeleitend verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (15) zumindest teilweise von polymerem Werkstoff umspritzt ist und Kühlrippen (16) aufweist, die durch das Basisgehäuseteil (22) geführt sind und zumindest teilweise in den Außenraum (10) ragen.
Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Arm (24) mit einem zum Lautsprecher weisenden Endstück (27) ringförmig fortgesetzt ist und am Gehäuserand (9) des Lautsprechergehäuses (7) festgelegt ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Basisgehäuseteil (22) und ein Gehäusedeckelteil (28) einen etwa quaderförmiger Innenraum (8) einschließen und die Steuereinheit (13) in diesem Innenraum (8) angeordnet ist.
Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (2) durch ein Saugrohr eines Luftansaugsystems der Brennkraftmaschine gebildet ist.