DE102005006914A1

DE102005006914A1 - Vorrichtung zur Schallkopplung zwischen einem Ansaugtrakt und/oder Motorraum und einem Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102005006914A1
Application number: DE102005006914A
Authority: DE
Inventors: Anton Dr. Wolf
Original assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Current assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2025-02-17
Also published as: EP1741091A1; ATE412234T1; EP1741091B1; DE502006001870D1; DE102005006914B4; US7487857B2; WO2006086950A1; US20080135330A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schallkopplung zwischen einerseits einem Ansaugtrakt und/oder Motorraum und andererseits einem Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse, in das Schall aus dem Ansaugtrakt und/oder Motorraum eintritt und aus dem Schall in den Fahrzeuginnenraum austritt, und mit einem Übertragungskörper für Schall, der im Gehäuse so angeordnet ist, dass der Schall aus dem Ansaugtrakt und/oder Motorraum in den Übertragungskörper eintritt oder auf den Übertragungskörper auftritt, und der eine gasdichte Trennwand zwischen dem Schalleintritt in das Gehäuse und dem Schallaustritt aus dem Gehäuse aufweist, deren Position im Gehäuse im Wesentlichen konstant gehalten ist, sowie eine Übertragungswand zwischen der Trennwand und dem Gehäuse, über die die akustische Übertragungsfunktion des Übertragungskörpers einstellbar ist, umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schallkopplung zwischen einerseits einem Ansaugtrakt und/oder Motorraum und andererseits einem Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeuges. Solche Vorrichtungen sind zur Schallmodulation bereits im Einsatz.

Beispielsweise aus der DE 199 22 216 A1 ist eine Schallmodulation unter Ausnutzung von Resonanzeffekten bekannt. Zu diesem Zwecke muß eine Querschnittserweiterung innerhalb eines Schallweges zwischen dem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges und einem Innenraum des Kraftfahrzeuges vorhanden sein, die zur Ausbildung eines Resonators führt, so daß durch Resonanz innerhalb eines gewünschten Frequenzbandes Schallenergie aus dem Ansaugtrakt absorbiert und durch den Resonator über eine als Schwingkörper fungierende Membran dem Fahrzeuginnenraum zugeleitet werden kann.

Auch in der EP 1 138 887 A2 ist ein Schallwandler für Abgaspulsationen beschrieben, der sich dadurch auszeichnet, daß er in Form eines Impedanzwandlers ausgeformt ist, der durch Ankopplung an die Pulsationen eines Abgasstroms unter Einsatz einer Membran in den Innenraum eines Kraftfahrzeuges motorordnungsabhängigen Schall abstrahlt. Dabei werden wieder Resonanzcharakteristiken zur Einstellung des abgestrahlten Luftschalles genutzt.

Die EP 1 365 120 B1 offenbart einen Schallwandler, bei dem der abgestrahlte Schall im Wesentlichen unabhängig von Druckänderungen am Eingang eines Übertragungskörpers einstellbar sein soll, indem ein starrer oder steifer Schwingungskörper zum Einsatz kommt, der mit Hilfe einer Halterung schwingungsfähig gehalten ist, wobei diese Halterung gegen Federkraft in der Schwingungsrichtung des Schwingkörpers verstellbar ist. Durch diese Bauweise soll erreicht werden, daß niederfrequente Druckschwankungen im Eingangsbereich des Übertragungskörpers durch entsprechende Relativ-Verstellungen der Halterung zusammen mit dem daran gehaltenen Schwingkörper kompensiert werden können, indem sich die Halterung soweit verstellt, bis die Federkraft ein Gleichgewicht herstellt. Im Unterschied hierzu kann auszukoppelnder höherfrequenter Luftschall den Schwingkörper zu Schwingungen anregen, um eine Abstrahlung von hörbarem, moduliertem Luftschall zu verursachen.

Die bekannten Schallwandler haben sich zwar durchaus bewährt dennoch besteht nach wie vor das Bedürfnis nach einer kostengünstigen sowie langlebigen Vorrichtung zum gezielten Abstrahlen von Schall in den Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeuges.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Schallkopplung zwischen einerseits einem Ansaugtrakt und/oder Motorraum und andererseits einem Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeuges zu liefern, die nicht nur kostengünstig und einfach herstellbar ist, sondern zudem langlebig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Schallkopplung zwischen einerseits einem Ansaugtrakt und/oder Motorraum und andererseits einem Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse, in das Schall aus dem Ansaugtrakt und/oder Motorraum eintritt und aus dem Schall in den Fahrzeuginnenraum austritt, und mit einem Übertragungskörper für Schall, der im Gehäuse so angeordnet ist, daß der Schall aus dem Ansaugtrakt und/oder Motorraum in den Übertragungskörper eintritt oder auf den Übertragungskörper auftritt, und der eine gasdichte Trennwand zwischen dem Schalleintritt in das Gehäuse und dem Schallaustritt aus dem Gehäuse aufweist, deren Position im Gehäuse im Wesentlichen konstant gehalten ist, sowie eine Übertragungswand zwischen der Trennwand und dem Gehäuse, über die die akustische Übertragungsfunktion des Übertragungskörpers einstellbar ist, umfaßt.

Dabei ist bevorzugt, daß die Trennwand über eine Positioniervorrichtung in im Wesentlichen einer Position im Gehäuse haltbar ist, wobei die Positioniervorrichtung vorzugsweise eine Spannfeder und/oder eine Aufhängung umfaßt.

Erfindungsgemäß kann dabei vorgesehen sein, daß die Positioniervorrichtung einerseits an die Trennwand und andererseits an das Gehäuse angreift.

Auch kann dabei vorgesehen sein, daß die Positioniervorrichtung, insbesondere in Form einer Spannfeder, wie einer Spiralfeder oder dergleichen, zwischen einerseits dem Gehäuse, dem Ansaugtrakt, dem Motorraum oder dem Fahrzeuginnenraum und andererseits der Trennwand eingespannt ist.

Mit der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, daß der Bereich der Trennwand, an den die Positioniervorrichtung angreift, verstärkt ist.

Ferner kann vorgesehen sein, daß die Trennwand eine Elastomer- oder Kunststofffolie umfaßt.

Ausführungsformen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand zumindest bereichsweise im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Schallausbreitung am Eingang und/oder Ausgang des Gehäuses verläuft.

Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Übertragungswand zumindest bereichsweise mit einem Winkel α zur Längsachse der Schallausbreitung am Eingang und/oder Ausgang des Gehäuses verläuft, wobei α < ± 30°, vorzugsweise α <± 10°.

Mit der Erfindung wird auch vorgeschlagen, daß die Übertragungswand mit der Trennwand verbunden ist, vorzugsweise in einem mit der Trennwand ausgeformt ist.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, daß der Übertragungskörper topfförmig ausgeformt ist, insbesondere in Form eines Blumentopfes.

Auch wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß der Übertragungskörper im Bereich der Trennwand dicker ist als im Bereich der Übertragungswand ausgeformt ist.

Ferner kann vorgesehen sein, daß die Übertragungswand eine Elastomer- oder Kunststofffolie umfaßt, und/oder die Übertragungswand gasdicht ist.

Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Übertragungskörper einen mit der Übertragungswand verbundenen Rand aufweist, der an das Gehäuse angreift, vorzugsweise entweder zwischen dem Gehäuse und dem Ansaugtrakt oder Motorraum oder zwischen dem Gehäuse und dem Fahrzeuginnenraum eingespannt ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß die akustische Übertragungsfunktion über die effektive Oberfläche und/oder zumindest eine Materialeigenschaft der Übertragungswand einstellbar ist.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die einstellbare Materialeigenschaft die Steifigkeit, den Elastizitätsmodul, zumindest eine Dämpfungscharakteristik und/oder die Masse der Übertragungswand umfaßt.

Schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das Gehäuse ein Rohr, eine Leitung oder einen Schlauch umfaßt oder von einem Rohr, einer Leitung oder einem Schlauch umfaßt ist.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß in einem Kraftfahrzeug zwischen einem Motorraum und einem Fahrzeuginnenraum oder zwischen einem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine und dem Fahrzeuginnenraum zu übertragender Schall nicht zwangsweise eine Querschnittsänderung sowie eine Membran passieren muß, sondern eine Übertragungswand zum Einsatz kommen kann, die weder im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Schallausbreitung vom Ansaugtrakt oder Motorraum zum Fahrzeuginnenraum liegt, noch die Funktion eines Druckausgleiches erfüllt, so daß sie beliebig dünn sein kann, um Schall optimalerweise 1:1 zu übertragen. Dabei kommt erfindungsgemäß ein Übertragungskörper beispielsweise in Form eines Blumentopfes zum Einsatz, dessen Seitenwand besagte Übertragungswand darstellt, während dessen Boden eine gasdichte Trennwand darstellt und die Funktion eines Druckausgleiches erfüllt. Der Übertragungskörper kann dabei mit seiner Trennwand zum Fahrzeuginnenraum weisend und von dem letzteren wegweisen montiert sein. Die Übertragungsfunktion des Übertragungskörpers ist erfindungsgemäß primär über die effektive Oberfläche der Übertragungswand und/oder Materialeigenschaften derselben einstellbar. Als Materialeigenschaften eignen sich hierzu nicht nur die Masse der Übertragungswand, sondern auch deren Steifigkeit, deren Elastizitätsmodul und/oder deren Dämpfungscharakteristiken.

Vorzugsweise ist die Übertragungswand derart mit der Trennwand, die beispielsweise im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Schallausbreitung vom Ansaugtrakt oder Motorraum zum Fahrzeuginnenraum angeordnet ist, in einem Gehäuse gelagert, daß die Trennwand im Wesentlichen nicht zur Schallkopplung beiträgt. Die Trennwand ist dabei mittels einer Positioniervorrichtung gehalten, so daß sie im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer speziellen Position verbleibt, nicht nur im Wesentlichen unabhängig von dem an sie angreifenden Gasdruck, sondern auch über die komplette Lebenszeit der Vorrichtung, also insbesondere ein mögliches Setzverhalten des Materials des Übertragungskörpers im Wesentlichen kompensiert wird. Die Positioniervorrichtung ist vorzugsweise in Form einer den Übertragungskörper unter Spannung im Gehäuse haltenden Spiralfeder verwirklicht. Die Trennwand ist mit der Übertragungswand bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in einem, beispielsweise aus einer Elastomer- oder Kunststofffolie, ausgebildet, wobei die Trennwand eine gegenüber der Übertragungswand erhöhte Materialstärke aufweist.

So wird erfindungsgemäß erstmals eine langlebige, über ihre komplette Lebenszeit gleichwirkende Vorrichtung zur Schallkopplung zwischen einem Ansaugtrakt oder Motorraum und einem Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeuges geliefert, die auf kostengünstige und einfache Weise herstellbar ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer aus einer einzigen Figur bestehenden schematischen Zeichnung beispielhaft im Einzelnen erläutert ist. Die Figur zeigt dabei eine erfindungsgemäße Vorrichtung zwischen einem Motorraum und einem Fahrzeuginnenraum im Schnitt.
Wie der Figur zu entnehmen ist, ist eine erfindungsgemäße Schallkopplungsvorrichtung 1 mit ihrem Gehäuse 2 zwischen einerseits einer Leitung 3 von einem nicht gezeigten Motorraum und andererseits einer Leitung 4 zu einem nicht gezeigten Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeuges (nicht gezeigt) angeordnet. Das Gehäuse 2 ist dabei im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet, und zwar mit einer Längsachse, die im Wesentlichen mit der Längsachse 5 eines Schalleintritts in das Gehäuse 2 und der Längsachse 6 eines Schallaustritts aus dem Gehäuse 2 zusammenfällt. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Übertragungskörper 10 beispielsweise aus einer Elastomerfolie in Form eines Blumentopfes bereitgestellt. Dieser Übertragungskörper 10 umfaßt seinerseits eine gasdichte Trennwand 11 (Boden des Blumentopfes) im Wesentlichen senkrecht zur besagten Längsachsen 5, 6 und eine Übertragungswand 12 (Seitenwand des Blumentopfes), die sich von der Trennwand 11 bis zum Bereich des Schalleintritts in das Gehäuse 2 erstreckt. Die Übertragungswand 12 weist dabei eine geringere Dicke als die Trennwand 11 auf. Zudem ist die Übertragungswand 12 mit einem spitzen Winkel α mit einem Betrag von ungefähr 5° zu besagten Längsachsen 5, 6 angeordnet. Um zu verhindern, daß beispielsweise aufgrund von Druckschwankungen oder eines Materialsetzverhaltens die Position der Trennwand 11 sich im Laufe des Betriebs der erfindungsgemäßen Schallkopplungsvorrichtung 1 geändert wird, wird dieselbe über eine Spannfeder 13 in Position gehalten. Die Spannfeder 13 ist zu diesem Zwecke zwischen der Leitung 3 vom Motorraum und der Trennwand 11 eingespannt, wobei im Bereich des Angreifens der Spannfeder 13 an die Trennwand 11 die Trennwand 11 materialverstärkt ist. Schließlich umfaßt der Übertragungskörper 10 noch einen Rand 14 an dem offenen Ende der Übertragungswand 12, mit dem der Übertragungskörper 10 zwischen die Leitung 3 vom Motorraum und dem Gehäuse 2 eingespannt ist.
Wird Schall an die Schallkopplungsvorrichtung 1 angelegt, so tritt er aus der Leitung 3 vom Motorraum in den Übertragungskörper 10 ein. In dem Übertragungskörper 10 findet nun eine Funktionsaufteilung derart statt, daß über die Trennwand 11 ein Druckausgleich bewerkstelligt wird, während über die Übertragungswand 12 Schall übertragen wird, wie durch Pfeile 7 für eine Längsachse der Schallkopplung in der Figur dargestellt. Die Übertragungswand 12 erfüllt somit ausschließlich die Funktion der Schallübertragung und kann zu diesem Zweck beliebig dünn ausgeformt sein, um optimalerweise Schall 1:1 zu übertragen. Eine Modulation des Schalles ist auf einfache Weise dadurch möglich, daß die effektive Oberfläche der Übertragungswand 12 und/oder Materialeigenschaften derselben variiert werden. Besonders einfach lassen sich die Materialeigenschaften der Übertragungswand 12 über die Masse derselben einstellen. Ebenso kann die Steifigkeit, der Elastizitätsmodul oder eine Dämpfungscharakteristik eingestellt werden, wobei alle Größen selbstverständlich anisotrop einstellbar sind.
Die erfindungsgemäße Schallkopplungsvorrichtung 1 kommt somit grundsätzlich ohne Querschnittsvergrößerung in einem Leitungssystem von einem Motorraum zu einem Fahrzeuginnenraum und ohne den Einsatz einer Membran, die gleichzeitig Schwingkörper und Druckausgleichsglied ist, aus. Durch die erfindungsgemäße Funktionstrennung von Druckausgleich und Schallübertragung wird zudem eine genaue Einstellbarkeit des in den Fahrzeugraum abzustrahlenden Schalls über die komplette Lebensdauer der Schallkopplungsvorrichtung 1 auf einfache Weise ermöglicht.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren unterschiedlichen Ausführungsformen wesentlich sein.

1: Schallkopplungsvorrichtung
2: Gehäuse
3: Leitung vom Motorraum
4: Leitung zum Fahrzeuginnenraum
5: Längsachse des Schalleintritts in das Gehäuse
6: Längsachse des Schallaustritts aus dem Gehäuse
7: Längsachse der Schallkopplung
10: Übertragungskörper
11: Trennwand
12: Übertragungswand
13: Spannfeder
14: Rand

Claims

Vorrichtung (1) zur Schallkopplung zwischen einerseits einem Ansaugtrakt und/oder Motorraum (3) und andererseits einem Fahrzeuginnenraum (4) eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse (2), in das Schall aus dem Ansaugtrakt und/oder Motorraum (3) eintritt und aus dem Schall in den Fahrzeuginnenraum (4) austritt, und mit einem Übertragungskörper (10) für Schall, der im Gehäuse (2) so angeordnet ist, daß der Schall aus dem Ansaugtrakt und/oder Motorraum (3) in den Übertragungskörper (10) eintritt oder auf den Übertragungskörper (10) auftritt, und der eine gasdichte Trennwand (11) zwischen dem Schalleintritt in das Gehäuse (2) und dem Schallaustritt aus dem Gehäuse (2) aufweist, deren Position im Gehäuse (2) im Wesentlichen konstant gehalten ist, sowie eine Übertragungswand (12) zwischen der Trennwand (11) und dem Gehäuse (2), über die die akustische Übertragungsfunktion des Übertragungskörpers (10) einstellbar ist, umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (11) über eine Positioniervorrichtung (13) in im Wesentlichen einer Position im Gehäuse (2) haltbar ist, wobei die Positioniervorrichtung (13) vorzugsweise eine Spannfeder und/oder eine Aufhängung umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrichtung (13) einerseits an die Trennwand (11) und andererseits an das Gehäuse (12) angreift.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrichtung (13), insbesondere in Form einer Spannfeder, wie einer Spiralfeder oder dergleichen, zwischen einerseits dem Gehäuse (2), dem Ansaugtrakt, dem Motorraum (3) oder dem Fahrzeuginnenraum (4) und andererseits der Trennwand (11) eingespannt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Trennwand (11), an den die Positioniervorrichtung (13) angreift, verstärkt ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (11) eine Elastomer- oder Kunststofffolie umfaßt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (11) zumindest bereichsweise im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (5, 6) der Schallausbreitung am Eingang und/oder Ausgang des Gehäuses (2) verläuft.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungswand (12) zumindest bereichsweise mit einem Winkel α zur Längsachse (5, 6) der Schallausbreitung am Eingang und/oder Ausgang des Gehäuses (2) verläuft, wobei α < ± 30°, vorzugsweise α < ± 10°.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungswand (12) mit der Trennwand (11) verbunden ist, vorzugsweise in einem mit der Trennwand ausgeformt ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungskörper (10) topfförmig ausgeformt ist, insbesondere in Form eines Blumentopfes.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungskörper (10) im Bereich der Trennwand (11) dicker ist als im Bereich der Übertragungswand (12) ausgeformt ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungswand (12) eine Elastomer- oder Kunststofffolie umfaßt, und/oder die Übertragungswand (12) gasdicht ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungskörper (10) einen mit der Übertragungswand (12) verbundenen Rand (14) aufweist, der an das Gehäuse (2) angreift, vorzugsweise entweder zwischen dem Gehäuse (2) und dem Ansaugtrakt oder Motorraum (3) oder zwischen dem Gehäuse und dem Fahrzeuginnenraum eingespannt ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die akustische Übertragungsfunktion über die effektive Oberfläche und/oder zumindest eine Materialeigenschaft der Übertragungswand (12) einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbare Materialeigenschaft die Steifigkeit, den Elastizitätsmodul, zumindeste eine Dämpfungscharakteristik und/oder die Masse der Übertragungswand (12) umfaßt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) ein Rohr, eine Leitung oder einen Schlauch umfaßt oder von einem Rohr, einer Leitung oder einem Schlauch umfaßt ist.