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 einer gewissen Anfälligkeit aufgrund der Verwendung einer Membran.
In der DE 100 42 012 AI wurde versucht, den Wirkungsgrad der gesamten Vorrichtung zu verbessern. Allerdings wird auch dort noch keine optimale Lösung angeboten, insbesondere was die Anfälligkeit bezüglich Beschädigungen der Membran anbelangt, die aufgrund hoher Gasdrücke beispielsweise bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen durchaus auftreten können.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Geräuschgestaltung bei einem Kraftfahrzeug zu schaffen, die sowohl für aufgeladene Brennkraftmaschinen gut geeignet ist als auch eine ausreichende Möglichkeit zur Übertragung der von der Brennkraftmaschine erzeugten Schallwellen an den Fahrer gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst .
Die Trennung des Hohlkörpers in den Eingangsraum und den Aus- gangsraum mittels der akustisch inaktiven Wandung bewirkt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise auch der bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen auftretenden Druckbelastung ausgesetzt werden kann.
Die Übertragung der von der Brennkraftmaschine hervorgerufenen Schallwellen von dem Eingangsraum in den Ausgangsraum und somit von der Brennkraftmaschine zu dem Innenraum des Kraftfahrzeugs oder zu dem das Kraftfahrzeug umgebenden Raum wird erfindungsgemäß durch die sich sowohl in den Eingangsraum als auch in den Ausgangsraum erstreckende Schallübertragungseinrichtung ermöglicht, so daß der Fahrer in der Lage ist, den Geräuscheindruck der Brennkraftmaschine, der beispielsweise von deren Last abhängen kann, akustisch wahrzunehmen.
Die beiden schwingfähigen Elemente, die Teile der Schallübertragungseinrichtung sind, sind erfindungsgemäß durch ein gebogenes, an der akustisch inaktiven Wandung gelagertes Verbindungselement miteinander verbunden, welches bei Druckbeaufschlagung des in dem Eingangsraum angeordneten schwingfähigen Elements eine Dreh- bzw. Pendelbewegung um seinen Drehpunkt ausführt und somit die Schwingungen von dem einen schwingfähigen Element an das andere schwingfähige Element ü- berträgt . Durch die beschriebene Drehbewegung des Verbindungselements kann dasselbe sehr einfach an der akustisch inaktiven Wandung gelagert werden, da vorteilhafterweise keine
axiale Bewegung des Verbindungselements auftritt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Aus- führungsbeispielen.
Es zeigt :
Fig. 1 eine erste Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit der Schallübertragungseinrichtung;
Fig. 2 eine zweite Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 1 ;
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III aus Fig. 2 ;
Fig. 4 eine dritte Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung aus Fig. 4;
Fig. 6 eine weitere Ausfuhrungsform der Schallübertragungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 7 eine Ansicht gemäß dem Pfeil VII aus Fig. 6;
Fig. 8 eine um 90° verdrehte Ansicht der Vorrichtung aus Fig. 6;
Fig. 9 eine Ansicht gemäß dem Pfeil IX aus Fig. 8 ;
Fig. 10 eine weitere Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 11 eine weitere Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 12 eine weitere Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 13 eine weitere Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 14 eine weitere Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 15 eine weitere Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und
Fig. 16 eine weitere Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine zu einer Brennkraftmaschine 1 führende Ansaugleitung 2 als gasführende Leitung, welche über 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 beispielsweise von einer Abgasleitung. Die Vorrichtung 4 befindet sich, wie auch die Brennkraftmaschine 1, die Ansaugleitung 2 und die Eingangsleitung 3, in einem in seiner Gesamtheit nicht dargestellten Kraftfahrzeug und ist in der Lage, sowohl das Geräusch in einem Innenraum 5 des Kraftfahrzeugs als auch in der nicht dargestellten Umgebung desselben zu beeinflussen.
Die Vorrichtung 4 weist einen Hohlkörper 6 auf, der durch eine im wesentlichen akustisch inaktive, also den Schall nicht weiterleitende Wandung 7 in zwei Räume, nämlich einen Eingangsraum 8 und einen Ausgangsraum 9, unterteilt ist. Der Eingangsraum 8 ist mit der Eingangsleitung 3 und der Ausgangsraum 9 mit einer Ausgangsleitung 10 verbunden, welche im vorliegenden Fall zu dem Innenraum 5 führt. Allerdings könnte
die Ausgangsleitung 10 auch zu einem das Kraftfahrzeug umgebenden Raum geführt werden.
Des weiteren ist innerhalb des Hohlkörpers 6 eine Schallübertragungseinrichtung 11 angeordnet, welche zwei schwingfähige Elemente 12 und 13 aufweist, von denen das erste schwingfähige Element 12 in dem Eingangsraum 8 und das zweite schwingfähige Element 13 in dem Ausgangsraum 9 angeordnet ist. Die beiden schwingfähigen Elemente 12 und 13 unterteilen den Eingangsraum 8 und den Ausgangsraum 9 jeweils in zwei voneinander abgeschlossene Unterräume 8a und 8b sowie 9a und 9b. In diesem Zusammenhang wäre es möglich, an die Unterräume 8b und 9b, welche sich jeweils zwischen einem der schwingfähigen E- lemente 12 und 13 sowie der akustisch inaktiven Wandung 7 befinden, zusätzliche Eingangs- oder Ausgangsleitungen anzuschließen, welche im vorliegenden Fall nicht dargestellt sind. Dabei herrscht vor und hinter den beiden schwingfähigen Elementen 12 und 13 jeweils der gleiche statische Druck, so daß keine statische Druckvorbelastung gegeben ist.
In der dargestellten Ausfuhrungsform weist jedes der schwingfähigen Elemente 12 und 13 jeweils starre Plattenabschnitte 14 und an den Plattenabschnitten 14 angebrachte, nachgiebige Membranabschnitte 15 auf, die mit dem Hohlkörper 6 verbunden sind. Auf diese Weise wird die Schwingfähigkeit der beiden schwingfähigen Elemente 12 und 13 und damit das Vermögen der Schallübertragungseinrichtung 11, Schall zu übertragen, erreicht. Alternativ wäre es auch möglich, daß lediglich eines der schwingfähigen Elemente 12 und 13 den starren Plattenabschnitt 14 aufweist.
Die beiden schwingfähigen Elemente 12 und 13 sind mittels eines gebogenen, im wesentlichen U-förmigen Verbindungselements 16, welches sich durch die akustisch inaktive Wandung 7 erstreckt und an derselben über ein Dicht- und Lagerelement 17 gelagert ist, verbunden. Das Dicht- und Lagerelement 17 be-
wirkt zum einen die nachfolgend näher beschriebene Lagerung des Verbindungselements 16 und zum anderen eine vollständige Abdichtung der in diesem Bereich ausgesparten akustisch inaktiven Wandung 7. Die feste Anbringung des Verbindungselements 16 an den beiden schwingfähigen Elementen 12 und 13 kann in beliebiger Weise erfolgen.
Das Verbindungselement 16 ist im vorliegenden Fall als federndes Bauteil ausgebildet, welches im Querschnitt beispielsweise rund oder rechteckig ausgeführt sein kann und dessen Steifigkeit das Übertragungsverhalten der Schallübertragungseinrichtung 11 beeinflußt. Durch die U-förmig gebogene Form des Verbindungselements 16 und dessen Lagerung über das aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi, bestehende Dicht- und Lagerelement 17 an der akustisch inaktiven Wandung 7 wird bei einer Schallbeaufschlagung des in dem Eingangsraum 8 angeordneten ersten schwingfähigen Elements 12 das Verbindungselement 16 in eine Dreh- bzw. Pendelbewegung um das Dicht- und Lagerelement 17 versetzt, wodurch die Schwingungen des ersten schwingfähigen Elements 12 auf das zweite schwingfähige Element 13 übertragen werden, welches in dem Ausgangsraum 9 angeordnet ist. Hierdurch werden die Schallwellen von dem Eingangsraum 8 in den Ausgangsraum 9 und somit letztlich von der Brennkraftmaschine 1 an den Innenraum 5 übertragen, und zwar trotz der oben beschriebenen gasdichten Abtrennung des Eingangsraums 8 von dem Ausgangsraum 9 mittels der akustisch inaktiven Wandung 7. Um die gewünschte Rotation der Schallübertragungseinrichtung 11 zu erzielen, kann das Dicht- und Lagerelement 17 beispielsweise bezüglich in axialer Richtung wirkender Kräfte weitaus weniger nachgiebig sein als bezüglich der in Richtung der Drehbewegung wirkenden Kräfte. Dies vereinfacht außerdem die Lagerung des Verbindungselements 16 in axialer Richtung.
Von dem Eingangsraum 8 verläuft eine Verbindungsleitung 31 zu dem Unterraum 8b, um für einen Druckausgleich zu sorgen. Statt der Verbindungsleitung 31 wäre es auch möglich, die
bzw. einen der Plattenabschnitte 14 nicht mit der Wandung des Hohlkörpers 6 zu verbinden, um das Überströmen zu ermöglichen. Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen könnten diese beiden Möglichkeiten ebenfalls vorgesehen sein, diese sind jedoch jeweils nicht dargestellt.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 4, bei welcher die Schallübertragungseinrichtung 11 annähernd identisch wie diejenige gemäß Fig. 1 ausgeführt ist. Allerdings ist in dem Eingangsraum 8 ein zusätzliches schwingfähiges Element 18 angeordnet, welches mit dem ersten schwingfähigen Element 12 über ein weiteres Verbindungselement 19 verbunden ist, das in diesem Fall als gerade Stange ausgebildet ist. Durch das zusätzliche schwingfähige Element 18 ergibt sich eine Geräuschbeeinflussung, welche entsprechend an das in dem Ausgangsraum 9 angeordnete zweite schwingfähige Element 13 weitergeleitet wird.
Des weiteren ist in dem Eingangsraum 8 eine weitere akustisch inaktive Wandung 20 vorgesehen, durch den das Verbindungselement 19 verläuft, so daß der Eingangsraum 8 in insgesamt sechs Unterräume 8a, 8b, 8c, 8d, 8e und 8f unterteilt ist. In diesem Fall wäre es möglich, in jeden oder zumindest in einen Teil der Unterräume 8a, 8b, 8c, 8d, 8e und 8f eine separate Eingangsleitung einzuleiten, beispielsweise aus unterschiedlichen Ansaugrohren eines nicht dargestellten Ansaugkrümmers der Brennkraftmaschine 1. Dabei münden in die Unterräume 8b, 8e und 8f weitere Eingangsleitungen 3b, 3c und 3d, für die das gleiche gilt für die oben erwähnte Eingangsleitung 3.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den im vorliegenden Fall zylindrisch ausgeführten Hohlkörper 6, bei welchem die Durchführung des Verbindungselements 16 durch das Dicht- und Lagerelement 17 erkennbar ist.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 4 ist in Fig. 4 dargestellt, bei welcher die Membranabschnitte 15 der beiden
schwingfähigen Elemente 12 und 13 gemeinsam mit der akustisch inaktiven Wandung 7 über Befestigungselemente 21 an dem Hohlkörper 6 angebracht sind. Selbstverständlich kann auch lediglich ein, beispielsweise ringförmig ausgebildetes Befestigungselement 21 vorgesehen sein. Diese Ausfuhrungsform vereinfacht die Montage der Schallübertragungseinrichtung 11 an den Hohlkörper 6.
Des weiteren ist dabei das Dicht- und Lagerelement 17 über eine Federeinrichtung 22 an der akustisch inaktiven Wandung 7 befestigt und mittels der Federeinrichtung 22 vorgespannt. Dies ist in Fig. 5 nochmals deutlicher dargestellt, wobei durch diese Ausführung zum einen eine einfachere Montage des Dicht- und Lagerelements 17 und zum anderen aufgrund der veränderbaren Auslegung der Federeinrichtung 22 und der damit erreichbaren Beeinflussung der Beweglichkeit des Dicht- und Lagerelements 17 eine Flexibilität im Übertragungsverhalten der gesamten Schallübertragungseinrichtung 11 geschaffen werden kann. In der Praxis kann nämlich mit einer härteren Einstellung des Dicht- und Lagerelements 17 ein anderes Schwingverhalten der beiden schwingfähigen Elemente 12 und 13 erreicht werden als mit einer weicheren Einstellung des Dicht- und Lagerelements 17, was zu einem anderen Übertragungsverhalten, also gegebenenfalls zur Übertragung anderer Frequenzen führt. Bei den anderen Ausführungsbeispielen kann das Dicht- und Lagerelement 17 mit der akustisch inaktiven Wandung 7 beispielsweise verklebt werden.
Alternative Ausfuhrungsformen der schwingfähigen Elemente 12 und 13 zeigen Fig. 6 und Fig. 7 sowie Fig. 8 und Fig. 9. Hierbei weist jedes der schwingfähigen Elemente 12 und 13 eine Membran 23 und einen die Membran 23 versteifenden Federring 24 auf, auf dem die Membran 23 aufgespannt ist und der hier ringförmig mit einem durchlaufenden Mittelsteg 25 ausgebildet ist. Der Federring 24 kann dazu dienen, eine gewisse Flexibilität im Übertragungsverhalten der Schallübertragungseinrichtung 11 zu ermöglichen. An dem Mittelsteg 25 kann bei-
spielsweise das Verbindungselement 16 angebracht werden. Auch für diese Ausführungsbeispiele der schwingfähigen Elemente 12 und 13 gilt, daß über die Drehbewegung des Verbindungselements 16 die Schwingungen in die Schallübertragungseinrichtung 11 eingeleitet werden, wodurch die Übertragung von Schallwellen aus dem Eingangsraum 8 in den Ausgangsraum 9 stattfindet .
Bei der Ausführungsform der Vorrichtung 4 gemäß Fig. 10 weist die akustisch inaktive Wandung 7 zwei Wandabschnitte 26 und 27 auf, die im vorliegenden Fall im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und an ihrem Umfang, also im Bereich des Hohlkörpers 6, durch ein federndes Verbindungselement 28 miteinander verbunden sind. Durch Veränderung der Steifheit des federnden Verbindungselements 28 ist es möglich, den von der Schallübertragungseinrichtung 11 erzeugten Klang zu beeinflussen, was auch der Fall sein kann, wenn die Vorrichtung 4 bereits in dem Kraftfahrzeug installiert ist, also beispielsweise auch während der Fahrt . Bei dieser Ausfuhrungsform weist jeder der Wandabschnitte 26 und 27 ein Dicht- und Lagerelement 17 auf, so daß das Verbindungselement 16 an insgesamt zwei Dicht- und Lagerelementen 17 gegenüber der akustisch inaktiven Wandung gelagert ist.
Um zu verdeutlichen, daß der Eingangsraum 8 von dem Ausgangsraum 9 auch räumlich getrennt sein kann, ist in Fig. 11 ein entsprechendes Ausführungsbeispiel dargestellt. Auch hier ist jedoch in dem Eingangsraum 8 das erste schwingfähige Element
12 und in dem Ausgangsraum 9 das zweite schwingfähige Element
13 angeordnet, wobei die beiden schwingfähigen Elemente 12 und 13 wiederum über das durch die akustisch inaktive Wandung
7 verlaufende Verbindungselement 16 miteinander verbunden sind. Allerdings ist hier die akustisch inaktive Wandung 7 nicht die unmittelbare Trennlinie zwischen dem Eingangsraum 8 und dem Ausgangsraum 9, sondern bildet einen Teil der Außenwand des Hohlkörpers 6. Dies ermöglicht, daß der Eingangsraum
8 gegebenenfalls separat von dem Ausgangsraum 9 in dem Kraft-
fahrzeug angebracht und lediglich durch das durch das Dicht- und Lagerelement 17 verlaufende Verbindungselement 16 miteinander verbunden werden kann, was selbstverständlich vom Platzangebot des jeweiligen Kraftfahrzeugs abhängt.
Fig. 12 zeigt eine bezüglich ihrer prinzipiellen Wirkung mit der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 1 im wesentlichen identische Vorrichtung 4. Hierbei verlaufen allerdings die beiden schwingfähigen Elemente 12 und 13 senkrecht zu der den Hohlkörper 6 in horizontaler Richtung teilenden akustisch inaktiven Wandung 7. Die beiden schwingfähigen Elemente 12 und 13 sind im Bereich der akustisch inaktiven Wandung miteinander verbunden, es ist jedoch auch weiterhin das mittels des Dicht- und Lagerelements 17 an der akustisch inaktiven Wandung 7 gelagerte und die beiden schwingfähigen Elemente 12 und 13 miteinander verbindende Verbindungs- element 16 vorgesehen. Durch die dargestellte Anordnung werden noch geringere Axialkräfte auf das verbunden, es ist jedoch auch weiterhin das mittels des Dicht- und Lagerelement 17 aufgebracht. Die Unterräume 8a und 8b sowie 9a und 9b sind hier jeweils über die Eingangsleitung 3 und die Ausgangsleitung 10 hinaus mit jeweils einer zusätzlichen Eingangsleitung 3a und einer zusätzlichen Ausgangsleitung 10a versehen.
Fig. 13 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform der Vorrichtung 4, bei welcher das Verbindungseiement 16 wiederum mit dem Dicht- und Lagerelement 17 verbunden ist. Allerdings ist das Verbindungselement 16 im Gegensatz zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen nicht symmetrisch ausgeführt sondern besitzt, ausgehend von dem Dicht- und Lagerelement 17 einen kürzeren Abschnitt 16a und einen längeren Abschnitt 16b. Dies ermöglicht eine mechanische Verstärkung bzw. Reduzierung der oben beschriebenen Kräfte und Auslenkungen.
Des weiteren ist erkennbar, daß in einer Fortführung des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 11 der Eingangsraum 8 und der Ausgangsraum 9 nicht Teil eines gemeinsamen Hohlraums sind,
sondern lediglich über das Verbindungselement 16 miteinander verbunden werden. Ein weiteres Verbindungselement 29 sorgt für eine starre Kopplung des Eingangsraums 8 mit dem Aus- gangsraum 9. In nicht dargestellter Weise wäre es auch denkbar, die Brennkraftmaschine 1 als Kopplung zwischen den beiden Räumen 8 und 9 vorzusehen.
Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung bzw. Verstärkung verschiedener Frequenzen ist durch die Ausfuhrungsform gemäß Fig. 14 gegeben. Hierbei ist das Verbindungselement 16 mit einer zusätzlichen Masse 30 versehen, die die Schwingungs- übertragungseigenschaften des Verbindungselementes 16 verändert. Ansonsten entspricht die Vorrichtung 4 gemäß Fig. 14 derjenigen gemäß Fig. 13.
In Fig. 15 ist der Eingangsraum 8 ebenfalls von dem Ausgangs- räum 9 getrennt, wobei die Verbindung über das Verbindungs- element 29 hergestellt wird. Somit stellt die Ausführungsform der Vorrichtung 4 gemäß Fig. 15 eine Kombination der Ausführungen gemäß Fig. 12 und Fig. 13 dar.
Fig. 16 zeigt eine der Ausführungsform der Vorrichtung 4 gemäß Fig. 14 sehr ähnliche Ausführungsform. Hierbei ist das Verbindungselement 19 in der Form eines zusätzlichen Volumens um das Verbindungselement 16 ausgeführt. Dies ermöglicht zum einen eine zusätzliche Klangbeeinflussung und zum anderen einen Schutz des Verbindungselementes 16 gegen Verschmutzung von außen.
Sämtliche in den Figuren 1 bis 16 dargestellten Ausführungs- formen der Vorrichtung 4 können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, falls sie sich nicht in offensichtlicher Weise gegenseitig ausschließen.