DE10352704A1 - Vorrichtung zur Geräuschübertragung in einem Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine - Google Patents
Vorrichtung zur Geräuschübertragung in einem Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine Download PDFInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung zur Geräuschübertragung in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine umfasst ein Gehäuse, in dem eine Trennwand zur Aufteilung des Gehäuseinnenraumes in einen Schalleintrittsraum und einen Schallaustrittsraum angeordnet ist, zwischen denen sich ein Schwingungselement erstreckt. Weiterhin ist ein Aktuator zur veränderlichen Einstellung des Schwingungsverhaltens des Schwingungselementes vorgesehen, wobei der Aktuator ein Bauteil der Vorrichtung als Funktion einer Zustands- oder Betriebsgröße der Brennkraftmaschine beaufschlagt.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Geräuschübertragung in einem Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- In der Druckschrift
DE 102 12 257 A1 wird eine Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug beschrieben, welche dazu dient, das Geräuschniveau und die Geräuschcharakteristik im Fahrzeuginnenraum in Abhängigkeit des aktuellen Zustandes der Brennkraftmaschine zu gestalten. Hierdurch sollen dem Fahrer trotz der Dämmung des Fahrgastinnenraumes akustische Eindrücke vom Motor des Fahrzeuges übermittelt werden, was insbesondere bei Sportwägen als wichtige sensorische Wahrnehmung angesehen wird. - Die in der
DE 102 12 257 A1 beschriebene Vorrichtung zur Geräuschübertragung umfasst ein Gehäuse, welches über eine Trennwand zweigeteilt ist, wobei ein erster Raum mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbunden und mit dem im Ansaugtrakt herrschenden Druck beaufschlagt ist und der zweite, durch die Trennwand separierte Raum über eine Verbindungsleitung mit der Fahrgastzelle verbunden ist. Zur Druckübertragung zwischen den beiden durch die Trennwand separierten Räumen ist ein sich in beide Räume erstreckendes Schwingungselement vorgesehen, wel ches als eine um eine Achse schwenkbar gelagerte Klappe ausgeführt ist, deren einer Teil in dem mit dem Ansaugtrakt kommunizierenden Raum und deren anderer Teil in dem mit der Fahrgastzelle kommunizierenden Raum verschwenkbar ist. Der mit dem Ansaugtrakt verbundene Raum wird mit dem Druck der Ansaugluft beaufschlagt, wobei dynamische Druckschwankungen im Ansaugtrakt auf diesen Klappenteil übertragen werden. Aufgrund der schwenkbeweglichen Lagerung der Klappe werden die Klappenbewegungen auf den separaten Raum übertragen, der jedoch aufgrund der Trennwand nicht mit dem Überdruck des Ansaugtraktes beaufschlagt wird, so dass lediglich die dynamischen Druckschwankungen wirksam werden, die in die Fahrgastzelle weitergeleitet werden und dort das gewünscht Geräusch erzeugen. - Es handelt sich bei der beschriebenen Vorrichtung um ein passives System, welches eine Geräuschbeeinflussung nur in eng gesteckten Grenzen im Rahmen konstruktiver Anpassungen ermöglicht. Weiterführende Geräuschanpassungen erfordern dagegen sehr aufwändige elektronische Verstärkungen und Modulationen.
- Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine konstruktiv einfach aufgebaute Vorrichtung zur Geräuschübertragung in einem Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine zu schaffen, die im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine eine Anpassung des zu übertragenden Geräusches ermöglicht.
- Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Geräuschübertragung in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine umfasst in einem Gehäuse eine Trennwand, wodurch der Gehäuseinnenraum in zwei Teilräume unterteilt wird, bei denen es sich um einen Schall eintrittsraum und einen Schallaustrittsraum handelt. Der Schalleintrittsraum ist mit einem der Brennkraftmaschine zugeordneten Aggregat verbunden – bei dem es sich in einer vorteilhaften Ausführung um den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine handelt -, wohingegen an den Schallaustrittsraum ein Schallübertragungskanal angeschlossen ist, der im Fahrgastraum oder in einer für die Übertragung in den Fahrgastraum günstigen Position mündet. Zwischen dem Schalleintrittsraum und dem Schallaustrittsraum erstreckt sich ein Schwingungselement, welches durch die Druckschwankungen im Schalleintrittsraum zu Schwingungen angeregt wird und diese Schwingungen auf den Schallaustrittsraum überträgt, welche sich dann in den Fahrgastraum ausbreiten können. Die Trennwand zwischen Schalleintrittsraum und Schallaustrittsraum hat eine Druckentkopplung zwischen diesen beiden Teilräumen in Bezug auf den Basisdruck zur Folge, was den Vorteil hat, dass ein eventuell im Schalleintrittsraum herrschendes Überdruckniveau nicht auf den Schallaustrittsraum übertragen wird, in welchem üblicherweise Normal-Druckverhältnisse vorherrschen.
- Zur Beeinflussung der Geräuschcharakteristik ist ein einstellbarer Aktuator vorgesehen, welcher ein Bauteil der Vorrichtung zur Geräuschübertragung im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit mindestens einer Zustands- oder einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine beeinflusst. Auf diese Weise kann im laufenden Betrieb das Schwingungsverhalten des Schwingungselementes verändert werden, was einer direkten oder indirekten Beeinflussung der Federsteifigkeit des Schwingungselementes entspricht. Beispielsweise kann mithilfe des Aktuators das Volumen des Gehäuseinnenraumes, insbesondere des Schallaustrittsraumes verändert werden. Das veränderte Gasvolumen im Schallaustrittsraum wirkt sich unmittelbar auf das Schwingungsverhalten des Schwingungselementes aus, wobei ein kleineres Gasvolumen einer erhöhten Federsteifigkeit mit höhe rer Eigenfrequenz und ein größeres Gasvolumen einer verringerten Federsteifigkeit mit kleinerer Eigenfrequenz entspricht. Die veränderte Federsteifigkeit führt zu einer veränderten Geräuschcharakteristik des zu übertragenden Geräusches.
- Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung des Schwingungsverhaltens besteht darin, die Drehsteifigkeit der zweckmäßig schwenkbar gelagerten Schwingungsklappe unmittelbar zu beeinflussen, beispielsweise durch Beaufschlagung der Schwenkachse des Schwingungselementes. Dies kann beispielhaft durch eine Veränderung der Schwingungsmasse über eine Betätigung eines Aktuators erfolgen. Möglich ist auch eine Änderung in der Dämpfung des Schwingungselementes, wodurch ebenfalls das Schwingungsverhalten beeinflussbar ist.
- Als Zustands- oder Betriebsgröße der Brennkraftmaschine, die der veränderlichen Einstellung des Schwingungsverhaltens des Schwingungselementes zugrunde gelegt wird, kommt zweckmäßig die Motordrehzahl der Brennkraftmaschine in Frage. Durch die Anpassung des Schwingungsverhaltens als Funktion der Motordrehzahl kann im Vergleich zu bisher üblichen, ausschließlich passiv agierenden Systemen eine Geräuschverstärkung bzw. geänderte Soundcharakteristik erzeugt werden. Zusätzlich oder alternativ zur Motordrehzahl können auch sonstige Zustands- oder Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden, beispielsweise die Motorlast.
- Der oder die Aktuatoren zur veränderlichen Einstellung des Schwingungsverhaltens kann bzw. können hydraulisch, pneumatisch, elektrisch, mechanisch oder in sonstiger Weise veränderlich einzustellen sein. Möglich ist insbesondere eine unmittelbare Kopplung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Aktuator, beispielsweise durch eine Druckbeaufschlagung des Aktuators mit dem Druck aus dem Ansaugtrakt oder aus dem Abgasstrang. Auf diese Weise bezieht der Aktuator seine Stellenergie unmittelbar von der Brennkraftmaschine bzw. einem der Brennkraftmaschine zugeordneten Aggregat. Grundsätzlich ist aber auch eine von der Brennkraftmaschine separate Antriebsquelle für den Aktuator möglich.
- Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in der eine Vorrichtung zur Geräuschübertragung in einem Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine schematisch dargestellt ist.
- Die Vorrichtung
1 dient zur Geräuschübertragung der modulierten Motorgeräusche einer Brennkraftmaschine2 in einen Fahrgastraum4 eines Kraftfahrzeuges. Mithilfe der Vorrichtung1 soll im Fahrgastraum4 ein charakteristischer Motorsound erzeugt werden. - Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung
1 über eine Druckübertragungsleitung5 mit dem Ansaugtrakt3 der Brennkraftmaschine2 verbunden, über den in Pfeilrichtung7 Verbrennungsluft den Zylindern der Brennkraftmaschine2 zuzuführen ist. Aufgrund der Kopplung zwischen der Vorrichtung1 und dem Ansaugtrakt3 werden die im Ansaugtrakt herrschenden Druckverhältnisse auch auf einen Teilraum im Gehäuseinneren der Vorrichtung1 übertragen. - Gemäß einer alternativen Ausführung ist es auch möglich, den Druck aus dem Abgasstrang
8 der Brennkraftmaschine zur Geräuschübertragung der Vorrichtung1 zuzuführen. - Auf der Ausgangsseite der Vorrichtung
1 ist diese über einen Schallübertragungskanal6 mit dem Fahrgastraum4 verbunden. Ü ber den Schallübertragungskanal6 werden Schallwellen in den Fahrgastraum4 eingeleitet. - Die Vorrichtung
1 umfasst ein Gehäuse9 , dessen Gehäuseinnenraum über eine Trennwand10 in einen Schalleintrittsraum11 , der über die Druckübertragungsleitung5 mit dem Ansaugtrakt3 verbunden ist, und einen Schallaustrittsraum12 unterteilt ist, der über den Schallübertragungskanal6 mit dem Fahrgastraum4 verbunden ist. Die Trennwand10 bewirkt eine druckdichte Entkopplung zwischen dem Schalleintrittsraum11 und dem Schallaustrittsraum12 . - Zwischen dem Schalleintrittsraum
11 und dem Schallaustrittsraum12 erstreckt sich ein Schwingungselement13 , das in Höhe der Trennwand10 um eine gedachte oder tatsächliche Schwenkachse14 schwenkbar gelagert ist, so dass das Schwingungselement13 in Pfeilrichtung15 hin und her verschwenken kann. Zur Realisierung der Druckentkopplung zwischen den Räumen11 und12 ist im Bereich der Schwenkachse14 ein Dichtungselement16 angeordnet, wodurch der Spalt zwischen der Schwenkachse14 und den angrenzenden Wandbereichen der Trennwand10 abgedichtet wird. Des Weiteren ist ein Dichtungsteil17 zwischen der radialen Außenkante des Schwingungselementes13 und der angrenzenden Innenwand des Gehäuses9 sowohl im Bereich des Schalleintrittsraumes11 als auch im Bereich des Schallaustrittsraumes12 vorgesehen, welches insbesondere als umlaufender Dichtring ausgebildet ist. - Das als Schwingungsklappe ausgeführte Schwingungselement
13 unterteilt gemeinsam mit dem Dichtungsteil17 sowohl den Schalleintrittsraum11 als auch den Schallaustrittsraum12 in jeweils zwei Teilbereiche. In den in den Schalleintrittsraum11 einragenden Abschnitt des Schwingungselementes13 ist eine Ausgleichsöffnung18 eingebracht, über die ein zumindest teilweiser Druckausgleich zwischen den beiden Teilräumen des Schalleintrittsraumes11 ermöglicht ist. Der unmittelbar über die Druckübertragungsleitung5 mit dem Ansaugtrakt3 verbundene Abschnitt des Schalleintrittsraumes11 wird mit dem identischen Druck beaufschlagt, der auch im Ansaugtrakt3 herrscht. Dieser Druck setzt sich zusammen aus einem ein Basisniveau kennzeichnenden Druckanteil und einen dem Basisdruck überlagerten, dynamischen Anteil, wobei der dynamische Anteil durch die Ansaugvorgänge der einzelnen Zylinder verursacht wird und somit mit der Motorfrequenz korreliert. Auch der Basisanteil ändert sich im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine, besitzt jedoch nicht die hochfrequenten Schwingungsanteile des dynamischen Anteils. - Eine korrespondierende Öffnung ermöglicht die Ausbreitung des Basisdrucks in den der Druckübertragungsleitung
5 abgewandten Teil des Schalleintrittsraums11 . Ein Ausgleich der dynamischen Druckanteile zwischen den beiden Bereichen des Schalleintrittsraums11 wird durch die Festlegung des Öffnungsquerschnittsverhindert. - Da zu beiden Seiten des Schwingungselementes
13 im Schalleintrittsraum11 der gleiche Basisdruck herrscht, wird das Schwingungselement nur durch die Druckschwankungen im dynamischen Anteil zu Schwingungen angeregt und beginnt in Pfeilrichtung15 um seine Schwenkachse14 zu verschwenken. Im Schallaustrittsraum12 führt dies ebenfalls zu Druckschwankungen, die über den Schallübertragungskanal6 in den Fahrgastraum4 geleitet werden und dort als charakteristisches Geräusch wahrgenommen werden. - Zur Beeinflussung des charakteristischen Geräusches sind Aktuatoren
19 und20 vorgesehen, über die das Schwingungsverhalten des Schwingungselementes13 als Funktion einer charakteristischen Zustands- oder Betriebsgröße der Brennkraftmaschine, insbesondere der Motordrehzahl variiert werden kann. Der Aktuator19 beeinflusst unmittelbar die Schwenkachse14 des Schwingungselementes und ist in der Lage, die Federsteifigkeit und/oder die Dämpfungscharakteristik des Schwingungselementes13 zu verändern. So wird insbesondere mit ansteigender Motordrehzahl eine höhere Federsteifigkeit und/oder eine geringere Dämpfung eingestellt. - Über einen weiteren Aktuator
20 kann eine Wandung21 des Gehäuses9 der Vorrichtung in Pfeilrichtung22 verschoben werden. Die Wandung21 begrenzt den Schallaustrittsraum12 auf der dem Schallübertragungskanal6 abgewandten Seite des Schwingungselementes. Bei einer Verschiebung der Wandung21 wird das Volumen des Schallaustrittsraumes12 verändert, wodurch ebenfalls das Schwingungsverhalten des Schwingungselementes beeinflusst werden kann. Bei einer Volumenverringerung wird die Eigenfrequenz des Schwingungselementes13 erhöht, bei einer Volumenvergrößerung wird dagegen die Eigenfrequenz herabgesetzt. - Die Aktuatoren werden direkt oder indirekt als Funktion einer Zustands- und Betriebsgröße der Brennkraftmaschine verstellt. Bei einer direkten Kopplung ist es möglich, die Stellenergie, welche für die Einstellung eines Aktuators erforderlich ist, unmittelbar von der Brennkraftmaschine bzw. einem der Brennkraftmaschine zugeordneten Aggregats zu beziehen. Im Ausführungsbeispiel ist dies über eine Verbindungsleitung
23 symbolisch dargestellt, welche den Aktuator20 , der die Wandung21 verschiebt, mit dem Ansaugtrakt3 verbindet. Der Druck im Ansaugtrakt3 wird in diesem Ausführungsbeispiel für die Verstellung des Aktuators herangezogen.
Claims (11)
- Vorrichtung zur Geräuschübertragung in einem Kraftfahrzeug mit Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (
9 ), in dem eine Trennwand (10 ) zur Aufteilung des Gehäuseinneren in einen Schalleintrittsraum (11 ) und einen Schallaustrittsraum (12 ) angeordnet ist, wobei der Schalleintrittsraum (11 ) mit einem der Brennkraftmaschine (2 ) zugeordneten Aggregat verbunden ist und der Schallaustrittsraum (12 ) mit dem Fahrgastraum (4 ) in Verbindung steht, und mit einem Schwingungselement (13 ), welches sich zwischen dem Schalleintrittsraum (11 ) und dem Schallaustrittsraum (12 ) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktuator (19 ,20 ) zur veränderlichen Einstellung des Schwingungsverhaltens des Schwingungselements (13 ) vorgesehen ist, wobei der Aktuator (19 ,20 ) ein Bauteil der Vorrichtung als Funktion einer Zustands- oder Betriebsgröße der Brennkraftmaschine (2 ) beaufschlagt. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mithilfe des Aktuators (
20 ) das Volumen des Gehäuseinneren einstellbar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mithilfe des Aktuators (
20 ) das Volumen des Schallaustrittsraums (12 ) einstellbar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandung (
21 ) des Gehäuses (9 ) mithilfe des Aktuators (20 ) veränderlich einstellbar ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungselement (
13 ) als eine schwenkbar gelagerte Schwingungsklappe ausgebildet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mithilfe des Aktuators (
19 ) die Drehsteifigkeit der Schwingungsklappe veränderlich einstellbar ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (
19 ,20 ) als Funktion der Motordrehzahl der Brennkraftmaschine (2 ) einstellbar ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (
19 ,20 ) von dem Druck des Ansaugtraktes (3 ) und/oder des Abgasstranges (8 ) der Brennkraftmaschine (2 ) beaufschlagt ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem in den Schalleintrittsraum (
11 ) einragenden Abschnitt des Schwingungselements (11 ) eine Ausgleichsöffnung (18 ) eingebracht ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schwingungselement (
13 ) und der angrenzenden Gehäuseinnenwand ein Dichtungsteil (17 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalleintrittsraum (
11 ) mit dem Ansaugtrakt (3 ) der Brennkraftmaschine (2 ) verbunden ist.
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