EP1898059B1 - Aktiver Schalldämpfer für eine Abgasanlage - Google Patents

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EP1898059B1
EP1898059B1 EP07113287.2A EP07113287A EP1898059B1 EP 1898059 B1 EP1898059 B1 EP 1898059B1 EP 07113287 A EP07113287 A EP 07113287A EP 1898059 B1 EP1898059 B1 EP 1898059B1
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EP
European Patent Office
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wall
sound
silencer
sound generator
diaphragm
Prior art date
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EP07113287.2A
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French (fr)
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EP1898059A2 (de
EP1898059A3 (de
Inventor
Jan Dr. Krüger
Frank Castor
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Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Original Assignee
Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP1898059A3 publication Critical patent/EP1898059A3/de
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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787—General system configurations
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10—Applications
    • G10K2210/128—Vehicles
    • G10K2210/1282—Automobiles
    • G10K2210/12822—Exhaust pipes or mufflers

Definitions

  • the present invention relates to an active silencer for an exhaust system of an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1.
  • an active exhaust muffler for an exhaust system in motor vehicles which comprises a housing which is penetrated by an exhaust pipe having a Schallkopplungsstelle in its pipe wall. Furthermore, a feed point for anti-sound is present, which is connected to the sound coupling point on the one interior of the housing forming a resonance channel.
  • the portion containing the feed point and the portion of the resonance channel containing the sound coupling point are separated from one another by a cooling gap through which cooling air flows, which on the one hand should allow a compact design and, on the other hand, sufficient cooling of a heat-sensitive loudspeaker.
  • the design of the cooling channel or the cooling gap is structurally complex and therefore expensive.
  • a generic active silencer is from the EP 0 939 577 A is known and is equipped with an anti-sound generator for applying exhaust gas with anti-sound, wherein the anti-sound generator has a diaphragm drive and at least one coupling element made of a heat-conducting and sound-damping material.
  • the coupling element bridges a gap which is provided between the membrane drive and a pressure plate, which is supported by means of a clamping screw on an outer wall of the muffler. The screw forms a bottleneck for heat transfer between the coupling element and the outer wall.
  • the present invention addresses the problem of providing for an active exhaust muffler an improved embodiment, in which in particular an improved cooling of an anti-noise generator is achieved by a structurally simple measure.
  • the present invention is based on the general idea, in an active silencer for an exhaust system of an internal combustion engine, a heat-sensitive part of an anti-sound generator heat-transmitting and at the same time sound-absorbing with a flow of cool ambient air To connect outer wall and thereby effectively cool one hand and on the other hand to prevent a sound transmission from a diaphragm drive of the anti-sound generator on the outer wall into the environment.
  • the anti-sound generator is designed to act on exhaust gases with anti-sound and has a diaphragm drive, in particular an electromechanical diaphragm drive, in the manner of a vibration generator, which generates the required anti-noise signals and forwards them to a membrane.
  • the membrane drive of the anti-sound generator produces heat in addition to the exhaust gases during operation of the anti-noise generator
  • it is provided according to the invention to actively cool it by coupling it to the above-mentioned outer wall via a heat-conducting and sound-damping coupling element, the coupling element being between the outer wall and the diaphragm drive provided gap bridges.
  • the heat transfer coupling between the outer wall and the membrane drive of the anti-noise generator leads to a heat flow from the diaphragm drive via the coupling element and the outer wall into the environment and thereby to an active cooling of the membrane drive.
  • the sound-damping coupling for example a mechanically elastic coupling, prevents vibrations of the diaphragm drive from being transmitted to the outer wall in contact with the environment, and thus the acoustic emission-reducing effect of the active silencer contravening.
  • the coupling element consists of a thermally conductive and at the same time sound-damping material.
  • Conceivable here are highly thermally conductive, viscous substances, for example in the form of so-called thermal pastes or a layer of good thermal conductivity, elastic material, such as a so-called heat-conducting pads.
  • these substances or materials meet by the high compressibility necessary for the production tolerance compensation of a gap between the outer wall and the membrane drive of the anti-sound generator, which on the one hand sonic must be present, on the other hand should be made as small as possible.
  • Such a thermal paste thus allows a good heat transfer between the membrane drive of the anti-noise generator and the outer wall in contact with the environment, whereby the heat can be dissipated quickly through the outer wall and thereby effective cooling of the membrane drive can be achieved.
  • the elasticity of the thermal compound causes a sound decoupling between the membrane drive and the outer wall.
  • the anti-noise generator is a loudspeaker which has a vibration membrane which can be excited by the diaphragm drive.
  • Commercially available loudspeakers can be considered, which cover a required bandwidth of frequencies for generating suitable anti-noise. It is important, however, that the speaker at least a certain Can withstand temperature stress without impairment for a long time, the speaker in the exhaust system temperatures can preferably endure over the entire life of the active muffler.
  • the external wall in contact with the environment has at least one of the following heat transfer elements: bead, structured surface, wind deflector. All three heat transfer elements contribute to increase a surface of the outer wall and thereby accelerate heat exchange with the environment.
  • beads or cooling fins are well known to increase the heat exchange.
  • an inventive active silencer 1 for an exhaust system 2 of an internal combustion engine which is shown only partially, comprises at least one antinoise generator 3 for acting upon exhaust gas with antisound.
  • the exhaust system 2 can in particular as in the Fig. 1 be executed shown in which it has an exhaust gas pipe 4, which in the region of the muffler 1 sound permeable, in particular perforated, is.
  • an exhaust gas pipe 4 which in the region of the muffler 1 sound permeable, in particular perforated, is.
  • another arrangement or embodiment of the exhaust gas pipe 4. is an interior of the exhaust gas pipe 4 at least acoustically seen communicating with a first space 5 of the active muffler 1 in combination.
  • the first space 5 in turn is separated by a partition wall 6 from a second space 7, wherein the partition wall 6 has a wall opening 8.
  • the anti-sound generator 3 is arranged, which at least consists of a vibration-generating diaphragm drive 9 and a membrane 10 which radiates these vibrations.
  • the anti-sound generator 3 is arranged in the second space 7 so that it can act on the first space 5 through the wall opening 8 through with anti-sound.
  • the membrane 10 of the anti-sound generator 3, the wall opening 8 closes tight.
  • the membrane 10 of the anti-sound generator 3 is part of the partition wall 6 and is produced, for example, together with this.
  • the anti-noise generator 3 During operation of the active silencer 1, the anti-noise generator 3 generates sound signals which preferably eliminate the sound waves emitted by the exhaust gas flow flowing in the pipe 4. This can be done for example via a phase-shifted emission of anti-noise signals, which covers the noise generated by the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 4 such that the latter are extinguished.
  • the exhaust system 2 can reach relatively high operating temperatures during operation and also the membrane drive 9 also generates heat during operation, it can lead to high temperature loads, which affect the life of the anti-sound generator 3.
  • the latter should preferably be cooled.
  • Such a cooling achieves the solution according to the invention in that the membrane drive 9 of the anti-sound generator 3 is coupled via at least one coupling element 11 thermally conductive and sound-absorbing with one, with the environment 12 in contact outer wall 13 of the muffler 1.
  • the heat-conducting and sound-damping coupling element 11 causes a heat transfer from the diaphragm drive 9 via the coupling element 11 in the outer wall 13 of the muffler 1, from where the heat can be dissipated in the environment 12.
  • the outer wall 13 thus acts as a cooling surface for the diaphragm drive.
  • the coupling element 11 prevents transmission of sound from the anti-sound generator 3 on the outer wall 13 and from this radiation in the environment 12.
  • the coupling element 11 of a thermally conductive and at the same time sound-absorbing material, for example in the form of a viscous substance, such as For example, a thermal paste or a layer of good thermal conductivity elastic material.
  • a viscous substance such as For example, a thermal paste or a layer of good thermal conductivity elastic material.
  • the coupling element 11 usually has a thickness of about 0.1 mm to about 5 mm.
  • heat transfer elements 14 for example ribs, beads and wind deflectors come into consideration, which also increase the surface of the outer wall 13 or beyond generate a specific air flow, which additionally supports the cooling effect. It is to be assumed that the outer wall 13 of the muffler 1 is usually arranged below a motor vehicle and is thereby exposed to the airstream during operation of the motor vehicle.
  • the heat-conducting elements 14 can be designed, for example, as beads or ribs, as described above, and have either a straight-line or a curved shape.
  • a bead 14 ' is formed on the outer wall 13, which is substantially circular and which is adapted to a shape of the diaphragm drive 9, so that the bead 14' surrounds the diaphragm drive 9.
  • a surface of the outer wall 13 facing the diaphragm drive 9 can be adapted to a contour of the diaphragm drive 9 facing the outer wall 13.
  • the coupling between the antinoise generator 3 and the outer wall 13 by the coupling member 11 also causes a stiffening of the outer wall 13, whereby this radiated much less generated by the antinoise generator 3 anti-sound to the outside. Without any mechanical contact between the outer wall 13 and the membrane drive 9, the outer wall 13 would emit significantly more structure-borne noise due to the high sound pressure level generated by the antinoise generator 3, so that in order to counteract, the sheet thickness of the outer wall 13 would have to be significantly increased , which in turn would result in a higher mass and higher costs and a higher thermal resistance and thus would deteriorate the heat dissipation of the membrane drive 9.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen aktiven Schalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Aufgrund stetig steigenden Anforderungen hinsichtlich der erlaubten Schallemissionen von Abgasanlagen, kommen in den letzten Jahren vermehrt Abgasanlagen mit sogenannter aktiver Lärmbekämpfung durch Antischall zum Einsatz. Die Funktionsweise beruht dabei auf der Auslösung zweier sich überlagernder Schallsignale, wobei dem Störschall der Abgasanlage ein synthetisch erzeugtes, meist von Lautsprechern abgestrahltes, gegenphasiges Signal (Antischall) derart überlagt wird, dass das Störsignal vorzugsweise vollständig ausgelöscht wird. Ein Vorteil derartiger aktiver Systeme besteht insbesondere in deren geringer Baugröße und deren Flexibilität, wobei sich insbesondere moderne Systeme dynamisch an sich verändernde Betriebsbedingungen, wie beispielsweise verschiedene Drehzahlen oder verschiedene Motorengeräusche, anpassen können. Kritisch hingegen ist die Temperaturbelastung, welche üblicherweise in der Abgasanlage herrscht und welche von dem Antischallerzeuger über lange Zeit ohne Beeinträchtigungen ertragen werden muss. Dabei wird bei modernen Abgasanlage mit aktiven Schalldämpfern versucht, letztere wärmetechnisch von der Abgasanlage zu entkoppeln und/oder zusätzlich zu kühlen.
  • Aus der EP 1 055 804 B1 ist ein aktiver Abgasschalldämpfer für eine Abgasanlage in Kraftfahrzeugen bekannt, welcher ein Gehäuse umfasst, das von einem in seiner Rohrwand eine Schallkopplungsstelle aufweisenden Abgasrohr durchsetzt ist. Weiterhin ist eine Einspeisungsstelle für Antischall vorhanden, welche mit der Schallkopplungsstelle über den einen Resonanzkanal bildenden Innenraum des Gehäuses verbunden ist. Generell sind dabei der die Einspeisstelle enthaltende Abschnitt und der die Schallkopplungsstelle enthaltende Abschnitt des Resonanzkanals durch einen von Kühlluft durchströmten Kühlspalt voneinander getrennt, wodurch sich einerseits eine kompakte Bauweise und andererseits eine ausreichende Kühlung eines wärmeempfindlichen Lautsprechers verwirklichen lassen soll. Die Ausbildung des Kühlkanals bzw. des Kühlspaltes ist jedoch konstruktiv aufwändig und dadurch teuer.
  • Ein gattungsgemäßer aktiver Schalldämpfer ist aus der EP 0 939 577 A bekannt und ist mit einem Antischallerzeuger zur Beaufschlagung von Abgas mit Antischall ausgestattet, wobei der Antischallerzeuger einen Membranantrieb und wenigstens ein Kopplungselement aus einem wärmeleitenden und schalldämpfenden Material aufweist. Beim bekannten Schalldämpfer überbrückt das Kopplungselement einen Spalt, der zwischen dem Membranantrieb und einer Anpressplatte vorgesehen ist, die mithilfe einer Spannschraube an einer Außenwand des Schalldämpfers abgestützt ist. Die Schraube bildet dabei eine Engstelle für eine Wärmeübertragung zwischen Kopplungselement und Außenwand.
  • Aus der US 5,693,918 A ist ebenfalls eine aktiver Schalldämpfer bekannt, bei dem jedoch zwischen dem jeweiligen Membranantrieb und der Außenwand des Schalldämpfers ein Spalt vorgesehen ist, derart, dass zwischen dem Membranantrieb und der Außenwand eine Wärmeübertragung nur über Wärmestrahlung möglich ist.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen aktiven Abgasschalldämpfer eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, bei welcher insbesondere eine verbesserte Kühlung eines Antischallerzeugers durch eine konstruktiv einfache Maßnahme erreicht wird.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsform sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem aktiven Schalldämpfer für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine einen besonders hitzeempfindlichen Teil eines Antischallerzeugers wärmeübertragend und gleichzeitig schalldämpfend mit einer von kühler Umgebungsluft umströmten Außenwand zu verbinden und dadurch einerseits effektiv zu kühlen und andererseits eine Schallübertragung von einem Membranantrieb des Antischallerzeugers über die Außenwand in die Umgebung zu verhindern. Der Antischallerzeuger ist dabei zur Beaufschlagung von Abgasen mit Antischall ausgebildet und weist einen Membranantrieb, insbesondere einen elektromechanischen Membranantrieb, in der Art eines Schwingungserzeugers auf, welcher die erforderlichen Antischallsignale erzeugt und an eine Membran weiterleitet. Da insbesondere der Membranantrieb des Antischallerzeugers beim Betrieb des Antischallerzeugers zusätzlich zu den Abgasen Wärme produziert, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, diesen aktiv zu kühlen, in dem er über ein wärmeleitendes und schalldämpfendes Kopplungselement mit oben erwähnter Außenwand gekoppelt wird, wobei das Kopplungselement einen zwischen der Außenwand und dem Membranantrieb vorgesehenen Spalt überbrückt. Die Wärme übertragende Kopplung zwischen der Außenwand und dem Membranantrieb des Antischallerzeugers führt zu einem Wärmeabfluss vom Membranantrieb über das Kopplungselement und die Außenwand in die Umgebung und dadurch zu einer aktiven Kühlung des Membranantriebs. Gleichzeitig wird durch die schalldämpfende Kopplung, beispielsweise einer mechanisch elastischen Kopplung, verhindert, dass sich Schwingungen des Membranantriebs auf die mit der Umgebung in Kontakt stehende Außenwand übertragen und dadurch die Schallemission reduzierende Wirkung des aktiven Schalldämpfers contrakarieren.
  • Erfindungsgemäß besteht das Kopplungselement aus einem wärmeleitenden und gleichzeitig schalldämpfenden Material. Denkbar sind hierbei gut wärmeleitende, zähe Substanzen, beispielsweise in Form von sogenannter Wärmeleitpasten oder eine Schicht eines gut wärmeleitenden, elastischen Materials, beispielsweise eines sogenannten Wärmeleit-Pads. Neben der hervorragenden Wärmeleitung erfüllen diese Substanzen bzw. Materialien durch die hohe Kompressibilität einen für die Fertigung nötigen Toleranzausgleich eines Spaltes zwischen der Außenwand und dem Membranantrieb des Antischallerzeugers, welcher zwar einerseits schalltechnisch vorhanden sein muss, andererseits jedoch so klein als möglich ausgeführt sein sollte. Eine derartige Wärmeleitpaste ermöglicht somit einen guten Wärmeübertrag zwischen dem Membranantrieb des Antischallerzeugers und der mit der Umgebung in Kontakt stehenden Außenwand, wodurch die Wärme über die Außenwand schnell abgeführt werden kann und dadurch eine effektive Kühlung des Membranantriebs erreicht werden kann. Gleichzeitig bewirkt die Elastizität der Wärmeleitpaste eine schalltechnische Entkopplung zwischen Membranantrieb und Außenwand.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der Antischallerzeuger ein Lautsprecher, der eine vom Membranantrieb anregbare Schwingungsmembran aufweist. Dabei können handelsübliche Lautsprecher in Betracht gezogen werden, welche eine erforderliche Bandbreite an Frequenzen zur Erzeugung geeigneten Antischalls abdecken. Wichtig ist dabei jedoch, dass der Lautsprecher zumindest eine gewisse Temperaturbelastung beeinträchtigungslos über längere Zeit ertragen kann, wobei der Lautsprecher in der Abgasanlage auftretende Temperaturen vorzugsweise über die gesamte Lebensdauer des aktiven Schalldämpfers ertragen kann.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die mit der Umgebung in Kontakt stehende Außenwand zumindest eines der nachfolgenden Wärmeübertragungselemente auf: Sicke, strukturierte Oberfläche, Windleitelement. Alle drei genannte Wärmeübertragungselemente tragen dazu bei, eine Oberfläche der Außenwand zu vergrößern und dadurch einen Wärmeaustausch mit der Umgebung zu beschleunigen. Insbesondere Sicken oder Kühlrippen sind dabei zur Steigerung des Wärmeaustausches hinlänglich bekannt. Gleichfalls eingesetzt werden können sogenannte Windleitelemente, welche einen Fahrtwind so umlenken bzw. leiten, dass eine möglichst hohe Wärmeübertragungsrate erzielt werden kann. Richtig angeordnet, erhöhen sie eine Wärmeübertragung zwischen Umgebung und Außenwand und damit auch eine Wärmeübertragung zwischen dem Membranantrieb und der Außenwand, wodurch der Membranantrieb effektiver gekühlt werden kann und dadurch seine Lebensdauer verlängert werden kann.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch,
    • Fig. 1
    eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen aktiven Schalldämpfer,
    Fig. 2
    eine Ansicht auf eine Außenseite des erfindungsgemäßen Schalldämpfers.
  • Entsprechend Fig. 1 umfasst ein erfindungsgemäßer, aktiver Schalldämpfer 1 für eine lediglich teilweise dargestellte Abgasanlage 2 einer Brennkraftmaschine zumindest einen Antischallerzeuger 3 zur Beaufschlagung von Abgas mit Antischall. Die Abgasanlage 2 kann dabei insbesondere wie in der Fig. 1 dargestellt ausgeführt sein, in der sie ein abgasführendes Rohr 4 aufweist, welches im Bereich des Schalldämpfers 1 schalldurchlässig, insbesondere perforiert, ist. Denkbar ist selbstverständlich auch eine andere Anordnung bzw. Ausführungsform des abgasführenden Rohres 4. Dabei steht ein Inneres des abgasführenden Rohrs 4 zumindest schalltechnisch gesehen kommunizierend mit einem ersten Raum 5 des aktiven Schalldämpfers 1 in Verbindung. Der erste Raum 5 seinerseits ist durch eine Trennwand 6 von einem zweiten Raum 7 getrennt, wobei die Trennwand 6 eine Wandöffnung 8 aufweist. Dabei sei ausdrücklich angemerkt, dass die gemäß Fig. 1 gewählte Darstellung mit dem abgasführenden Rohr 4, dem ersten Raum 5, der Trennwand 6 und dem zweiten Raum 7 rein exemplarisch zu verstehen ist, so dass auch andere Ausführungsformen bzw. andere Anordnungen des Antischallerzeugers 3 bezüglich der Abgasanlage 2 von der Erfindung mit umschlossen sein sollen.
  • Im zweiten Raum 7 ist der Antischallerzeuger 3 angeordnet, wobei dieser zumindest aus einem schwingungserzeugenden Membranantrieb 9 und einer diese Schwingungen abstrahlende Membran 10 besteht. Dabei ist der Antischallerzeuger 3 so im zweiten Raum 7 angeordnet, dass er den ersten Raum 5 durch die Wandöffnung 8 hindurch mit Antischall beaufschlagen kann. Denkbar ist dabei, dass die Membran 10 des Antischallerzeugers 3 die Wandöffnung 8 dicht abschließt. Ebenfalls vorstellbar ist, dass die Membran 10 des Antischallerzeugers 3 Bestandteil der Trennwand 6 ist und beispielsweise zusammen mit dieser hergestellt wird.
  • Im Betrieb des aktiven Schalldämpfers 1 erzeugt der Antischallerzeuger 3 Schallsignale, welche die vom im Rohr 4 strömenden Abgasstrom ausgehenden Schallwellen vorzugsweise eliminiert. Dies kann beispielsweise über eine phasenverschobene Aussendung von Antischallsignalen erfolgen, welche die durch das im Abgasrohr 4 strömende Abgas erzeugte Störsignale derart überdeckt, dass letztere ausgelöscht werden.
  • Da die Abgasanlage 2 während des Betriebs relativ hohe Betriebstemperaturen erreichen kann und zudem der Membranantrieb 9 im Betrieb ebenfalls Wärme erzeugt, kann es zu hohen Temperaturbelastungen kommen, welche die Lebensdauer des Antischallerzeugers 3 beeinträchtigen. Um dem entgegen zu wirken und damit die Lebensdauer des Antischallerzeugers 3 verlängern zu können, sollte letzterer vorzugsweise gekühlt werden. Eine derartige Kühlung erreicht die erfindungsgemäße Lösung dadurch, dass der Membranantrieb 9 des Antischallerzeugers 3 über wenigstens ein Kopplungselement 11 wärmeleitend und schalldämpfend mit einer, mit der Umgebung 12 in Kontakt stehenden Außenwand 13 des Schalldämpfers 1 gekoppelt ist. Das wärmeleitende und schalldämpfende Kopplungselement 11 bewirkt dabei eine Wärmeübertragung vom Membranantrieb 9 über das Kopplungselement 11 in die Außenwand 13 des Schalldämpfers 1, von wo die Wärme in die Umgebung 12 abgeführt werden kann. Die Außenwand 13 wirkt somit als Kühloberfläche für den Membranantrieb 9.
  • Die schalldämpfende Ausbildung des Kopplungselementes 11 hingegen verhindert eine Übertragung von Schall vom Antischallerzeuger 3 auf die Außenwand 13 und von dieser eine Abstrahlung in die Umgebung 12. Dabei kann das Kopplungselement 11 aus einem wärmeleitenden und gleichzeitig schalldämpfenden Material, beispielsweise in Form einer zähen Substanz, wie beispielsweise eine Wärmeleitpaste oder einer Schicht eines gut wärmeleitenden elastischen Materials bestehen. Neben einer erhöhten Wärmeleitung erfüllt eine derartige Substanz bzw. ein derartiges Material einen für die Fertigung des Schalldämpfers 1 nötigen Toleranzausgleich, da zwischen dem Membranantrieb 9 und der Außenwand 13 stets ein Spalt vorhanden sein muss, dieser jedoch so klein wie möglich sein sollte. Als Membranantrieb 9 kommt hierbei beispielsweise eine übliche Magnetspule in Betracht. Eine weitere wichtige Eigenschaft des Kopplungselements 11 ist eine gewisse mechanische Elastizität, welche eine Übertragung von Schallwellen vom Membranantrieb 9 über das Kopplungselement 11 in die Außenwand 13 verhindert. Hierdurch wird vermieden, dass die Außenwand 13 als schallabstrahlende Membran fungiert und dadurch die schalldämpfende Wirkung des Antischallerzeugers 3 zu Nichte macht. Das Kopplungselement 11 weist dabei üblicherweise eine Dicke von ca. 0,1 mm bis ca. 5 mm auf.
  • Um eine Wärmeübertragung zwischen der Außenwand 13 über das Kopplungselement 11 und dem Membranantrieb 9 des Antischallerzeugers 3 weiter steigern zu können und damit eine weiter verbesserte Kühlung des Membranantriebs 9 erreichen zu können, ist die mit der Umgebung 12 in Kontakt stehende Außenwand 13 des Schalldämpfers 1 so ausgebildet, dass eine erhöhte Wärmeübertragung zur Umgebung 12 stattfinden kann. Dies wird beispielsweise durch spezielle Wärmeübertragungselemente 14 oder durch eine entsprechende Ausgestaltung der Oberfläche der Außenwand 13 erreicht. Eine entsprechend gestaltete Oberfläche kann dabei eine stark zerklüftete Struktur aufweisen, wodurch die Oberfläche vergrößert wird und somit der Kühleffekt unterstützt wird. Als Wärmeübertragungselemente 14 kommen beispielsweise Rippen, Sicken und Windleitelemente in Betracht, welche ebenfalls die Oberfläche der Außenwand 13 vergrößern oder darüber hinaus eine spezifische Luftströmung erzeugen, welche die Kühlwirkung zusätzlich unterstützt. Dabei ist davon auszugehen, dass die Außenwand 13 des Schalldämpfers 1 üblicherweise unterhalb eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist und dadurch im Betrieb des Kraftfahrzeugs dem Fahrtwind ausgesetzt wird.
  • Generell können dabei die Wärmeleitelemente 14 wie eben beschrieben beispielsweise als Sicken oder Rippen ausgebildet sein und entweder eine geradlinige oder eine gekrümmte Gestalt aufweisen. In Fig. 2 ist eine Sicke 14' an der Außenwand 13 ausgebildet, welche im wesentlich kreisrund ist und welche an eine Form des Membranantriebs 9 angepasst ist, so dass die Sicke 14' den Membranantrieb 9 umgibt. Allgemein gesprochen kann dabei eine dem Membranantrieb 9 zugewandte Oberfläche der Außenwand 13 an eine, der Außenwand 13 zugewandte Kontur des Membranantriebs 9 angepasst sein.
  • Die Kopplung zwischen dem Antischallerzeuger 3 und der Außenwand 13 durch das Kopplungselement 11 bewirkt darüber hinaus eine Versteifung der Außenwand 13, wodurch diese deutlich weniger vom Antischallerzeuger 3 erzeugten Antischall nach außen abstrahlt. Ohne jeden mechanischen Kontakt zwischen der Außenwand 13 und dem Membranantrieb 9 würde die Außenwand 13 aufgrund der hohen, durch den Antischallerzeuger 3 erzeugten Schalldruckpegel deutlich mehr Körperschall abstrahlen, so dass, um dem entgegen wirken zu können, die Blechstärke der Außenwand 13 signifikant erhöht werden müsste, was wiederum eine höhere Masse und höhere Kosten sowie einen höheren Wärmeleitwiderstand zur Folge hätte und dadurch die Wärmeabfuhr des Membranantriebs 9 verschlechtern würde.

Claims (9)

  1. Aktiver Schalldämpfer (1) für eine Abgasanlage (2) einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Antischallerzeuger (3) zur Beaufschlagung von Abgas mit Antischall, wobei der Antischallerzeuger (3) einen Membranantrieb (9) und wenigstens ein Kopplungselement (11) aus einem wärmeleitenden und schalldämpfenden Material aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Antischallerzeuger (3) mit dem Membranantrieb (9) über das wenigstens eine Kopplungselement (11) wärmeleitend und schalldämpfend mit einer, mit der Umgebung (12) in Kontakt stehenden Außenwand (13) des Schalldämpfers (1) gekoppelt ist, indem das Kopplungselement (11) einen zwischen der Außenwand (13) und dem Membranantrieb (9) vorgesehenen Spalt überbrückt.
  2. Schalldämpfer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Kopplungselement (11) eine Dicke von ca. 0,1 bis 5,0 mm aufweist.
  3. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Antischallerzeuger (3) ein Lautsprecher ist und eine vom Membranantrieb (9) anregbare Schwingungsmembran (10) aufweist.
  4. Schalldämpfer nach einem Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mit der Umgebung (12) in Kontakt stehenden Außenwand (13) des Schalldämpfers (1) so ausgebildet ist, dass eine erhöhte Wärmeübertragung zur Umgebung (12) stattfinden kann.
  5. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mit der Umgebung (12) in Kontakt stehende Außenwand (13) zumindest eines der nachfolgenden Wärmeübertragungselemente (14) aufweist: Sicke, strukturierte Oberfläche, Windleitelement.
  6. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine dem Membranantrieb (9) zugewandte Oberfläche der Außenwand (13) an eine, der Außenwand (13) zugewandte Kontur des Membranantriebs (9) angepasst ist.
  7. Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der aktive Schalldämpfer (1) ein abgasführendes, perforiertes Rohr (4) aufweist, das mit einem ersten Raum (5) schallübertragend verbunden ist,
    - dass der Antischallerzeuger (3) in einem, durch eine Trennwand (6) mit einer Wandöffnung (8) vom ersten Raum (5) getrennten zweiten Raum (7) angeordnet ist, wobei der Antischallerzeuger (3) den ersten Raum (5) durch die Wandöffnung (8) mit Antischall beaufschlagen kann.
  8. Schalldämpfer nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Membran (10) des Antischallerzeugers (3) die Wandöffnung (8) dicht abschließt.
  9. Schalldämpfer nach Anspruch 7 oder 8,
    dadurch gekenzeichnet,
    dass die Membran (10) des Antischallerzeugers (3) Bestandteil der Trennwand (6) ist.
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