DE19755750A1 - Einrichtung zur Verminderung des Geräuschpegels in Motorräumen von Fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verminderung des Geräuschpegels in Motorräumen von Fahrzeugen unter Verwendung eines Resonators.

Aus der DE 195 29 440 A1 ist bereits ein Schall-Absorber bekannt geworden, der als Resonatoren wirkende Hohlkammern aufweist und bspw. als Motorraumabdeckung einsetzbar ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Verminderung des Geräuschpegels in Motorräumen von Fahrzeugen unter Verwendung eines Resonators schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Es wird vorgeschlagen, als Resonator ein einseitig geschlossenes Rohr zu verwenden. Ein derartiger Resonator, auch als Lambda-Viertel-Rohr bezeichnet, ist bei guten Dämpfungseigenschaften einfach aufgebaut; seine Eigenfrequenz ist von der Länge des Rohres abhängig. Mit einem solchen Rohr kann ein im Vergleich zum Stand der Technik größeres Volumen und damit eine niedrigere Eigenfrequenz erreicht werden, so daß die besonders störenden tieferen Frequenzbereiche wirkungsvoll bedämpfbar sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So wird vorgeschlagen, das Rohr innerhalb eines Rahmens einer den Motorraum abschließenden Haube anzuordnen. Da ein solcher Rahmen regelmäßig aus langgestreckten Profilen besteht, läßt sich hiermit in besonders einfacher Weise und mit geringem baulichem Aufwand ein Rohr mit der notwendigen Länge, z. B. im Bereich von 600 mm, unterbringen. Eine Öffnung des Rohres sollte vorzugsweise im Bereich eines Schwingungsmaximums angeordnet sein; auch hier bietet der üblicherweise diagonale Verlauf des Rahmens ausreichend Möglichkeiten für eine Anordnung der Öffnung.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die Eigenfrequenz des Resonators einstellbar zu halten. Ein derartiger Resonantor kann durch Verstellung seiner Eigenfrequenz so eingestellt werden, daß die aktuell störendste Frequenz, die sich je nach Betriebsbedingung des Fahrzeuges verändert, am stärksten gedämpft wird. Dadurch, daß der Resonator exakt auf diese zu dämpfende Frequenz abgestimmt ist, kann für den Resonator im Vergleich zu einem nicht einstellbaren Resonator ein kleineres Volumen verwendet werden, da der Dämpfungs-Wirkungsgrad des Resonators stets maximal ist.

Weiter wird vorgeschlagen, die Steuerung der Eigenfrequenz des Resonators abhängig von einer Drehzahl einer das Fahrzeug antreibenden Antriebsmaschine vorzunehmen. Dieser Weiterbildung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die störendste Eigenfrequenz im Fahrzeug-Motorraum in der Regel durch die Antriebsmaschine angeregt ist. Eine derartige Steuerung erfordert nur geringen Aufwand, da das Drehzahlsignal ohne großen Aufwand zur Verfügung zu stellen ist.

Um einen Resonator mit einstellbarer Eigenfrequenz zu erhalten wird vorgeschlagen, ein einseitig geschlossenes Rohr veränderbarer Länge zu verwenden. Die Einstellung der Länge kann mit geringem baulichen Aufwand dadurch erfolgen, daß im Rohr ein verschiebbar gelagerter Kolben vorgesehen ist.

Wird ein derartiger Kolben in einem beidseitig geöffneten Rohr angeordnet, so ergeben sich zwei miteinander gekoppelte Resonanzsysteme: eine mit Hilfe des Kolbens vorgenommene Einstellung der Eigenfrequenz des ersten Resonanzsystemes bewirkt gleichzeitig eine Veränderung der Eigenfrequenz des zweiten Resonanzsystemes. Dennoch ist hiermit der Vorteil verbunden, daß ohne baulichen Aufwand ein zweites, zusätzliches Resonanzsystem geschaffen ist.

Wird alternativ hierzu der Kolben in einem einseitig geöffneten Rohr angeordnet, so kann die Verstellung des Kolbens dadurch erfolgen, daß ein zwischen dem abgeschlossenen Ende des Rohres und dem Kolben gebildeter Raum druckbeaufschlagbar und so der Kolben verschiebbar ist.

Zur Ausbildung des Resonators wird schließlich vorgeschlagen, den Resonator durch zwei Halbschalen zu bilden. Hierbei wird die erste Halbschale durch den Rahmen gebildet, während die zweite Halbschale durch eine am Rahmen befestigte Verkleidung die gebildet ist.

Die Erfindung ist nachstehend anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine Skizze für die Anordnung von Resonanzrohren in einem Fahrzeug-Motorraum,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel der Einzelheit X nach der Fig. 2,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Einzelheit X nach der Fig. 2,

Fig. 5 ein erstes, einseitig geöffnetes Resonanzrohr steuerbarer Länge und

Fig. 6 ein zweites, beidseitig geöffnetes Resonanzrohr steuerbarer Länge.

Fig. 1 zeigt skizzenhaft eine Motorhaube 20, die einen Motorraum eines nicht näher dargestellten Fahrzeuges abschließt. Die Motorhaube 20 weist innenseits ein Verstärkungsgerippe 21 auf, das mit zwei diagonal verlaufenden Hohlprofilen 22, 23 sowie einem umlaufenden Hohlprofil 24 versehen ist.

Innerhalb der diagonal verlaufenden Hohlprofile 22, 23 sind zwei Resonatoren 1 angeordnet. Wie im Schnitt nach Fig. 2 gezeugt bestehen die Resonatoren 1 jeweils aus einem Rohr 2, das endseits mittels einer Bodenplatte 4 verschlossen ist. Am anderen Ende des Rohres 2 ist eine Öffnung 5 gebildet.

Das für die absorbierenden Eigenschaften des Resonators 1 wesentliche Maß ist die Länge L1 zwischen der Bodenplatte 4 und der Öffnung 5. Die Eigen- oder Wirkfrequenz, d. h. die am höchsten bedämpfte Frequenz des Resonanzsystemes 1, ist in erster Näherung von der Länge L1 abhängig. Die Länge L1 ergibt sich aus der Auslöschung der rücklaufenden Welle in Abhängigkeit zur Wellenlänge nach folgender Gleichung:

L1 = c/4×FR

mit
c: Schallgeschwindigkeit der Luft in Abhängigkeit von der Temperatur
FR: Wirkfrequenz.

Die Öffnungen 5 befinden sich hierbei im vorderen Bereich des Motorraumes, wo bei der dem Ausführungsbeispiel zugrundeliegenden Antriebsmaschine die größte Schallamplitude im Motorraum herrscht.

Fig. 2 zeigt in einem Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 nochmals die Anordnung des Verstärkungsgerippes 21 sowie der Hohlprofile 22 und 24 auf.

Ein erstes Ausführungsbeispiel des Hohlprofiles 22 mit dem Rohr 2 ist in Fig. 3 im Schnitt dargestellt. Das gezeigte Rohr 2 besteht aus 2 Halbschalen. Die erste Halbschale 25 wird dabei vom ersten Hohlprofil 22 gebildet, während die zweite Halbschale 26 als Verkleidungsteil ausgebildet ist. Dabei ist das Verkleidungsteil 26 über Verbindungselemente 27 mit dem Hohlprofil 22 verbunden; in gleicher Weise ist selbstverständlich auch eine Verbindung durch Kleben, Schweißen u.ä. möglich. Die zweite Halbschale 26 kann sich dabei nur über die benötigte Länge L1 - hier ca. 600 mm - erstrecken oder das Hohlprofil 22 über dessen gesamte Länge abdecken. Grundsätzlich ist es aber möglich, an jedem der Hohlprofile 22, 23 als Resonatoren 1 ausgebildete Rohre 2 unterschiedlicher Länge L1 und damit unterschiedlicher Eigenfrequenz FR anzuordnen, wobei hierzu mehrere Verkleidungsteile 26 oder jeweils ein einziges Verkleidungsteil 26 vorgesehen sein kann, das dann entsprechend eine Mehrzahl von Bodenplatten 4 und Öffnungen 5 aufweist.

Wie in einem zweiten Ausführungsbeispiel des Hohlprofiles 22 mit dem Rohr 2 nach Fig. 4 im Schnitt dargestellt ist es auch möglich, das Rohr 2 innerhalb des Hohlprofiles 22 anzuordnen. Das Rohr 2 kann dabei als separates Bauteil ausgebildet sein, oder es wird wie dargestellt zwischen einer Einlage 28 und einem Teil der Innenfläche des Hohlprofiles 22 gebildet. Die Öffnung 5 muß aber in jedem Fall den Hohlträger 22 durchdringen.

Fig. 5 zeigt skizzenhaft in verallgemeinerter Form ein Resonanzsystem 1 veränderbarer Länge L1. Hier ist im Rohr 2 zusätzlich ein Kolben 3 beweglich gelagert. Am unteren Ende des Rohres 2, jedenfalls unterhalb des Kolbens 3, ist ein Anschluß 6 vorgesehen, der einen zwischen der Bodenplatte 4 und dem Kolben 3 gebildeten Raum 7 mit einer Druckquelle 18 verbindet.

Zur Einstellung der Länge L1 wird der Kolben 3 bewegt, indem die Kammer 7 über den Anschluß 6 mit Druck beaufschlagt wird. Eine zwischen dem Bodenstück 4 und dem Kolben 3 angeordnete Feder hält den Kolben 3 in seiner dargestellten Ruhelage, solange die Kammer 7 nicht mit Druck beaufschlagt ist. Wird die Kammer 7 mit Druck beaufschlagt, so wirkt auf den Kolben 3 eine resultierende Kraft ein und bewegt den Kolben 3 so lange im Sinne einer Verminderung der Länge L1, bis zwischen der Rückzugskraft der Feder 8 und der durch den Druck in der Kammer 7 erzeugten Kraft ein Gleichgewicht herrscht. Somit läßt sich jeden Druckwert innerhalb der Kammer 7 eine bestimmte Position des Kolbens 3 und damit auch eine bestimmte Länge L1 zuordnen.

Wie in Fig. 6 dargestellt ist es alternativ möglich, auf die Bodenplatte 4 gemäß Fig. 2 zu verzichten und das Rohr 2 beidseitig geöffnet zu halten. Somit ist oberhalb des Kolbens 3 ein erster Resonanzraum 9 mit der Öffnung 5 und unterhalb des Kolbens 3 ein zweiter Resonanzraum 10 mit einer Öffnung 11 gebildet. Die Wirkfrequenz des ersten Resonanzraumes 9 ist abhängig von der ersten Länge L1 zwischen dem Kolben 3 und der Öffnung 5 und die Wirkfrequenz des zweiten Resonanzraumes 10 ist abhängig von einer zweiten Länge L2 zwischen dem Kolben 3 und der zweiten Öffnung 11.

Zur Bewegung des Kolbens 3 ist dieser mit einer Betätigungsstange 12 verbunden, die ihrerseits für einen Stellzylinder 13 bewegt wird.

In Fig. 5 wie auch in Fig. 6 ist zur Einstellung der Position des Kolbens 3 und damit zur Einstellung der ersten Länge L1 und der zweiten Länge L2 jeweils ein Steuergerät 14 vorgesehen, das als Eingangssignal zumindest ein Signal n_mot eines Drehzahlgebers 15 erhält, der in einer nicht näher dargestellten Antriebsmaschine angeordnet ist. Mit Hilfe dieses Drehzahlsignales n_mot bestimmt das Steuergerät 14 anhand einer im Steuergerät abgelegten Tabelle 16, wie ein Ventil 17 anzusteuern ist, das mit dem Anschluß 6 nach Fig. 5 bzw. dem Stellzylinder 13 nach Fig. 6 verbunden ist. Zur Ermittlung der Wertepaare für die Tabelle 16, d. h. die Einstellung der ersten Länge L1 abhängig vom Drehzahlsignal n_mot, müssen zuvor fahrzeugspezifische Versuche durchgeführt werden.

Nach ersten Erfahrungen ist für das Rohr 2 eine runde, d. h. kreis- oder ellipsenförmige Kontur zu bevorzugen. Strukturen mit Kanten, wie sie beispielsweise durch die Innenkontur des Hohlträgers 22 oder 23 gebildet sind, weisen ein deutlich verschlechtertes Absorptionsverhalten auf.

Claims (10)

1. Einrichtung zur Verminderung des Geräuschpegels in Motorräumen (20) von Fahrzeugen unter Verwendung eines Resonators (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator ein einseitig geschlossenes Rohr (2) ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) innerhalb eines Rahmens einer den Motorraum abschließenden Haube angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öffnung (5) des Rohres im Bereich eines Schwingungsmaximums angeordnet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eigenfrequenz (FR) des Resonators (2) einstellbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung der Eigenfrequenz (FR) des Resonators (2) abhängig von einer Drehzahl (n_mot) einer im Motorraum (20) angeordneten Antriebsmaschine erfolgt.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Resonanzsystem ein einseitig geschlossenes Rohr (2) veränderbarer Länge (L1) ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Länge (L1) ein im Rohr (2) verschiebbar gelagerter Kolben (3) vorgesehen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) beidseitig geöffnet ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) einseitig geöffnet ist und der zwischen dem abgeschlossenen Ende (6) des Rohres und dem Kolben (3) gebildete Raum (7) druckbeaufschlagbar ist.

10. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator (2) durch zwei Halbschalen gebildet ist, wobei der Rahmen die erste Halbschale und eine am Rahmen befestigte Verkleidung die zweite Halbschale bildet.