EP1507682A1 - Vorrichtung zur geräuschgestaltung bei einem kraftfahrzeug - Google Patents

Vorrichtung zur geräuschgestaltung bei einem kraftfahrzeug

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EP1507682A1
EP1507682A1 EP03712129A EP03712129A EP1507682A1 EP 1507682 A1 EP1507682 A1 EP 1507682A1 EP 03712129 A EP03712129 A EP 03712129A EP 03712129 A EP03712129 A EP 03712129A EP 1507682 A1 EP1507682 A1 EP 1507682A1
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EP
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line
valve device
control
valve
motor vehicle
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Roudolf Starobinski
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Mercedes Benz Group AG
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DaimlerChrysler AG
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    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/22—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound for conducting sound through hollow pipes, e.g. speaking tubes
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    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/16—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts

Definitions

  • the invention relates to a device for noise design in a motor vehicle according to the kind defined in the preamble of claim 1.
  • a generic device is known from DE 44 35 296 AI. Such devices are intended to provide the driver of the motor vehicle, particularly when accelerating, with increased transmission of the noises generated by the internal combustion engine, on the one hand to enable a more intense driving experience and on the other hand to pass on more information about the load state of the internal combustion engine.
  • valve device according to the invention in the line leading to or emanating from the hollow body, it is possible to reduce the cross section of the respective line and in this way to influence the noise transmitted by the device according to the invention into the interior and / or the space surrounding the motor vehicle , especially its volume.
  • a control variable is applied to the valve device, various control variables being conceivable depending on the application or the desired noise transmission by means of the device according to the invention.
  • the control variable is a pressure prevailing in the gas-carrying line.
  • the gas-carrying line is an intake line leading to the internal combustion engine, and that a control line branches off in the flow direction in front of a throttle valve arranged in the intake line in order to remove the pressure.
  • a simple constructive solution can consist in the control line opening into the valve device, so that the valve device is acted upon directly and thus actuated by the pressure in the intake line, which in turn primarily depends on the position of the throttle valve.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of the device according to the invention for shaping noise with a valve device in the outlet line;
  • FIG. 2 shows the device from FIG. 1 with a valve device in the input line, which is in the open state; 3 shows the device from FIG. 2 with the valve device in the closed state; and
  • FIG. 4 shows an enlarged illustration of the valve device from FIG. 3.
  • the 1 shows an intake line 2 leading to an internal combustion engine 1, generally a gas-carrying line, which is connected via an input line 3 to a device 4 for designing the noise generated by the internal combustion engine 1.
  • the input line 3 could also branch off from another gas-carrying line of the internal combustion engine 1, e.g. from an exhaust pipe.
  • the device 4, like the internal combustion engine 1, the intake line 2 and the input line 3, is located in a motor vehicle (not shown in its entirety) and is capable of both the noise in an interior 5 of the motor vehicle and in the environment to influence the same, whereby the basic structure and the mode of operation of the device 4 can be known, for example, from DE 100 42 012 AI.
  • the device 4 has a hollow body 6, which is divided by a sound transmission device 7, in the present case by an oscillatable, gas-tight membrane 7a, into two rooms, namely an input room 8 and an output room 9.
  • the membrane 7a consists of a gas-tight material in order to prevent gas from flowing over from the suction line 2 into the outlet line 10.
  • the input space 8 is connected to the input line 3, whereas the output space 9 is followed by an output line 10, which in the present case leads to the interior 5 leads.
  • the output line 10 it is also possible to lead the output line 10 to a space surrounding the motor vehicle, which is not shown here.
  • the noises caused by pressure surges or pressure differences in the intake line 2 are introduced via the input line 3 into the input space 8 of the hollow body 6, whereby the sound transmission device 7 is acted upon and excited to oscillate. In the event of such an application, the sound transmission device 7 vibrates at a natural frequency which is typical of it and which is passed on to the output line 10 by the air in the output space 9.
  • a valve device 11 is arranged in the output line 10, which serves to reduce the cross section of the output line 10 and thus to influence the noise generated by the sound transmission device 7 and transported on via the output line 10, by reducing the cross section of the output line 10 the transmitted volume is reduced.
  • the valve device 11 is regulated as a function of a control variable, which will be discussed in more detail below with the aid of a particularly suitable exemplary embodiment.
  • the valve device 11 is arranged in the inlet line 3 branching off from a suction tank 2, known branch 2a, and is thus able to reduce the cross section thereof.
  • the valve device 11 can be located in the input line 3 and / or the output line 10.
  • a control line 13 branches off, which in a housing 14 of the valve inlet direction 11 flows.
  • the throttle valve 12 is open, which is the case when the driver accelerates and the internal combustion engine 1 is operated at full load or at least with a high load.
  • the sound transmission device 7 is not formed by the membrane 7a but by an oscillatable element 7b which can oscillate about a pivot point 7c and thus guides the sound waves from the input space 3 into the output space 10.
  • the pivot point 7c is located on an acoustically inactive wall 7d, which separates the input space 3 from the output space 10 and thus, like the membrane 7a described above, prevents gas from flowing over from the suction line 2 into the output line 10.
  • Fig. 4 shows the specific configuration of the valve device 11, which has a flexible hose line 15 arranged in the housing 14, the clear width of which, as shown, is reduced when pressurized via the control line 13, if necessary to the extent that the passage through the Input line 3 is completely blocked.
  • This can be influenced by the choice of the material of the hose line 15, which can be made of silicone, for example.
  • the flexible hose line 15 In order to hold the flexible hose line 15 in the housing 14, the latter is clamped between the housing 14 and two tube pieces 16 and 17 which are arranged in the housing 14 and are spaced apart in the axial direction.
  • control line 13 does not open into the valve device 11 but into a pressure measuring device or the like, a control device then being provided which, depending on the pressure in the control line 13, opens and closes of the valve device 11, whereby the valve device can be designed in all cases both as an open / close valve and as a quantity-controllable valve.
  • other control variables could also be used for opening and closing the valve device 11, for example a pressure prevailing in an exhaust gas line or also a variable to be determined by the driver of the motor vehicle.
  • valve device 11 it is conceivable to provide an adaptive control for the valve device 11 so that, for example, depending on the driving style of the driver, there is less or greater throttling of the noise generated by the device 4 and conducted into the interior 5 or the space surrounding the motor vehicle.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug mit einem Hohlkörper (6), welcher durch wenigstens eine Schallübertragungseinrichtung (7) in wenigstens zwei Räume geteilt ist, steht ein Raum über eine Eingangsleitung (3) mit einem gasführenden Teil einer in dem Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine in Verbindung und der andere Raum ist mittels einer Ausgangsleitung (10) an einem Innenraum des Fahrzeugs und/oder an den das Fahrzeug umgebenden Raum akustisch gekoppelt. In der Eingangsleitung (3) und/oder in der Ausgangsleitung (10) ist eine Ventileinrichtung (11) angeordnet, welche in Abhängigkeit von einer Steuergrösse in der Lage ist, den Querschnitt der jeweiligen Leitung zu verringern.

Description

Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 44 35 296 AI bekannt . Mit solchen Vorrichtungen sollen dem Fahrer des Kraftfahrzeugs insbesondere beim Beschleunigen die von der Brennkraftmaschine erzeugten Geräusche verstärkt übermittelt werden, um zum einen ein intensiveres Fahrerlebnis zu ermöglichen und zum anderen mehr Informationen über den Lastzustand der Brennkraftmaschine weiterzugeben.
Die Nachteile dieser bekannten Vorrichtung liegen jedoch in ihrem verhältnismäßig geringen Wirkungsgrad sowie dem sehr starren Übertragungsverhalten.
In der DE 100 42 012 AI wurde versucht, diesen Wirkungsgrad der gesamten Vorrichtung zu verbessern. Allerdings wird auch dort noch keine optimale Lösung angeboten, insbesondere da das Übertragungsverhalten noch verhältnismäßig starr ist.
In verschiedenen Anwendungen kann es wünschenswert sein, insbesondere die Lautstärke des übertragenen Geräusches vom Lastzustand der Brennkraftmaschine abhängig zu machen, was mit den bekannten Vorrichtungen allerdings nicht möglich ist. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug zu schaffen, mittels der die Übertragung und insbesondere die Lautstärke der von der Brennkraftmaschine erzeugten Geräusche in den Innenraum des Kraftfahrzeugs und/oder an den das Kraftfahrzeug angrenzenden Raum in bestimmten Fahrsituationen beeinflußt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst .
Durch die erfindungsgemäße Ventileinrichtung in der zu dem Hohlkörper führenden oder von dieser ausgehenden Leitung ist es möglich, den Querschnitt der jeweiligen Leitung zu verringern und auf diese Weise das durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in den Innenraum und/ oder den das Kraftfahrzeug umgebenden Raum übertragene Geräusch zu beeinflussen, und zwar insbesondere dessen Lautstärke.
Die Ventileinrichtung wird dabei von einer Steuergröße beaufschlagt, wobei je nach Anwendungsfall bzw. nach der gewünschten Geräuschübertragung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung verschiedene Steuergrößen denkbar sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Steuergröße ein in der gasführenden Leitung herrschender Druck ist. Auf diese Art und Weise wird eine Abhängigkeit der Geräuschübertragung vom jeweiligen Lastzustand der Brennkraftmaschine erreicht, was zu einer besonders vorteilhaften Weiterleitung von entsprechenden Informationen über den Lastzustand der Brennkraftmaschine an den Fahrer des Kraftfahrzeugs ermöglicht. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, daß die gasführende Leitung eine zu der Brennkraftmaschine führende Ansaugleitung ist, und daß in Strömungsrichtung vor einer in der Ansaugleitung angeordneten Drosselklappe eine Steuerleitung zur Entnahme des Drucks abzweigt .
Durch die Entnahme des Drucks in der Ansaugleitung vor der Drosselklappe ist eine eindeutige Kopplung des übertragenen Geräusches an die Stellung der Drosselklappe und somit im Prinzip an die Stellung des Gaspedals gegeben, so daß insbesondere bei sportlicher Fahrweise eine entsprechende Geräuschübertragung an den Fahrer stattfindet.
Eine einfache konstruktive Lösung kann bei dieser Ausführungsform darin bestehen, daß die Steuerleitung in die Ventileinrichtung mündet, so daß eine unmittelbare Beaufschlagung und damit Ansteuerung der Ventileinrichtung mit dem Druck in der Ansaugleitung stattfindet, welcher wiederum in erster Linie von der Stellung der Drosselklappe abhängt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel .
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Geräuschgestaltung mit einer Ventil- einrichtung in der Ausgangsleitung;
Fig. 2 die Vorrichtung aus Fig. 1 mit einer Ventil- einrichtung in der Eingangsleitung, welche sich im geöffneten Zustand befindet; Fig. 3 die Vorrichtung aus Fig. 2 mit der Ventileinrichtung im geschlossenen Zustand; und
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Ventileinrichtung aus Fig. 3.
Fig. 1 zeigt eine zu einer Brennkraftmaschine 1 führende Ansaugleitung 2, allgemein eine gasführende Leitung, welche ü- ber eine Eingangsleitung 3 mit einer Vorrichtung 4 zur Geräuschgestaltung der von der Brennkraftmaschine 1 hervorgerufenen Geräusche verbunden ist. Statt von der Ansaugleitung 2 könnte die Eingangsleitung 3 auch von einer anderen gasführenden Leitung der Brennkraftmaschine 1 abzweigen, also z.B. von einer Abgasleitung. Die Vorrichtung 4 befindet sich, wie auch die Brennkraftmaschine 1, die Ansaug-leitung 2 und die Eingangsleitung 3, in einem in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Kraftfahrzeug und ist in der Lage, sowohl das Geräusch in einen Innenraum 5 des Kraftfahrzeugs als auch in der Umgebung desselben zu beeinflussen, wobei der prinzipielle Aufbau und die Wirkungsweise der Vorrichtung 4 beispielsweise aus der DE 100 42 012 AI bekannt sein können.
Die Vorrichtung 4 weist einen Hohlkörper 6 auf, der durch eine Schallübertragungseinrichtung 7, im vorliegenden Fall gebildet durch eine schwingf hige, gasdichte Membran 7a, in zwei Räume, nämlich einen Eingangsraum 8 und einen Ausgangs- räum 9, unterteilt ist. Die Membran 7a besteht aus einem gasdichten Werkstoff, um ein Überströmen von Gas aus der Ansaugleitung 2 in die Ausgangsleitung 10 zu verhindern.
Der Eingangsraum 8 ist mit der Eingangsleitung 3 verbunden, wohingegen sich an den Ausgangsraum 9 eine Ausgangsleitung 10 anschließt, welche im vorliegenden Fall zu dem Innenraum 5 führt. Es ist jedoch auch möglich, die Ausgangsleitung 10 zu einem das Kraftfahrzeug umgebenden Raum zu führen, der hier nicht dargestellt ist. Die in der Ansaugleitung 2 durch Druckstöße oder Druckunterschiede hervorgerufenen Geräusche werden über die Eingangsleitung 3 in den Eingangsraum 8 des Hohlkörpers 6 eingeleitet, wodurch die Schall- Übertragungseinrichtung 7 beaufschlagt und zum Schwingen angeregt wird. Bei einer solchen Beaufschlagung schwingt die Schallübertragungseinrichtung 7 mit einer für sie typischen Eigenfrequenz, welche durch die in dem Ausgangsraum 9 sich befindlichen Luft an die Ausgangsleitung 10 weitergegeben wird.
Im vorliegenden Fall ist in der Ausgangsleitung 10 eine Ventileinrichtung 11 angeordnet, welche dazu dient, den Querschnitt der Ausgangsleitung 10 zu verringern und damit das von der Schallübertragungseinrichtung 7 erzeugte und über die Ausgangsleitung 10 weitertransportierte Geräusch zu beeinflussen, wobei durch eine Verringerung des Querschnitts der Ausgangsleitung 10 die übertragene Lautstärke verringert wird. Die Ven-tileinrichtung 11 wird in Abhängigkeit von einer Steuergröße geregelt, worauf nachfolgend anhand eines besonders gut geeigneten Ausführungsbeispiels näher eingegangen wird.
In der Ausführungsform der Vorrichtung 4 gemäß Fig. 2 ist die Ventileinrichtung 11 in der von einem sich an die Ansaugleitung 2 anschließenden, an sich bekannten Sammelbehälter 2a abzweigenden Eingangsleitung 3 angeordnet und ist somit in der Lage, den Querschnitt derselben zu verringern. Prinzipiell kann sich die Ven-tileinrichtung 11 in der Eingangsleitung 3 und/oder der Ausgangsleitung 10 befinden. Vor einer in der Ansaugleitung 2 angeordneten Drosselklappe 12 zweigt eine Steuerleitung 13 ab, welche in ein Gehäuse 14 der Ventilein- richtung 11 mündet. Im dargestellten Zustand ist die Drosselklappe 12 geöffnet, was dann der Fall ist, wenn der Fahrer beschleunigt und die Brennkraftmaschine 1 mit Vollast oder zumindest mit einer hohen Last betrieben wird. Durch die geöffnete Drosselklappe 12 herrscht in der Steuerleitung 13 der gleiche Druck wie in der Ansaugleitung 2, der Eingangsleitung 3, der Ventileinrichtung 11 und dem Eingangsraum 8, so daß keine Druckunterschiede vorliegen und demzufolge auch keine Verringerung des Querschnitts der Eingangsleitung 3 erfolgt, so daß die in der Ansaugleitung 2 entstehenden Geräusche die Schallübertragungseinrichtung 7 ungedrosselt erreichen können. Dies ist im offenen Zustand der Drosselklappe 12 auch sinnvoll bzw. gewollt, da gerade im belasteten Zustand der Brennkraftmaschine 1 der Fahrer mit den zuvor beschriebenen akustischen Informationen von der Brennkraftmaschine 1 versorgt werden soll .
Befindet sich jedoch die Drosselklappe 12 im geschlossenen Zustand, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, so ist der Druck in der vor der Drosselklappe 12 abzweigenden Steuerleitung 13 höher als in der Ansaugleitung 2, der Eingangsleitung 3 und der Ventileinrichtung 11. In dieser Stellung der Drosselklappe 12 führt die Beaufschlagung der Ventileinrichtung 11 durch die Steuerleitung 13, wie nachfolgend verdeutlicht wird, zum Schließen der Ventileinrichtung 11 und somit zum Verringern des Querschnitts der Eingangsleitung 3. Dadurch werden also im geschlossenen Zustand der Ventileinrichtung 11 die in der Ansaugleitung 2 entstehenden Geräusche nicht mehr oder nur stark gedrosselt in den Eingangsraum 8 und damit an die Schallübertragungseinrichtung 7 weitergeleitet, wodurch der Fahrer des Kraftfahrzeugs in lastarmen Zuständen der Brennkraftmaschine 1 nur eine geringe oder auch gar keine akustische Rückmeldung von der Brennkraftmaschine 1 erhält . Sowohl in Fig. 2 als auch in Fig. 3 ist die Schallübertragungseinrichtung 7 nicht durch die Membran 7a sondern durch ein schwingfähiges Element 7b gebildet, welches um einen Drehpunkt 7c schwingen kann und damit die Schallwellen von dem Eingangsraum 3 in den Ausgangsraum 10 leitet. Der Drehpunkt 7c befindet sich an einer akustisch inaktiven Wandung 7d, die den Eingangsraum 3 von dem Ausgangsraum 10 trennt und somit wie die oben beschriebene Membran 7a ein Ü- berströmen von Gas aus der Ansaugleitung 2 in die Ausgangs- leitung 10 verhindert.
Fig. 4 zeigt die konkrete Ausgestaltung der Ventileinrichtung 11, welche eine in dem Gehäuse 14 angeordnete flexible Schlauchleitung 15 aufweist, deren lichte Weite sich, wie dargestellt, bei Druckbeaufschlagung über die Steuerleitung 13 verringert, und zwar gegebenenfalls so weit, daß der Durchgang durch die Eingangsleitung 3 vollständig gesperrt ist. Dies kann durch die Wahl des Materials der Schlauchleitung 15, die beispielsweise aus Silikon bestehen kann, beeinflußt werden. Um die flexible Schlauchleitung 15 in dem Gehäuse 14 zu halten, ist dieselbe zwischen dem Gehäuse 14 und zwei in dem Gehäuse 14 angeordneten, in axialer Richtung voneinander beabstandeten Rohrstücken 16 und 17 eingeklemmt.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform könnte auch vorgesehen sein, daß die Steuerleitung 13 nicht in die Ventil- einrichtung 11 sondern in eine Druckmeßeinrichtung oder ähnliches mündet, wobei dann eine Steuereinrichtung vorgesehen wäre, die, abhängig vom Druck in der Steuerleitung 13, das Öffnen und Schließen der Ventileinrichtung 11 bewirken könnte, wobei die Ventileinrichtung in sämtlichen Fällen sowohl als Auf/Zu-Ventil als auch als mengenmäßig regelbares Ventil ausgebildet sein kann. Des weiteren könnten auch andere Steuergrößen für das Öffnen und Schließen der Ventileinrichtung 11 verwendet werden, beispielsweise ein in einer Abgasleitung herrschender Druck oder auch eine von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs zu bestimmende Größe. Außerdem ist denkbar, eine adaptive Regelung für die Ventileinrichtung 11 vorzusehen, so daß beispielsweise abhängig von der Fahrweise des Fahrers eine geringere oder auch stärkere Drosselung des von der Vorrichtung 4 erzeugten und in den Innenraum 5 oder den das Kraftfahrzeug umgebenden Raum geleiteten Geräuschs stattfindet.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug mit einem Hohlkörper, welcher durch wenigstens eine Schallübertragungseinrichtung in wenigstens zwei Räume geteilt ist, wobei ein Raum über eine Eingangsleitung mit einem gasführenden Teil einer in dem Kraftfahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine in Verbindung steht, und wobei der andere Raum mittels einer Ausgangsleitung an einen Innenraum des Fahrzeugs und/oder an den das Fahrzeug umgebenden Raum akustisch gekoppelt ist, dadurch gekennz ei chnet , daß in der Eingangsleitung (3) und/oder in der Ausgangsleitung (10) eine Ventileinrichtung (11) angeordnet ist, welche in Abhängigkeit von einer Steuergröße in der Lage ist, den Querschnitt der jeweiligen Leitung (3,10) zu verringern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ventileinrichtung (11) in der Lage ist, die jeweilige Leitung (3,10) vollständig zu verschließen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steuergröße ein in der gasführenden Leitung (2) herrschender Druck ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die gasführende Leitung (2) eine zu der Brennkraftmaschine (1) führende Ansaugleitung (9) ist, und daß in Strömungsrichtung vor einer in der Ansaugleitung (2) angeordneten Drosselklappe (12) eine Steuerleitung (13) zur Entnahme des Drucks abzweigt .
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge ke nn z e i chne t , daß die Steuerleitung (13) in die Ventileinrichtung (11) mündet .
Vorrichtung nach Anspruch 5, da durch g e ke nn z e i chne t , daß die Steuerleitung (13) in ein Gehäuse (14) der Ventileinrichtung (11) mündet, wobei die Ventileinrichtung (11) eine flexible Schlauchleitung (15) aufweist, deren lichte Weite sich bei Druckbeaufschlagung über die Steuerleitung
(13) verringert.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e kenn z e i chne t , daß die flexible Schlauchleitung (15) zwischen dem Gehäuse
(14) und zwei innerhalb des Gehäuses (14) angeordnete Rohrstücken (16,17) eingeklemmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, da durch g eke nn z e i chne t , daß der in der Steuerleitung (13) anstehende Druck mittels einer Meßeinrichtung gemessen und an eine Steuereinrichtung, weitergegeben wird, welche zur Steuerung der Ventileinrichtung (11) vorgesehen ist.
EP03712129A 2002-05-29 2003-04-03 Vorrichtung zur geräuschgestaltung bei einem kraftfahrzeug Expired - Lifetime EP1507682B1 (de)

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