EP1055804B1 - Aktiver Abgasschalldämpfer - Google Patents

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EP1055804B1
EP1055804B1 EP00110736A EP00110736A EP1055804B1 EP 1055804 B1 EP1055804 B1 EP 1055804B1 EP 00110736 A EP00110736 A EP 00110736A EP 00110736 A EP00110736 A EP 00110736A EP 1055804 B1 EP1055804 B1 EP 1055804B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casing
exhaust silencer
silencer according
loudspeaker
wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP00110736A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1055804A1 (de
Inventor
Martin Unbehaun
Gerhard Zintel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Faurecia Automobiltechnik GmbH
Original Assignee
Faurecia Abgastechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Faurecia Abgastechnik GmbH filed Critical Faurecia Abgastechnik GmbH
Publication of EP1055804A1 publication Critical patent/EP1055804A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1055804B1 publication Critical patent/EP1055804B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/002—Damping circuit arrangements for transducers, e.g. motional feedback circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/06—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using interference effect
    • F01N1/065—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using interference effect by using an active noise source, e.g. speakers

Definitions

  • Active exhaust silencers for the exhaust systems of motor vehicles contain at least one speaker with which an anti-noise phase-shifted to the engine noise is produced.
  • To couple the anti-noise and the noise To enable, is a sound coupling parts in the exhaust pipe mostly in the form of a perforation of the pipe wall. The Sound comes from the anti-sound feed point, for example from where the Sound speaker is arranged via a resonance channel to the sound coupling point.
  • Such active exhaust silencers are for example in EP 0 916 817 A2, EP 0 674 097 A1 and US 5,600,106.
  • Exhaust silencer of the present Art must be built relatively compact so that they are in the underbody area of the vehicle can be accommodated.
  • the compact design means that the Loudspeakers close to the exhaust pipe, which is strongly heated by exhaust gases must be arranged and thereby a high thermal Exposed to stress.
  • the one described in US 5,600,106 Exhaust muffler is trying this problem to be solved by supplying outside air to the resonance channel becomes. This is achieved in that the resonance channel enclosing housing has an atmosphere opening, about the atmospheric air is sucked in. The suction is through a cross-sectional constriction of the exhaust pipe in the area of Sound coupling parts reached.
  • a disadvantage of this configuration is that moisture and dirt in the exhaust silencer can reach.
  • Another disadvantage is in that the supplied atmospheric air is the effectiveness check emission control systems.
  • an exhaust silencer which has two anti-noise speakers containing first housing and a has a second housing into which the exhaust pipe of an exhaust gas System is introduced and in which there is a sound coupling point located.
  • the first housing is with a channel connected to the second housing. The spatial separation between the two housings reduce the thermal load the anti-noise speaker, but requires a lot of installation space.
  • the invention is based, an exhaust muffler the task to propose, despite being more compact and simpler The thermal load on the anti-noise loudspeaker is reduced.
  • This task is accomplished with an exhaust silencer Features of claim 1 solved.
  • This includes a housing that of a sound coupling point in his pipe wall having exhaust pipe is penetrated. There is also an entry point available for anti-noise. The entry point is with the sound coupling point over the one resonance channel forming interior of the housing connected. Are the section containing the entry point and the Section of the resonance channel containing the sound coupling point by a cooling gap through which cooling air flows Cut. In this way, a compact can be made in general Design with sufficient cooling, especially one realize heat-sensitive speaker.
  • the speaker can be relatively close to the exhaust pipe in this embodiment or the sound coupling point can be arranged without an impermissibly high thermal load on the loudspeaker would be feared. Between the speaker and the sound coupling point having exhaust pipe section forms the Cooling gap a both mechanical and thermal barrier. While driving or when operating a ventilation system the cooling gap is intensively flowed with cooling air, so that adequate cooling is guaranteed.
  • the resonance channel Is U-shaped, the U-legs extend in the longitudinal direction of the exhaust pipe. So is this Arrangement of one of the U-legs penetrated by the exhaust pipe, while the anti-noise is fed into the other U-leg.
  • the feed point and the sound coupling point are preferred arranged in the region of the free end of the channel sections.
  • the U-legs can due to the existing between them Cooling gap can be arranged very close to each other, so that there is a relatively slim design of the muffler housing can be achieved.
  • the housing bordering the resonance channel is preferably formed from two half shells, the Parting plane parallel to the longitudinal direction of the exhaust pipe and runs through the resonance channel.
  • the cooling gap is thereby formed by outer wall sections of the half-shells in Direction to the parting line, for example through a deep-drawing process have moved in.
  • This configuration is the manufacturing simplified.
  • the two half-shells only have to be interposed of the exhaust pipe stacked and together connected, for example welded. Any additional Partitions that are difficult to install to form the resonance channel inside the housing are not necessary.
  • sound speakers can be described within the Housing be arranged. however, it is preferred arranged outside the case to its thermal Reduce burden even further.
  • the feeding of the anti-noise in the resonance channel takes place via an infeed point forming opening in the upper housing wall.
  • the loudspeaker is in a manner known per se in one possible soundproof housing arranged.
  • this housing with its bottom on the upper case wall of the first case that fixed between the two housings a cooling gap remains, which is essentially over the entire area of the speaker cabinet or the upper housing wall extends.
  • the air-filled cooling gap acts as thermal insulation. This is particularly effective Thermal insulation when the cooling gap opens to the atmosphere and accordingly can be flowed through by cooling air.
  • a Another thermal insulation measure is that the sound coupling point connecting and inside the housing arranged section of the exhaust pipe as air gap insulated Double tube is formed. It is particularly advantageous if the double-walled pipe section in the area of the housing interior, in which the two mentioned Pipe sections are connected to each other.
  • Electrodynamic loudspeakers are preferably used, wherein additional cooling is achieved by the Speaker magnet with the outer wall of the second housing in There is thermal contact.
  • the outer wall of the second housing comes in contact with cooling air and acts like a cooling surface that removes heat from the magnet.
  • Another way to use the magnet and of course to cool the voice coil in that the magnet through an opening in the outer wall of the protrudes through the second housing and can therefore be cooled by cooling air is.
  • a central through hole is available in the magnet, especially for powerful electrodynamic loudspeakers. Since moisture and dirt can get into the diaphragm rear space via this hole, it is expedient if this opening is closed when the magnets protrude from the housing. However, the opening is preferably connected via a line either to the interior of the second housing with another splash-proof air volume. In this way, ventilation of the membrane rear space enclosed by the loudspeaker basket and the membrane and thus a further cooling possibility for the magnet is created without that dirt and moisture can penetrate through the hole.
  • the manufacture and also the assembly of the second, the loudspeaker Receiving housing is simplified if it is made of plastic consists. Such a material is particularly preferred, which has improved sound insulation properties compared to metal.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a section of a motor vehicle exhaust system with an active exhaust silencer 1.
  • This essentially comprises one Electrodynamic loudspeaker 2, which has an anti-noise via a feed point 3 emits in a resonance channel 4, which to a sound coupling point 5 leads to an exhaust pipe 6.
  • the sound generated by speaker 2 is modeled on the noise generated by the vehicle engine and such out of phase that a reduction and / - at the sound coupling point 5 or change in noise.
  • the Exhaust muffler 1 includes a first housing 7 that extends from the exhaust pipe 6 is penetrated and a second housing 8 which receives the speaker 2.
  • the first housing 7 is essentially U-shaped. Is accordingly the interior enclosed by him or that formed by the interior Resonance channel 4 also U-shaped.
  • the U-legs form a first and second first each extending in the longitudinal direction of the exhaust pipe 6 and second channel section 10, 11.
  • the first channel section is from the exhaust pipe 6 enforced.
  • the sound coupling point formed by a tube wall perforation 12 5 is positioned in the region of the free end 13 of the first channel section 10.
  • the second channel section 11 contains the feed point 3 which of an opening arranged in the region of the free end 13 of the channel section 11 14 is formed in the upper wall 15 of the housing 7.
  • the facing each other Inner sides of the channel sections 10, 11 do not border with a common one Wall to each other, but each channel section has its own Wall area 16,17, which are spaced from each other, so that in between a cooling gap 18 is present.
  • this cooling gap is already at stationary vehicle, part of the heat generated by the exhaust pipe through air cooling dissipated and thus the proportion in the direction of arrow 19 on the second channel section 11 and in particular transmitted to the feed point 3 Reduced heat quantity.
  • the second housing 8, in which the loudspeaker 2 is arranged soundproofed, is fixed to the upper wall 15 of the housing 7 in such a way that between the Wall 15 and the bottom 20 of the housing 8 facing it a cooling gap 22nd is available.
  • the cooling gap 22 extends essentially over the entire Surface of the wall 15 or the bottom 20 and is only from a sealing ring 23rd interrupted, the opening 14 and an opposite opening 24 in Bottom 20 seals to the outside.
  • the sealing ring 23 is also used for mechanical Fixing the housing 8 to the housing 7.
  • the two housings 7,8 held together by connecting elements 25, which are between from the side faces of the housings 7,8 radially projecting flanges 26 extend.
  • the cooling gap 22 is reduced, especially if it is from Cooling air flows through, the heat transfer from the first housing 7 to the second Housing 8 in which the speaker 2 is arranged. Heat propagation can be reduced via the connecting elements 26 and the sealing ring 23, if materials with poor thermal conductivity are used for these parts.
  • the loudspeaker 2 is arranged in the housing 8 in such a way that its thermal load particularly critical magnet 27 through an opening 28 protrudes the housing 8. He is thus in the operation of the vehicle with cooling air flows around and is therefore cooled particularly intensively. Another reduction The thermal load on the magnet can still be achieved that the through hole usually present in more powerful speakers 2 29 in the magnet 27 is used for cooling. That means this Hole is not closed, but remains open to an air exchange with the atmosphere. As can be seen in particular from FIGS. 4 and 5 is the funnel-shaped membrane 31 in a likewise funnel-shaped speaker basket 32 arranged.
  • a check valve 36 may be provided is designed, for example, as a flap valve (FIG. 5).
  • the check valve can also inside the bore 29 or on the inside of the magnet 27 be arranged.
  • the vibrating membrane 31 In connection with the check valve 36, the vibrating membrane 31 generate a directed air flow 39 (Fig.2). There the speaker basket 32 has openings from home, the cycle is the Air flow 39 is not interrupted in this respect. That is the base area of the membrane 31, bellows-shaped fixing element 40 fixing to the loudspeaker basket 32 also does not obstruct the air flow 39 since it is made of a coarse, air permeable Tissue. In the manner described is thus during the Loudspeaker operation within the housing 8 cooled air through which Voice coil 34 receiving gap 35 moves out, causing the magnet 27 and the voice coil 34 are additionally cooled.
  • the adjoining the sound coupling point 5 and within the housing 7 arranged section 41 of the exhaust pipe 6 is double-walled, to the heat transfer in which the two channel sections 10 and 11 together to reduce the connecting base area 42 of the resonance channel 4.
  • the 6 shows the first housing 7, which is composed of two half-shells 43, 44.
  • the parting plane 45 between the half-shells 43, 44 runs parallel to the longitudinal direction of the exhaust pipe 6 and through the resonance chamber 4 or Channel sections 10,11 through.
  • the two half-shells 43, 44 are each sheet metal deep-drawn parts, in which the U-shaped resonance channel 4 about half each is preformed.
  • the half-shells 43, 44 each have an edge Flange 46 on.
  • the flanges 46 are welded together in the assembled state.
  • the part of the housing 7 penetrated by the exhaust pipe 6 has an input and outlet opening 47, 48, each of which is penetrated by the exhaust pipe 6 is.
  • the cooling gap formed by the inwardly drawn wall areas 15, 16 18 is due to the production in the deep-drawing process by a Web 49 divided into an upper and lower half 18a, 18b.
  • the manufacture of the Half-shells 43, 44 can, however, be modified so that this web is omitted.
  • the Web 49 can also be subsequently removed if necessary.
  • the the Channel section 11 delimiting and a feed point 3 forming opening 14 having part of the housing 6 has a lower overall height than that housing part penetrated by the exhaust pipe 6.
  • the upper runs accordingly Wall 15 obliquely with respect to the lower wall 21. For an area of the opening 14 speakers to be arranged thus have a larger installation space Available.
  • the second housing 8 is also designed in two parts; it exists from a bottom part 50 and a cover part 51.
  • the bottom part 50 is - from the housing 7 viewed from - concave and has an edge Flange 52, which can be fixed to the flange 46 of the half-shell 43.
  • the two-part design of the housing 8 can initially be the base part 50, as shown in FIG be fixed to the housing 7.
  • the curvature of the bottom part 50 is there such that between the housing 7 or between the half-shell 43 and the Bottom part 50 remains a cooling gap 22 serving for thermal insulation or cooling.
  • the end wall pointing in the flow direction 9, that is to say in the direction of travel 53 54 of the bottom part 50 has two opening into the flange 52 at a distance side by side, the supply of cooling air into the cooling gap 22 serving recesses 55.56.
  • the recess 56 is dimensioned such that the exhaust pipe 6 or the flange region 57 of the half shell holding it 43 with a radial spacing, so that between the flange region 57 and cooling air can flow into the cooling gap 22 at the edge of the recess 56.
  • the sealing ring 26 is inserted (Fig.2).
  • the edge of the opening 24 in the bottom part 50 is one from the outer surface of the base part 50 protruding collar 59 formed (Fig.7).
  • the collar is the loudspeaker 2 with a molded onto its loudspeaker basket 32 Flange 60 fixed. Stand near the collar 59 from the bottom part 50 pin-shaped fixing elements 61, each having an opening 62 in the flange 60 succeed.
  • the cover part 51 which is also concavely curved in relation to the housing 7, is attached.
  • the cover part 51 has an edge flange 63, which is on the flange 52 of the bottom part 50 is weldable.
  • 53 are pointing in the direction of travel End wall 64 of the cover part 51 recesses 65, 66 available are designed in accordance with the recesses 55, 56 in the base part 50 and cursed with them.
  • recesses 67 are present, which correspond to the recesses 58 are designed in the bottom part 50 and are flush with them.
  • the ones on the flanges 52 and 53 adjoining wall areas 72 of the cover part 51 and the base part 50 are close to each other, so that the two mentioned Parts formed the speaker 2 receiving interior sealed to the outside is.
  • An upper wall area of the cover part 51 is pot-like to a recess 68 retracted, an opening 70 being present in the bottom wall 69 of this depression through which the loudspeaker magnet 27 extends.
  • the bottom wall 69 spans a flat surface and lies on one when assembled counter surface 71 (FIG. 8) on the loudspeaker basket 32, which is also flat. Between the bottom wall 69 and the counter surface 71, a sound-absorbing Sealing element be present (not shown).

Description

Aktive Abgasschalldämpfer für die Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen enthalten wenigstens einen Lautsprecher, mit dem ein zum Störschall des Motors phasenverschobener Antischall erzeugt wird. Um eine Kopplung des Anti- und des Störschalls zu ermöglichen, ist im Abgasrohr eine Schallkopplungssteile meist in Form einer Perforation der Rohrwand vorhanden. Der Schall gelangt von der Einspeisungsstelle für den Antischall, also beispielsweise von der Stelle, an der der Schalllautsprecher angeordnet ist, über einen Resonanzkanal zur Schallkopplungsstelle. Solche aktiven Abgasschalldämpfer sind beispielsweise in EP 0 916 817 A2, EP 0 674 097 A1 und US 5,600,106 beschrieben. Abgasschalldämpfer der vorliegenden Art müssen relativ kompakt gebaut sein, damit sie im Unterbodenbereich des Fahrzeuges untergebracht werden können. Die kompakte Bauweise bringt es aber mit sich, dass der Lautsprecher nahe an dem durch Abgase stark erhitzten Abgasrohr angeordnet werden muss und dadurch einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt ist. Bei dem in US 5,600,106 beschriebenen Abgasschalldämpfer wird versucht dieses Problem dadurch zu lösen, dass dem Resonanzkanal Außenluft zugeführt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass das den Resonanzkanal umgrenzende Gehäuse eine Atmosphärenöffnung aufweist, über die Atmosphärenluft angesaugt wird. Das Ansaugen wird durch eine Querschnittsverengung des Abgasrohrs im Bereich der Schallkopplungssteile erreicht. Ein Nachteil dieser Ausgestaltung ist, dass Feuchtigkeit und Schmutz in den Abgasschalldämpfer gelangen kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die zugeführte Atmosphärenluft die Wirksamkeitsüberprüfung von Abgasreinigungsanlagen stören kann. Aus US 5 541 373 ist ein Abgasschalldämpfer bekannt, der ein zwei Antischalllautsprecher enthaltendes erstes Gehäuse und ein zweites Gehäuse aufweist, in das das Abgasrohr einer Abgas anlage hineingeführt ist und in dem sich eine Schallkoppelstelle befindet. Das erste Gehäuse ist über einen Kanal mit dem zweiten Gehäuse verbunden. Die räumliche Trennung zwischen den beiden Gehäusen verringert zwar die thermische Belastung der Antischalllautsprecher, erfordert aber viel Einbauraum.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgasschalldämpfer vorzuschlagen, bei dem trotz kompakter und einfacher Bauweise die thermische Belastung des Antischalllautsprechers verringert ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Abgasschalldämpfer mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Dieser umfasst ein Gehäuse, das von einem in seiner Rohrwand eine Schallkopplungsstelle aufweisenden Abgasrohr durchsetzt ist. Weiterhin ist eine Einspeisungsstelle für Antischall vorhanden. Die Einspeisungsstelle ist mit der Schallkoppelstelle über den einen Resonanzkanal bildenden Innenraum des Gehäuses verbunden. Dabei sind der die Einspeisungsstelle enthaltende Abschnitt und der die Schallkoppelstelle enthaltende Abschnitt des Resonanzkanals durch einen von Kühlluft durchströmten Kühlspalt voneinander getrennt. Auf diese Weise lässt sich ganz allgemein eine kompakte Bauweise bei ausreichender Kühlung insbesondere eines wärmeempfindlichen Lautsprechers verwirklichen. Der Lautsprecher kann bei dieser Ausgestaltung relativ nahe am Abgasrohr bzw. der Schallkopplungsstelle angeordnet werden, ohne dass eine unzulässig hohe thermische Belastung des Lautsprechers zu befürchten wäre. Zwischen dem Lautsprecher und dem die Schallkopplungsstelle aufweisenden Abgasrohrabschnitt bildet der Kühlspalt eine sowohl mechanische als auch thermische Barriere. Während der Fahrt oder bei Betrieb eines Belüftungssystems ist der Kühlspalt intensiv mit Kühlluft durchströmt, so dass eine ausreichende Kühlung gewährleistet ist.
Eine besonders kompakte Bauform ist möglich, wenn der Resonanzkanal U-förmig ausgebildet ist, wobei sich die U-Schenkel in Längsrichtung des Abgasrohres erstrecken. So ist bei dieser Anordnung einer der U-Schenkel vom Abgasrohr durchsetzt, während im anderen U-Schenkel der Antischall eingespeist wird. Die Einspeisungsstelle und die Schallkopplungsstelle sind vorzugsweise im Bereich des Freiendes der Kanalabschnitte angeordnet. Die U-Schenkel können aufgrund des zwischen ihnen vorhandenen Kühlspaltes sehr nahe aneinander angeordnet werden, so dass sich eine relativ schlanke Bauform des Schalldämpfergehäuses erzielen lässt. Das den Resonanzkanal umgrenzende Gehäuse ist vorzugsweise aus zwei Halbschalen gebildet, deren Trennebene parallel zur Längsrichtung des Abgasrohres und durch den Resonanzkanal hindurch verläuft. Der Kühlspalt ist dabei von Außenwandabschnitten der Halbschalen gebildet die in Richtung auf die Trennebene, etwa durch einen Tiefziehvorgang eingezogen sind. Durch diese Ausgestaltung ist die Fertigung vereinfacht. Die zwei Halbschalen müssen lediglich unter Zwischenlage des Abgasrohres aufeinandergesetzt und miteinander verbunden, etwa verschweißt werden. Irgendwelche zusätzlichen, aufwendig anzubringende Trennwände zur Bildung des Resonanzkanals im Innenraum des Gehäuses sind nicht erforderlich. Der Antischalllautsprecher kann prinzipiell innerhalb des beschriebenen Gehäuses angeordnet sein. vorzugsweise ist er jedoch außerhalb des Gehäuses angeordnet, um seine thermische Belastung noch weiter zu reduzieren. Die Einspeisung des Antischalles in den Resonanzkanal erfolgt dabei über eine die Einspeisungsstelle bildende Öffnung in der oberen Gehäusewand. Der Lautsprecher ist in an sich bekannter Weise in einem möglichst schalldichten Gehäuse angeordnet. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist dieses Gehäuse mit seinem Boden so an der oberen Gehäusewand des ersten Gehäuses fixiert, dass zwischen den beiden Gehäusen ein Kühlspalt freibleibt, der sich im Wesentlichen über den gesamten Bereich des Lautsprechergehäuses bzw. der oberen Gehäusewand erstreckt. Der luftgefüllte Kühlspalt wirkt dabei als Wärmedämmung. Besonders wirksam ist diese Wärmedämmung, wenn der Kühlspalt zur Atmosphäre hin geöffnet und dementsprechend von Kühlluft durchströmbar ist. Eine weitere Wärmedämmungsmaßnahme besteht darin, dass der sich an die Schallkopplungsstelle anschließende und innerhalb des Gehäuses angeordnete Abschnitt des Abgasrohres als luftspaltisoliertes Doppelrohr ausgebildet ist. Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn sich der doppelwandige Rohrabschnitt in den Bereich des Gehäuseinnenraums erstreckt, in dem die beiden genannten Rohrabschnitte miteinander in Verbindung stehen.
Vorzugsweise werden elektrodynamische Lautsprecher verwendet, wobei eine zusätzliche Kühlung dadurch erreicht wird, dass der Lautsprechermagnet mit der Außenwand des zweiten Gehäuses in Wärmekontakt steht. Die Außenwand des zweiten Gehäuses kommt mit Kühlluft in Berührung und wirkt wie eine Kühlfläche, die dem Magneten Wärme entzieht. Eine andere Möglichkeit, den Magneten und natürlich auch die Schwingspule zu kühlen besteht darin, dass der Magnet durch eine Öffnung in der Außenwand des zweiten Gehäuses hindurchragt und daher von Kühlluft kühlbar ist. Bei dieser Ausführungsform ist eine schalldämmende Abdichtung zwischen dem Öffnungsrand und dem Magneten oder dem Lautsprecherkorb zweckmäßig.
Insbesondere bei leistungsstarken elektrodynamischen Lautsprechern ist im Magneten eine zentrale Durchgangsbohrung vorhanden. Da über diese Bohrung Feuchtigkeit und Schmutz in den Membranrückraum gelangen kann, ist es zweckmäßig, wenn diese Öffnung bei aus dem Gehäuse herausschauenden Magneten verschlossen wird. Vorzugsweise ist die Öffnung aber über eine Leitung entweder mit dem Innenraum des zweiten Gehäuses mit einem sonstigen spritzwassergeschützten Luftvolumen verbunden. Auf diese Weise ist eine Belüftung des von dem Lautsprecherkorb und der Membran umschlossenen Membranrückraums und damit eine weitere Kühlmöglichkeit für den Magneten geschaffen, ohne
dass Schmutz und Feuchtigkeit über die Bohrung eindringen können.
Die Fertigung und auch die Montage des zweiten, den Lautsprecher aufnehmenden Gehäuses ist vereinfacht, wenn es aus Kunststoff besteht. Besonders bevorzugt ist ein solches Material, das gegenüber Metall verbesserte Schalldämmeigenschaften aufweist.
Die Erfindung wird nun anhand von in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig.1 eine schematische Zeichnung, die das Grundprinzip eines aktiven Abgasschalldämpfers darstellt,
  • Fig.2 eine aus einem ersten und einem darüber angeordneten zweiten Gehäuse bestehende Bauform in schematischer Querschnittdarstellung, wobei das zweite Gehäuse einen Lautsprecher enthält,
  • Fig.3 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles III in Fig.2, bei abgenommenen oberen Gehäuse,
  • Fig.4 eine schematische Querschnittdarstellung eines elektrodynamischen Lautsprechers mit einer Durchgangsbohrung im Magneten,
  • Fig.5 einen Lautsprecher entsprechend Fig.4 mit einem Rückschlagventil,
  • Fig.6 eine perspektivische Ansicht eines ersten Gehäuses,
  • Fig.7 einen Montagezwischenzustand, bei dem auf das erste Gehäuse der Boden des zweiten Gehäuses aufgesetzt ist,
  • Fig.8 die um einen Lautsprecher komplettierte Zusammenstellung nach Fig.7 und
  • Fig.9 einen fertiggestellten Abgasschalldämpfer.
    • Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Ausschnitt einer Kfz-Abgasanlage mit einem aktiven Abgasschalldämpfer 1. Dieser umfasst im Wesentlichen einen elektrodynamischen Lautsprecher 2, der über eine Einspeisungsstelle 3 einen Antischall in einen Resonanzkanal 4 aussendet, welcher zu einer Schallkopplungsstelle 5 an einem Abgasrohr 6 hinführt. Der vom Lautsprecher 2 erzeugte Antischall ist dem vom Fahrzeugmotor erzeugten Störschall nachgebildet und derart phasenverschoben, dass an der Schallkopplungsstelle 5 eine Reduzierung und/ - oder Veränderung des Störschalles erfolgt.
    Fig. 2,3 und 6 bis 9 zeigen konkrete Ausgestaltungen eines Abgasschalldämpfers. Der grundsätzliche Aufbau wird zunächst anhand von Fig. 2 und 3 erläutert. Der Abgasschalldämpfer 1 umfasst ein erstes Gehäuse 7, das vom Abgasrohr 6 durchsetzt ist und ein zweites Gehäuse 8, das den Lautsprecher 2 aufnimmt. Das erste Gehäuse 7 ist im Wesentlichen U-förmig ausgebildet. Dementsprechend ist der von ihm umschlossene Innenraum bzw. der von dem Innenraum gebildete Resonanzkanal 4 ebenfalls U-förmig. Die U-Schenkel bilden einen ersten und zweiten sich jeweils in Längsrichtung des Abgasrohres 6 erstreckenden ersten und zweiten Kanalabschnitt 10,11. Der erste Kanalabschnitt ist von dem Abgasrohr 6 durchsetzt. Die durch eine Rohrwandperforierung 12 gebildete Schallkopplungsstelle 5 ist im Bereich des Freiendes 13 des ersten Kanalabschnittes 10 positioniert. Der zweite Kanalabschnitt 11 enthält die Einspeisungsstelle 3, die von einer im Bereich des Freiendes 13 des Kanalabschnitts 11 angeordneten Öffnung 14 in der oberen Wand 15 des Gehäuses 7 gebildet ist. Die einander zugewandten Innenseiten der Kanalabschnitte 10,11 grenzen nicht mit einer gemeinsamen Wand aneinander, sondern es weist jeder Kanalabschnitt seinen eigenen Wandbereich 16,17 auf, wobei diese voneinander beabstandet sind, so dass dazwischen ein Kühlspalt 18 vorhanden ist. Durch diesen Kühlspalt wird schon bei stehendem Fahrzeug ein Teil der vom Abgasrohr erzeugten Wärme durch Luftkühlung abgeführt und somit der Anteil der in Richtung des Pfeiles 19 auf den zweiten Kanalabschnitt 11 und insbesondere auf die Einspeisungsstelle 3 übertragene Wärmemenge reduziert.
    Das zweite Gehäuse 8, in dem der Lautsprecher 2 schallgekapselt angeordnet ist, ist an der oberen Wand 15 des Gehäuses 7 derart fixiert, dass sich zwischen der Wand 15 und dem ihr zugewandten Boden 20 des Gehäuses 8 ein Kühlspalt 22 vorhanden ist. Der Kühlspalt 22 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Fläche der Wand 15 bzw. des Bodens 20 und ist lediglich von einem Dichtring 23 unterbrochen, der die Öffnung 14 und eine ihr gegenüberliegende Öffnung 24 im Boden 20 nach Außen abdichtet. Der Dichtring 23 dient auch zur mechanischen Fixierung des Gehäuses 8 am Gehäuse 7. Darüberhinaus werden die beiden Gehäuse 7,8 über Verbindungselemente 25 aneinandergehalten, die sich zwischen von den Seitenflächen der Gehäuse 7,8 radial nach Außen vorstehenden Flanschen 26 erstrecken. Der Kühlspalt 22 verringert, insbesondere wenn er von Kühlluft durchströmt ist, den Wärmeübertritt vom ersten Gehäuse 7 zum zweiten Gehäuse 8, in dem der Lautsprecher 2 angeordnet ist. Die Wärmefortpflanzung über die Verbindungselemete 26 und den Dichtring 23 kann verringert werden, wenn für diese Teile Materialien mit schlechter Wärmeleitfähigkeit verwendet werden.
    Der Lautsprecher 2 ist im Gehäuse 8 so angeordnet, dass sein hinsichtlich einer thermischen Belastung besonders kritischer Magnet 27 über eine Öffnung 28 aus dem Gehäuse 8 herausragt. Er ist damit beim Betrieb des Fahrzeuges mit Kühlluft umströmt und wird daher besonders intensiv gekühlt. Eine weitere Reduzierung der thermischen Belastung des Magneten kann noch dadurch erreicht werden, dass die in leistungsstärkeren Lautsprechern 2 meist vorhandene Durchgangsbohrung 29 im Magneten 27 zur Kühlung ausgenutzt wird. Das heißt, dass diese Bohrung nicht verschlossen wird, sondern offen bleibt, um einen Luftaustausch mit der Atmosphäre zu ermöglichen. Wie insbesondere Fig.4 und 5 zu entnehmen ist, ist die trichterförmige Membran 31 in einem ebenfalls trichterförmigen Lautsprecherkorb 32 angeordnet. Wenn die Membran 31 im Betrieb hin- und herschwingt, wird Luft wie durch die Pfeile 33 angedeutet, durch den die Schwingspule 34 des Lautsprechers aufnehmenden Spaltraum 35 im Magneten 27 und dann über die Durchgangsöffnung 29 quasi nach Außen gepumpt. Beim Gegenhub der Membran wird eine umgekehrte Luftströmung erzeugt. Um eine gerichtete Luftströmung zu erzeugen, kann ein Rückschlagventil 36 vorgesehen sein, das beispielsweise als Klappenventil ausgebildet ist (Fig.5). Das Rückschlagventil kann aber auch im Inneren der Bohrung 29 oder an der Innenseite des Magneten 27 angeordnet sein. Um einen Eintritt von Schmutz und Feuchtigkeit über die Durchgangsbohrung 29 in den Innenraum des Lautsprechers 2 zu verhindern, ist es zweckmäßig, wenn die Durchgangsbohrung über eine Leitung 37 mit einem spritzwassergeschützten Luftvolumen, beispielsweise dem Innenraum 38 des Gehäuses 8 verbunden ist. In Verbindung mit dem Rückschlagventil 36 kann die schwingende Membran 31 eine gerichtete Luftströmung 39 (Fig.2) erzeugen. Da der Lautsprecherkorb 32 von Hause aus Öffnungen aufweist, ist der Kreislauf der Luftströmung 39 insoweit nicht unterbrochen. Das den Basisbereich der Membran 31 am Lautsprecherkorb 32 fixierende, balgförmig gefaltete Fixierelement 40 behindert die Luftströmung 39 ebenfalls nicht, da es aus einem groben, luftdurchlässigen Gewebe besteht. Auf die geschilderte Weise wird somit während des Lautsprecherbetriebs innerhalb des Gehäuses 8 abgekühlte Luft durch den die Schwingspule 34 aufnehmenden Spaltraum 35 bewegt geführt, wodurch der Magnet 27 und die Schwingspule 34 zusätzlich gekühlt werden.
    Der sich an die Schallkopplungsstelle 5 anschließende und innerhalb des Gehäuses 7 angeordnete Abschnitt 41 des Abgasrohres 6 ist doppelwandig ausgeführt, um den Wärmeübertritt in dem die beiden Kanalabschnitte 10 und 11 miteinander verbindenden Basisbereich 42 des Resonanzkanals 4 zu verringern.
    In Fig.6 bis 9 ist eine praxisgerechte Ausgestaltung eines Abgasschalldämpfers 1 mit verschiedenen Fertigungszwischenstufen dargestellt.
    Fig. 6 zeigt das erste Gehäuse 7, das sich aus zwei Halbschalen 43,44 zusammensetzt. Die Trennebene 45 zwischen den Halbschalen 43,44 verläuft parallel zur Längsrichtung des Abgasrohres 6 und durch den Resonanzraum 4 bzw. die Kanalabschnitte 10,11 hindurch. Die beiden Halbschalen 43,44 sind jeweils Blech-Tiefziehteile, in denen der U-förmige Resonanzkanal 4 etwa jeweils zur Hälfte vorgeformt ist. Die Halbschalen 43,44 weisen jeweils einen randständigen Flansch 46 auf. Die Flansche 46 sind im Montagezustand miteinander verschweißt. Der vom Abgasrohr 6 durchsetzte Teil des Gehäuses 7 weist eine Eingangs- und Ausgangsöffnung 47,48 auf, die jeweils vom Abgasrohr 6 durchgriffen ist. Der von den nach innen eingezogenen Wandbereichen 15,16 gebildete Kühlspalt 18 ist, bedingt durch die Herstellung im Tiefziehverfahren durch einen Steg 49 in eine obere und untere Hälfte 18a,18b unterteilt. Die Herstellung der Halbschalen 43,44 kann aber so modifiziert werden, dass dieser Steg entfällt. Der Steg 49 kann gegebenenfalls auch nachträglich herausgetrennt werden. Der den Kanalabschnitt 11 umgrenzende und eine Einspeisungsstelle 3 bildende Öffnung 14 aufweisende Teil des Gehäuses 6 hat eine geringere Bauhöhe als der vom Abgasrohr 6 durchsetzte Gehäuseteil. Dementsprechend verläuft die obere Wand 15 in bezug auf die untere Wand 21 schräg. Für einen Bereich der Öffnung 14 anzuordnenden Lautsprecher steht damit ein größerer Einbauraum zur Verfügung. Das zweite Gehäuse 8 ist ebenfalls zweiteilig ausgestaltet; es besteht aus einem Bodenteil 50 und einem Deckelteil 51. Der Bodenteil 50 ist - vom Gehäuse 7 aus betrachtet - konkav ausgebildet und weist einen randständigen Flansch 52 auf, der an dem Flansch 46 der Halbschale 43 fixierbar ist. Durch die Zweiteiligkeit des Gehäuses 8 kann zunächst das Bodenteil 50, wie in Fig.7 dargestellt am Gehäuse 7 fixiert werden. Die Wölbung des Bodenteils 50 ist dabei derart, dass zwischen dem Gehäuse 7 bzw. zwischen der Halbschale 43 und dem Bodenteil 50 ein der Wärmedämmung bzw. Kühlung dienender Kühlspalt 22 freibleibt. Die in Strömungsrichtung 9, also in Fahrtrichtung 53 weisende Stirnwand 54 des Bodenteils 50 weist zwei sich in den Flansch 52 öffnende, mit Abstand nebeneinander angeordnete, der Zuführung von Kühlluft in den Kühlspalt 22 dienende Ausnehmungen 55,56 auf. Die Ausnehmung 56 ist so bemessen, dass sie das Abgasrohr 6 bzw. den dieses haltenden Flanschbereich 57 der Halbschale 43 mit Radialabstand umfasst, so dass zwischen dem Flanschbereich 57 und dem Rand der Ausnehmung 56 Kühlluft in den Kühlspalt 22 einströmen kann. Um eine Durchströmung des Kühlspaltes 22 mit Kühlluft zu gewährleisten sind zumindest in den Seitenbereichen des Bodenteils 50 Austrittsöffnungen bildende und in den Flansch 52 ausmündende Ausnehmungen 58 vorhanden. Zwischen dem Bodenteil 50 und der oberen Wand 15 des Gehäuses 7 ist der Dichtring 26 eingelegt (Fig.2). Der Rand der Öffnung 24 im Bodenteil 50 ist zu einem aus der Außenfläche des Bodenteils 50 vorstehenden Kragen 59 ausgebildet (Fig.7). Auf diesem Kragen ist der Lautsprecher 2 mit einem an seinen Lautsprecherkorb 32 angeformten Flansch 60 fixiert. Nahe dem Kragen 59 stehen aus dem Bodenteil 50 zapfenförmige Fixierelemente 61 vor, die jeweils eine Öffnung 62 im Flansch 60 durchgreifen.
    Wenn der Lautsprecher 2, wie in Fig.8 dargestellt, am Bodenteil 50 fixiert ist, wird das in Bezug zum Gehäuse 7 ebenfalls konkav gewölbte Deckelteil 51 aufgesetzt. Das Deckelteil 51 weist einen randständigen Flansch 63 auf, der am Flansch 52 des Bodenteils 50 anschweißbar ist. Weiterhin sind in der in Fahrtrichtung 53 weisenden Stirnwand 64 des Deckelteils 51 Ausnehmungen 65,66 vorhanden, die entsprechend den Ausnehmungen 55,56 im Bodenteil 50 ausgestaltet sind und mit diesen fluchten. Weiterhin sind in den seitlichen Randbereichen des Deckelteils 51 Ausnehmungen 67 vorhanden, die entsprechend den Ausnehmungen 58 im Bodenteil 50 ausgestaltet sind und mit diesen fluchten. Die sich an die Flansche 52 und 53 anschließenden Wandbreiche 72 des Deckelteils 51 und des Bodenteils 50 liegen eng aneinander an, so dass der durch die beiden genannten Teile gebildete den Lautsprecher 2 aufnehmende Innenraum nach Außen abgedichtet ist.
    Ein oberer Wandbereich des Deckelteiles 51 ist topfartig zu einer Vertiefung 68 eingezogen, wobei in der Bodenwand 69 dieser Vertiefung eine Öffnung 70 vorhanden ist, durch die sich der Lautsprechermagnet 27 hindurch erstreckt. Die Bodenwand 69 spannt eine ebene Fläche auf und liegt im Montagezustand auf einer ebenfalls plan ausgebildeten Gegenfläche 71 (Fig.8) am Lautsprecherkorb 32 auf. Zwischen der Bodenwand 69 und der Gegenfläche 71 kann ein schalldämmendes Dichtelement vorhanden sein (nicht dargestellt).
    Bezugszeichenliste
    1
    Abgasschalldämpfer
    2
    Lautsprecher
    3
    Einspeisungsstelle
    4
    Resonanzkanal
    5
    Schallkopplungsstelle
    6
    Abgasrohr
    7
    1. Gehäuse
    8
    2. Gehäuse
    9
    Strömungsrichtung
    10
    1. Kanalabschnitt
    11
    2. Kanalabschnitt
    12
    Perforierung
    13
    Freiende
    14
    Öffnung
    15
    Obere Wand
    16
    Wandbereich
    17
    Wandbereich
    18
    Kühlspalt
    19
    Pfeil
    20
    Boden
    21
    Untere Wand
    22
    Kühlspalt
    23
    Dichtring
    24
    Öffnung
    25
    Verbindungselement
    26
    Flansch
    27
    Magnet
    28
    Öffnung
    29
    Durchgangsbohrung
    31
    Membran
    32
    Lautsprecherkorb
    33
    Pfeil
    34
    Schwingspule
    35
    Spaltraum
    36
    Rückschlagventil
    37
    Leitung
    38
    Innenraum
    39
    Luftströmung
    40
    Fixierelement
    41
    Abschnitt
    42
    Basisbereich
    43
    Halbschale
    44
    Halbschale
    45
    Trennebene
    46
    Flansch
    47
    Eingangsöffnung
    48
    Ausgangsöffnung
    49
    Steg
    50
    Bodenteil
    51
    Deckelteil
    52
    Flansch
    53
    Fahrtrichtung
    54
    Stirnwand
    55
    Ausnehmung
    56
    Ausnehmung
    57
    Flanschbereich
    58
    Ausnehmung
    59
    Kragen
    60
    Flansch
    61
    Fixierelement
    62
    Öffnung
    63
    Flansch
    64
    Stirnwand
    65
    Ausnehmung
    66
    Ausnehmung
    67
    Ausnehmung
    68
    Vertiefung
    69
    Bodenwand
    70
    Öffnung
    71
    Gegenfläche
    72
    Wandbereich

    Claims (15)

    1. Aktiver Abgasschalldämpfer mit einem eine Schallkoppelstelle (5) in seiner Rohrwandung aufweisenden ein Gehäuse (7) durchsetzenden Abgasrohr (6), einer Einspeisungsstelle (3) für Antischall und einem diese mit der Schallkopplungsstelle (5) verbindenden, von dem Innenraum des Gehäuses (7) gebildeten Resonanzkanal (4),
         dadurch gekennzeichnet, dass der die Einspeisungsstelle (3) enthaltende Abschnitt (11) und der die Schallkoppelstelle (5) enthaltende Abschnitt (10) des Resonanzkanals (4) durch einen von Kühlluft durchströmten Kühlspalt (18) voneinander getrennt sind, wobei die Kanalabschnitte (10,11) sich in Längsrichtung des Abgasrohres (6) erstreckende Schenkel des U-förmig ausgebildeten Resonanzkanals (4) sind.
    2. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1,
         dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisungsstelle (3) und die Schallkopplungsstelle (5) jeweils im Bereich des Freiendes (13) der Kanalabschnitte (10,11) angeordnet sind.
    3. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2,
         dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) aus zwei Halbschalen (43,44) besteht, deren Trennebene (45) parallel zur Längsrichtung des Abgasrohres (6) und durch den Resonanzkanal (4) hindurch verläuft, wobei der Kühlspalt (18) von Wandbereichen (16,17) der Halbschalen (43,44) gebildet ist, die in Richtung auf die Trennebene (45) eingezogen sind.
    4. Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
         gekennzeichnet durch
      einen außerhalb des Gehäuses (7) angeordneten Lautsprecher (2), der über eine die Einspeisungsstelle (3) bildende Öffnung (14) in der oberen Gehäusewand (15) mit dem Resonanzkanal (4) in Wirkverbindung steht.
    5. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 4,
         gekennzeichnet durch,
      ein den Lautsprecher (2) aufnehmendes Gehäuse (8), das unter Zwischenlage eines von Kühlluft durchströmbaren Kühlspalt (22) an das vom Abgasrohr (6) durchsetzte Gehäuse (7) grenzt.
    6. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 5,
         dadurch gekennzeichnet, dass das den Lautsprecher (2) aufnehmende Gehäuse (8) derart auf dem Gehäuse (7) fixiert ist, dass sich der zwischen den beiden Gehäusen vorhandene Kühlspalt (22) im Wesentlichen über den gesamten Bereich des Bodens (20) des Gehäuses (8) bzw. der oberen Gehäusewand (15) des Gehäuses (7) erstreckt.
    7. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 6,
         dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlspalt (22) von Kühlluft durchströmbar ist.
    8. Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
         dadurch gekennzeichnet, dass der Lautsprecher (2) ein elektrodynamischer Lautsprecher ist.
    9. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 8,
         dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (27) des Lautsprechers (2) mit der Wand des zweiten Gehäuses in Wärmekontakt steht.
    10. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 8,
         dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (27) des Lautsprechers (2) durch eine Öffnung (28) in der Wand des zweiten Gehäuses (8) hindurchragt.
    11. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 10,
         dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (27) eine den Lautsprecherinnenraum mit der Atmosphäre verbindende Durchgangsbohrung (29) aufweist,
    12. Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11
         dadurch gekennzeichnet, dass der sich an die Schallkopplungsstelle (5) anschliessende, innerhalb des Gehäuses (7) angeordnete Abschnitt (41) des Abgasrohres (6) eine einen Luftspalt einschliessende Doppelwand aufweist.
    13. Abgasschalldämpfer nach Anspruch 12,
         gekennzeichnet durch,
      ein die Durchgangsbohrung (29) in Ein- oder Ausströmrichtung sperrendes Rückschlagventil (36).
    14. Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
         dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsohrung (29) über eine Leitung (37) mit einem spritzwassergeschützten Luftvolumen verbunden ist.
    15. Abgasschalldämpfer nach einem der Ansprüche 6 bis 8 und 10 bis 14,
         dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuse (8) aus einem Kunststoff besteht.
    EP00110736A 1999-05-19 2000-05-19 Aktiver Abgasschalldämpfer Expired - Lifetime EP1055804B1 (de)

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