DE102008041438B4

DE102008041438B4 - Klangerzeuger mit strukturell und akustisch gekoppeltem Klangabstrahlungselement und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE102008041438B4
Application number: DE102008041438.7A
Authority: DE
Inventors: John David Kostun; Mark Donald Hellie; Christopher Edward Shaw; Anthony Charles Arruda; Martin James Styles
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2021-08-05
Anticipated expiration: 2028-08-22
Also published as: KR101503671B1; KR20090023177A; US7845466B2; US20090057054A1; DE102008041438A1

Abstract

Klangerzeuger (4, 4') für ein Fahrzeug, Folgendes umfassend:eine Hohltrommel (6, 6'), die eine äußere Wandung (8, 8') mit einer darin gebildeten Öffnung (9, 9') aufweist, wobei die Trommel (6, 6') dafür eingerichtet ist, in Fluidverbindung mit einer Luftleitung (2) gekoppelt zu werden, undein Klangabstrahlungselement (10, 10'), das mindestens teilweise die Öffnung (9, 9') bedeckt und dafür eingerichtet ist, Schallenergie mindestens entweder in einen Motorraum oder in einen Innenraum eines Fahrzeuges abzustrahlen,wobei die Hohltrommel (6, 6') eine Plattform (14, 14') umfasst, die angrenzend an die Öffnung (9, 9') angeordnet ist,wobei eine Abdeckplatte (16, 16') umfasst ist, die an die Trommel (6, 6') über die Plattform (14, 14') gekoppelt ist, wobei das Klangabstrahlungselement (10, 10') zwischen der Abdeckplatte (16, 16') und der Trommel (6, 6') angeordnet ist undwobei die Abdeckplatte (16, 16') ein im Wesentlichen ebener Ring ist, der die Öffnung (9, 9') der Trommel (6, 6') umschließt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Klangerzeuger für ein Fahrzeug und insbesondere einen Klangerzeuger zur Klangmodulation im Motorraum des Fahrzeugs und im Fahrzeuginnenraum.
Ein Verbrennungsmotor in einem Fahrzeug steht üblicherweise in Fluidverbindung mit einem Luftansaugsystem und einem Entlüftungssystem, um Luft für den Motor bereitzustellen beziehungsweise um Luft vom Motor abzuführen. Im Verbrennungsmotor wird oft Schallenergie in Form akustischer Druckwellen erzeugt, wenn die Luft durch das Luftansaug- und das Entlüftungssystem strömt. Insbesondere werden oft Vibrationen durch Ansaugluft erzeugt, die durch eine Luftzufuhrleitung des Luftansaugsystems strömt. Im Speziellen werden durch das Ansaugen von Luft in einen Zylinder des Verbrennungsmotors durch eine zyklische Bewegung eines Kolbens, der gleitbar im Zylinder angeordnet ist, Vibrationen verursacht.
Oftmals ist es in Fahrzeugen, wie zum Beispiel Luxusfahrzeugen, wünschenswert, die Schallenergieerzeugung durch das Luftansaugen zu minimieren. Bisher werden Resonatoren verwendet, um das Ansauggeräusch des Motors zu verringern und damit den Geräuschkomfort im Fahrzeuginnenraum zu verbessern. Die Funktionsweise von Resonatoren beruht darauf, dass sie durch den Motor erzeugte Schallwellen um 180 Grad phasenversetzt reflektieren. Die Kombination der vom Motor erzeugten Schallwellen mit den versetzten Schallwellen bewirkt eine Verringerung oder Aufhebung der Amplitude der Schallwellen. Diese Resonatoren umfassen üblicherweise eine einzelne Kammer mit unveränderlichem Volumen zum Ableiten des Ansauggeräusches. Häufig werden auch mehrere Resonatoren verwendet, um mehrere Schallwellen unterschiedlicher Frequenzen zu dämpfen.
Bei vielen Fahrzeugen dient die Innenraumklangqualität auch zur Unterscheidung von Konkurrenzprodukten. In Hochleistungsfahrzeugen und Sportwagen zum Beispiel kann die Übertragung der Schallenergie in den Fahrzeuginnenraum ein ästhetisch intensiveres Fahrvergnügen bereitstellen. Das Luftansaugsystem eines Turboladermotors ist jedoch dafür bekannt, weniger Schallenergie als das Ansaugsystem eines Saugmotors zu erzeugen. Des Weiteren ist das Luftansaugsystem in vielen Fahrzeugen an einer Stelle angeordnet, die es nicht zulässt, dass Schall in einem gewünschten Umfang den Fahrzeuginnenraum erreicht. Deshalb werden bisher Geräte verwendet, um die durch die Hochdruckbereiche im Ansaugsystem erzeugte Schallenergie zum Motorraum oder Fahrzeuginnenraum zu übertragen. Dadurch kann die Klangqualität im Fahrzeuginnenraum derart moduliert werden, dass eine ästhetisch wünschenswerte Klangqualität bereitgestellt wird.
Ein bekanntes Gerät zum Erzeugen von Klang in Fahrzeugen umfasst bisher zum Beispiel einen Hohlkörper, der durch ein Schallübertragungsgerät in mindestens zwei Kammern geteilt ist. Das Gerät umfasst bisher manchmal einen Ausgangsübertragungsabschnitt, um den Schall in den Fahrzeuginnenraum zu übertragen. Klangerzeugungsgeräte nach dem Stand der Technik verwenden bisher ein Feder-Masse-System, wie etwa einen oszillierenden Balg, das typisch eine einzelne Resonanzfrequenz aufweist.
Ein Gerät zur gezielten Übertragung von Schall von einem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors in das Innere des Motors des Kraftfahrzeugs ist in der US-Patentschrift US 6 600 408 B1 offenbart. Das Gerät umfasst einen Übertragungshohlkörper, der mit dem Ansaugtrakt an der Ansaugseite in Verbindung steht und an der Ausgangsseite des Fahrzeuginnenraums Klang abstrahlt. Die US-Patentschrift US 6 644 436 B2 offenbart ein Gerät zur Geräuschgestaltung in einem Kraftfahrzeug, das einen Hohlkörper aufweist, der in mindestens zwei Räume unterteilt ist. Ferner offenbart die US-Patentschrift US 6 848 410 B2 ein Gerät zur gezielten Schallübertragung von einem Ansaugtrakt, der mehrere Resonatorkammern aufweist, die parallel arbeiten.
Aus der DE 100 15 697 C1 ist ein Schallwandler mit einem Abzweigungsglied bekannt, welches mit einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, zur Abzweigung von Abgaspulsationen verbunden ist. Der Schallwandler verfügt auch über einen Schallwandlerkopf, über welchen Luftschall, basierend auf den Abgaspulsationen, zumindest in den Raum der Brennkraftmaschine abstrahlbar ist. Der Schallwandler weist ein Modulationsglied auf, welches in der Position des Schallwandlerkopfes variierbar ist und welches zwischen dem Abzweigungsglied und dem Schallwandlerkopf angeordnet ist.
Die FR 2 840 652 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Dämpfung des Lärms, welcher von einem Verbrennungsmotor oder einer Klimaanlage eines Fahrzeugs erzeugt wird. Vorgesehen ist es, dass an dem Lufteinlassrohr ein zusätzliches Loch in diesem Rohr angeordnet wird. Die Vorrichtung besteht hauptsächlich aus einer Membran, die auf eine vorgegebene Schwingungsfrequenz reagiert. Ein unabhängiger Anspruch ist für eine Luftzufuhrschaltung für einen Motor oder eine Klimatisierungsvorrichtung enthalten.
Aus der DE 10 2006 039 467 A1 ist eine Steuerungsstruktur für ein Lufteinlassgeräusch bekannt. Vorgesehen ist es, dass die Steuerungsstruktur eine Geräuschführungsleitung aufweist, welche von einem Zweigbereich abgezweigt ist, welcher auf einem Bereich des Lufteinlassströmungswegs des Kraftfahrzeugs aufgeformt ist, wobei ebenfalls ein Lufteinlassströmungsweg vorgesehen ist, durch welchen sich ein Lufteinlassgeräusch ausbreiten kann.
Die DE 199 40 610 A1 offenbart einen Luftfilter für eine Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug zur Übertragung von Schall in den Fahrgastinnenraumbeziehungsweise Fahrerraum, um den Fahrer über den Betriebszustand des Motors zu informieren.
Das Luftfilter umfasst ein Luftfiltergehäuse, einen Filtereinsatz, einen Einlass für Rohluft und einen Auslass für Reinluft. Das Luftfiltergehäuse wird durch eine Gehäusewand gebildet, in welche mindestens eine Membran eingebracht ist. Die Membran weist ein schallweicheres Material auf, als die Gehäusewand, daher kann durch Form und Lage der Membran eine gezielte Schallerzeugung und -ausbreitung vorgenommen werden. Das Luftfilter ist in vorteilhafter Weise geeignet, Schall so zu übertragen, dass der Fahrer eine ausreichende Information über den Betriebszustand des Motors erhält.
Es besteht weiterhin ein Bedarf an einem Klangerzeuger, der verwendet werden kann, um die Klangqualität im Motorraum oder im Fahrzeuginnenraum selektiv zu modulieren. Wünschenswerterweise ist der Klangerzeuger leicht für die Erfüllung verschiedener Abstimmungserfordernisse konfigurierbar. Ebenfalls wünschenswert ist eine minimierte strukturelle Komplexität des Klangerzeugers.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung wurde überraschend ein Klangerzeuger entdeckt, der in der Lage ist, die Klangqualität im Motorraum des Fahrzeugs zu modulieren und der ohne weiteres für die Erfüllung von Abstimmungserfordernissen konfigurierbar ist, wobei seine strukturelle Komplexität minimiert ist.
In einer Ausführungsform umfasst ein Klangerzeuger für ein Fahrzeug eine Hohltrommel, die eine äußere Wandung mit einer darin gebildeten Öffnung aufweist, wobei die Trommel dafür eingerichtet ist, mit einer Luftleitung und in Fluidverbindung mit dieser gekoppelt zu werden, und ein Klangabstrahlungselement, das mindestens teilweise die Öffnung bedeckt und dafür eingerichtet ist, Schallenergie zu mindestens entweder einem Motorraum oder einem Fahrzeuginnenraum abzustrahlen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Fahrzeugsystem zur Klangmodulation mindestens entweder im Motorraum oder im Fahrzeuginnenraum einen Verbrennungsmotor, der im Motorraum angeordnet ist, eine Luftleitung in Fluidverbindung mit dem Verbrennungsmotor, einen Klangerzeuger, der eine Hohltrommel in Fluidverbindung mit der Luftleitung umfasst, wobei die Trommel eine äußere Wandung mit einer darin gebildeten Öffnung aufweist, und ein Klangabstrahlungselement, das mindestens teilweise die Öffnung bedeckt und dafür eingerichtet ist, Schallenergie zu mindestens entweder dem Motorraum oder dem Fahrzeuginnenraum abzustrahlen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung des Klangerzeugers für das Fahrzeug die Schritte des Bestimmens einer gewünschten Schallenergie, des Bestimmens eines gewünschten Frequenzbereichs, des Auswählens einer Hohltrommel mit einer äußeren Wandung, die eine darin gebildete Öffnung aufweist, des Auswählens eines Klangabstrahlungselements, wobei mindestens entweder die Trommel oder das Klangabstrahlungselement so ausgewählt wird, dass sie/es einen abstimmbaren Parameter aufweist, der ausreicht, um die gewünschte Schallenergie und den gewünschten Frequenzbereich bereitzustellen, des Koppelns des Klangabstrahlungselements mit der Trommel derart, dass mindestens ein Abschnitt der Öffnung bedeckt ist und ein Klangerzeuger gebildet wird, und des Anordnens der Trommel und des Klangabstrahlungselements in Fluidverbindung mit der Luftleitung des Fahrzeugs, wobei der Klangerzeuger auf die gewünschte Schallenergie und den gewünschten Frequenzbereich abgestimmt ist.
Das Vorangegangene sowie weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden dem Fachmann ohne weiteres aus dem Studium der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung ersichtlich, die im Zusammenhang mit den dazugehörigen Zeichnungen zu betrachten ist. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Klangerzeugers, der eine Trommel und ein Abstrahlungselement gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung umfasst,
2 eine schematische Darstellung des in 1 gezeigten Klangerzeugers, die die Trommel mit Außenmerkmalen zum Koppeln des Abstrahlungselements mit der Trommel darstellt,
3 eine schematische Darstellung des in 1 gezeigten Klangerzeugers, die die Trommel mit Innenmerkmalen zum Koppeln des Abstrahlungselements mit der Trommel darstellt,
4 eine schematische Darstellung des in 1 gezeigten Klangerzeugers, die eine Klemmbefestigung zum Koppeln des Abstrahlungselements mit der Trommel darstellt,
5 eine schematische Darstellung eines Klangerzeugers, der einen Anschluss und ein Abstrahlungselement gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung umfasst,
6 eine Perspektivansicht eines Klangerzeugers mit mehreren Abstrahlungselementen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung,
7 eine schematische Darstellung eines Klangerzeugers mit mehreren Abstrahlungselementen, der ferner eine innere Wandung zum Lenken der akustischen Druckwellen zu den mehreren Abstrahlungselementen aufweist,
8 eine schematische Darstellung eines integrierten Klangerzeugers, der eine Trommel und ein Abstrahlungselement gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung umfasst,
9 eine schematische Darstellung des in 8 dargestellten integrierten Klangerzeugers, der ferner mehrere Abstrahlungselemente aufweist, und
10 eine schematische Darstellung des in 9 dargestellten integrierten Klangerzeugers, der ferner innere Wandungen zum Lenken der akustischen Druckwellen zu den mehreren Abstrahlungselementen aufweist.

Die folgende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Ansprüche beschreiben und veranschaulichen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und die Zeichnungen dienen dazu, den Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden und sollen den Schutzumfang der Erfindung in keiner Weise beschränken. In Bezug auf die offenbarten Verfahren sind die dargelegten Schritte beispielhafter Natur und folglich nicht unabdingbar oder entscheidend.
1 zeigt eine Luftleitung 2 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Ein erstes Ende der Luftleitung steht in Fluidverbindung mit einem Verbrennungsmotor (nicht dargestellt), der dafür eingerichtet ist, in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet zu werden. Die Luftleitung 2 steht in Fluidverbindung mit mindestens entweder dem Luftansaugsystem oder dem Entlüftungssystem. Ein Luftstrom strömt durch die Luftleitung 2 zum Verbrennungsmotor, wie durch den Richtungspfeil in 1 angezeigt. Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, ist das Luftansaugsystem üblicherweise dafür eingerichtet, einem Verbrennungsmotor einen Strom von im Wesentlichen sauberer Luft zuzuführen. Das Entlüftungssystem, das ebenfalls auf dem Fachgebiet bekannt ist, ist dafür eingerichtet, einen Strom von Abluft weg vom Verbrennungsmotor und hin zum Abgassystem des Fahrzeugs zu lenken.
In konkreten Ausführungsformen ist die Luftleitung 2 ein Lufteinlasskanal, wie etwa ein Kaltluftkanal für einen Turbo- oder einen Superlader-Motor oder ein Reinluftkanal für einen Saugmotor, der in Fluidverbindung mit dem Luftansaugsystem steht. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Luftleitung 2 zwischen einem Luftfilter und einer Drosselklappe des Luftansaugsystems angeordnet sein. In weiteren Ausführungsformen ist die Luftleitung 2 ein Abluftkanal, der mit dem Entlüftungssystem in Fluidverbindung steht. Die Luftleitung 2 umfasst mindestens einen Bereich akustischen Hochdrucks, der zum Beispiel zur Klangerzeugung verwendet werden kann.
Mit der Luftleitung 2 steht ein Klangerzeuger 4 in Fluidverbindung. Der Klangerzeuger 4 umfasst eine Trommel 6 mit einem darin gebildeten Hohlraum 7, der zumindest teilweise durch eine Wandung 8 der Trommel 6 gebildet wird. Der Hohlraum 7 ist derart gestaltet, dass 1) eine Verstärkung der akustischen Druckwellen oder des „Geräuschs“ aus der Luftleitung 2 bereitgestellt wird und 2) eine Abstimmung einer gekoppelten oder nicht gekoppelten akustischen Resonanz des Klangerzeugers 4 bereitgestellt wird. Die Trommel 6 und der Hohlraum 7 können jede gewünschte geeignete Form aufweisen. In einer konkreten Ausführungsform weist die Trommel 6 im Querschnitt eine runde Form auf. In einer weiteren Ausführungsform weist die Trommel 6 im Querschnitt eine rechteckige Form auf. Die Trommel 6 weist eine in ihr gebildete Öffnung 9 auf. Die Öffnung 9 stellt die Verbindung zwischen dem Hohlraum 7 der Trommel 6 und der Umgebung bereit.
Der Klangerzeuger 4 umfasst ferner eine Verbindungsleitung 12. Die Verbindungsleitung 12 ist mit der Luftleitung 2 gekoppelt und stellt die Fluidverbindung zwischen der Luftleitung 2 und dem Klangerzeuger 4 bereit. In einer beispielhaften Ausführungsform stellt die Verbindungsleitung 12 ein kleineres Volumen als das durch den Hohlraum 7 des Klangerzeugers 4 dargestellte Volumen bereit. Die Verbindungsleitung 12 kann zum Beispiel dafür eingerichtet sein, die Resonanzfrequenz des Hohlraums 7 entweder auf gekoppelt mit der Resonanzfrequenz des Klangabstrahlungselements 10 oder auf nicht mit dieser gekoppelt abzustimmen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Verbindungsleitung 12 dafür eingerichtet sein, die Schallenergie, die von der Luftleitung 2 zum Hohlraum 7 übertragen wird, zu regeln. Eine geeignete Größe für die Verbindungsleitung 12 kann nach Wunsch ausgewählt werden.
Ein Fachmann sollte verstehen, dass die Trommel 6 nach Wunsch aus jedem geeigneten Material gebildet sein kann. Geeignete Materialien können zum Beispiel mindestens entweder ein Thermoplast, ein Duroplast, ein Metall oder ein Verbundmaterial sein. In konkreten Ausführungsformen kann die Trommel entweder mit einem Spritzguss- oder einem Blasformvorgang eines Thermoplast- oder eines Duroplastmaterials gebildet sein. Ein Fachmann sollte außerdem erkennen, dass geeignete Abmessungen für den Hohlraum 7 zum Beispiel derart gewählt sein können, dass ein gewünschtes Maß an akustischen Druckwellen für die Luftleitung 2 erzeugt wird.
Der Klangerzeuger 4 der Offenbarung weist außerdem mindestens ein Klangabstrahlungselement 10 auf, das die Öffnung 9 bedeckt. Das Klangabstrahlungselement 10 ist sowohl strukturell als auch akustisch mit der Trommel 6 gekoppelt. Im Vorliegenden bedeutet der Begriff „akustisch gekoppelt“, dass das Klangabstrahlungselement 10 dafür eingerichtet ist, ein Geräusch im Hohlraum 7 der Trommel 6 in Schallenergie in einem gewünschten Frequenzbereich umzuwandeln. Zum Beispiel ist das Klangabstrahlungselement 10 dafür eingerichtet, in Resonanz auf die akustischen Druckwellen, die von der Luftleitung zum Trommelhohlraum 7 geleitet werden, zu vibrieren und dadurch die gewünschte Schallenergie abzustrahlen. Es sollte sich ebenso verstehen, dass das Klangabstrahlungselement 10 nach Wunsch derart ausgewählt sein kann, dass es in einem konkreten Frequenzbereich mehrere Vibrationsmodi aufweist, wodurch zum Beispiel eine optimierte Schallenergie über einen breiten Frequenzbereich bereitgestellt wird.
Die Schallenergie vom Klangerzeuger 4 wird durch das Klangabstrahlungselement 10 mindestens entweder zum Motorraum oder zum Fahrzeuginnenraum gelenkt. Dadurch wird der Klang mindestens entweder im Fahrzeuginnenraum oder außerhalb des Fahrzeugs moduliert.
Das Klangabstrahlungselement 10 ist aus einem Material gebildet, das zur Übertragung von Schallenergie geeignet ist. Geeignete Materialien umfassen zum Beispiel mindestens entweder ein Metall, ein Polymer oder ein Verbundmaterial. Das Klangabstrahlungselement 10 kann beispielhaft eine Platte sein, die aus einem Metall gebildet ist, das entweder aus Messing oder Edelstahl ausgewählt ist. Das Klangabstrahlungselement 10 kann zum Beispiel auch eine Membran aus Kautschuk oder aus einem Verbundwerkstoff sein. In konkreten Ausführungsformen kann das Klangabstrahlungselement 10 ein im Wesentlichen flexibles Element mit der Dicke einer dünnen Membran bis hin zur Dicke einer Platte sein. Ein Fachmann sollte erkennen, dass geeignete Materialien und Plattenstärken ausgewählt werden können, damit als Resonanz auf die ihnen zugeführte Schallenergie eine gewünschte Frequenz produziert wird. Die geeigneten Materialien und Plattenabmessungen können auch ein Klangabstrahlungselement 10 bereitstellen, das im Wesentlichen unempfindlich gegenüber Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen ist, die während des Fahrzeugbetriebs üblicherweise auftreten. Diese Änderungen der Temperatur und der Feuchtigkeit können bei polymerischen Feder-Masse-Systemen in Klangerzeugern nach dem Stand der Technik zu einer unerwünschten Verschiebung der gewünschten Frequenz führen, die vom Klangabstrahlungselement erzeugt wird.
In einer Ausführungsform kann das Klangabstrahlungselement 10 einstückig mit der Wandung 8 der Trommel 6 gebildet sein. Zum Beispiel kann das Klangabstrahlungselement 10 ein dünn gehaltener Abschnitt der Wandung 8 sein. Alternativ kann das Klangabstrahlungselement 10 eine eigenständige Komponente sein, die an der Trommel 6 befestigt ist. Zum Beispiel kann das Klangabstrahlungselement 10 abnehmbar mit der Trommel 6 gekoppelt sein, wie etwa durch Festklemmen.
Es sollte sich verstehen, dass das Klangabstrahlungselement 10 abnehmbar sein kann. Da sie abnehmbar sind, können nach Wunsch verschiedene Klangabstrahlungselemente 10 verwendet werden, um eine selektive Abstimmung des Klangerzeugers 4 bereitszustellen. Alternativ kann das Klangabstrahlungselement 10 dauerhaft mit der Trommel 6 gekoppelt sein, wie etwa durch Anschweißen des Klangabstrahlungselements 10 an die Trommelwandung 8.
Wie in 2 gezeigt, kann die Trommel 6 des Klangerzeugers 4 eine Plattform 14 umfassen. Die Plattform 14 ist zum Beispiel angrenzend an die Öffnung 9 angeordnet und umschließt diese im Wesentlichen, und sie kann eine mit der Trommel 6 gekoppelte eigenständige Komponente sein. Alternativ kann die Plattform 14 einstückig mit der Trommel 6 gebildet sein.
Die in 2 dargestellte Plattform 14 ist außenliegend angeordnet. Die außenliegende Anordnung ist zum Beispiel besonders für die Herstellung durch Spritzgießen geeignet. In Verbindung mit der Plattform 14 wird eine Abdeckplatte 16 verwendet, um das Klangabstrahlungselement 10 mit der Trommel zu koppeln. Die Abdeckplatte 16 kann zum Beispiel durch Klebstoff oder durch Schweißen an der Plattform 14 befestigt sein, wobei das Klangabstrahlungselement 10 dazwischen angeordnet ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel ist die Abdeckplatte 16 ein im Wesentlichen ebener Ring, der die Öffnung 9 der Trommel 6 umschließt.
In einer konkreten Ausführungsform ist zwischen der Plattform 14 und der Öffnung 9 ein Dichtungskanal 18 angeordnet. Der Dichtungskanal 18 nimmt eine Außenkante des Klangabstrahlungselements 10 auf. Damit kann eine im Wesentlichen luftdichte Dichtung gebildet werden, wenn die Abdeckplatte 16 an der Plattform 14 der Trommel 6 befestigt wird.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Offenbarung. Gleiche Strukturen aus 1 und 2 umfassen zum Zweck der Klarheit das gleiche Bezugszeichen und ein Primärsymbol ('). Die Plattform 14' ist innenliegend angeordnet. Ein Fachmann sollte verstehen, dass die innenliegende Anordnung zum Beispiel besonders für die Herstellung durch Blasformen geeignet ist. Die Abdeckplatte 16' weist eine abgewinkelte oder hakenähnliche Anordnung auf. Die Abdeckplatte 16' ist dafür eingerichtet, ein Oberflächenmerkmal 20' des Klangabstrahlungselements 10 aufzunehmen. Das Oberflächenmerkmal 20' kann im Klangabstrahlungselement 10 gebildet sein, zum Beispiel durch Prägen oder Formpressen. In der dargestellten Ausführungsform ist das Oberflächenmerkmal eine Ausstülpung, obwohl auch andere Oberflächenmerkmale verwendet werden können. Eine im Wesentlichen luftdichte Dichtung kann gebildet werden, wenn die Abdeckplatte 16' an der Plattform 14' befestigt wird, wobei das Oberflächenmerkmal 20' des Klangabstrahlungselements 10 dazwischen angeordnet ist.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform der Offenbarung dargestellt. Der Klangerzeuger 4 umfasst eine Klemmbefestigung 22, die dafür gestaltet ist, das Klangabstrahlungselement 10 mit der Trommel 6 zu koppeln. In der gezeigten Ausführungsform ist die Klemmbefestigung 22 ein Band, wie zum Beispiel ein Elastikband oder eine justierbare Metallschelle, das um die Trommel 6 herum angeordnet ist. Die Klemmbefestigung 22 sitzt fest auf der Trommel 6, um das Klangabstrahlungselement 10 an die Trommel 6 zu koppeln und die Öffnung 9 zu bedecken. Die Klemmbefestigung 22 unterstützt die Bildung einer im Wesentlichen luftdichten Dichtung zwischen dem Klangabstrahlungselement 10 und der Trommel 6.
5 zeigt eine weitere Anordnung des Klangerzeugers 4, wobei die Trommel 6 in direkter Fluidverbindung mit der Luftleitung 2 steht. Die Trommel 6 des Klangerzeugers 4 kann zum Beispiel aus einem T-förmigen Abschnitt der Luftleitung 2 gebildet sein. Das Klangabstrahlungselement 10 ist mit einem beliebigen geeigneten Mittel mit der Trommel 6 gekoppelt, um eine im Wesentlichen luftdichte Dichtung zwischen dem Klangabstrahlungselement 10 und der Trommel 6 bereitzustellen. Die Kopplungsmittel können jene umfassen, die bereits für die 2, 3 und 4 beschrieben wurden.
Wie in 6 und 7 dargestellt, kann der Klangerzeuger 4 der vorliegenden Offenbarung mehrere Öffnungen 9 und mehrere Klangabstrahlungselemente 10 umfassen. Die Klangabstrahlungselemente 10 können an verschiedenen Stellen am Klangerzeuger 4 angeordnet sein. Zum Beispiel kann das Klangabstrahlungselement 10 an der gleichen Wandung 8 oder an verschiedenen Wandungen 8 der Trommel 6 angeordnet sein. Die mehreren Klangabstrahlungselemente 10 sind dafür eingerichtet, selektiv Schall von verschiedenen Quellen und auf verschiedenen Frequenzen zu modulieren. Es sollte sich auch verstehen, dass jedes der mehreren Klangabstrahlungselemente 10 nach Wunsch die gleiche Frequenz aufweisen kann, um eine erhöhte Schallenergie über den gleichen Frequenzbereich zu erzeugen.
Der Klangerzeuger 4 kann außerdem eine innere Wandung 24 aufweisen, wie in 7 dargestellt. Die innere Wandung 24 ist dafür gestaltet, akustische Druckwellen selektiv von der Luftleitung 2 zu den mehreren Klangabstrahlungselementen 10 zu lenken. Die innere Wandung 24 kann derart gestaltet sein, dass sie zum Beispiel für jedes der mehreren Klangabstrahlungselemente 10 im Wesentlichen die gleiche Menge akustischer Druckwellen bereitstellt. In einem weiteren, nicht einschränkenden Beispiel ist die innere Wandung 24 derart gestaltet, dass sie auf eines der Klangabstrahlungselemente 10 eine erste Menge akustischer Druckwellen lenkt, die größer als eine zweite Menge akustischer Druckwellen ist, die zu einem anderen Klangabstrahlungselement 10 gelenkt wird. Es versteht sich, dass die innere Wandung 24, wie beschrieben, jede gewünschte Form und Größe aufweisen kann, um selektiv akustische Druckwellen im Klangerzeuger 4 zu lenken. Zusätzlich können Öffnungen und andere Oberflächenmodifikationen in der inneren Wandung gebildet sein, um die akustischen Druckwellen selektiv zu lenken.
Eine weitere Ausführungsform der Offenbarung ist in 9 bis 11 dargestellt. Gleiche Strukturen aus 1 bis 7 umfassen zum Zweck der Klarheit das gleiche Bezugszeichen und ein Primärsymbol ('). Wie in 8 gezeigt, kann der Klangerzeuger 4' derart gestaltet sein, dass er in die Luftleitung 2 integriert ist. Der Klangerzeuger 4' umfasst eine Trommel 6' mit dem darin gebildeten Hohlraum 7', der von der Wandung 8' gebildet wird. Der Hohlraum 7' ist darart gestaltet, dass er es dem Luftstrom der Luftleitung 2 ermöglicht, durch ihn hindurchzufließen. Die Trommel 6' umfasst die in der Wandung 8' gebildete Öffnung 9'. Das Klangabstrahlungselement 10' ist mit der Trommel 6' gekoppelt und angrenzend an die Öffnung 9' angeordnet. Das Klangabstrahlungselement 10' ist mit beliebigen, für die Herstellung einer im Wesentlichen luftdichten Dichtung geeigneten Mitteln mit der Trommel 6' gekoppelt, die zum Beispiel die Mittel umfassen, die bereits für 2, 3 und 4 beschrieben wurden.
In Bezug auf 9 und 10 kann der integrierte Klangerzeuger 4' mehrere Klangabstrahlungselemente 10 und mehrere innere Wandungen 24' umfassen, wie hierin bereits offenbart. Die inneren Wandungen 24' können derart gestaltet sein, dass sie eine Fortsetzung der Luftleitung 2 innerhalb der Trommel 6' bereitstellen, wobei die Luftleitung 2 mehrfach unterbrochen ist und entlang der Länge der Leitung 2 gestützt wird, um die Fluidverbindung zwischen der Luftleitung 2 und dem Hohlraum 7' der Trommel 6' bereitzustellen. Alternativ kann die Luftleitung 2 durch die Trommel 6' verlaufen und mindestens einen Durchbruch für die Fluidverbindung mit dem Hohlraum 7' der Trommel 6' aufweisen. Ein Fachmann sollte erkennen, dass nach Wunsch auch verschiedene andere Anordnungen der inneren Wandungen 24' ausgewählt werden können.
Die vorliegende Offenbarung umfasst außerdem ein Verfahren zur Herstellung des Klangerzeugers 4, 4' für das Fahrzeug. Das Verfahren umfasst zuerst die Schritte des Bestimmens einer gewünschten Schallenergie und eines gewünschten Frequenzbereichs. Mindestens entweder die gewünschte Schallenergie oder der gewünschte Frequenzbereich werden verwendet, um die Klangqualität mindestens entweder in einem Motorraum oder in einem Fahrzeuginnenraum zu modulieren. Ist es zum Beispiel das gewünschte Ziel, dass der Klangerzeuger als Resonator im Fahrzeug fungiert, können eine ausreichende Schallenergie und eine Frequenz, die gegenüber einem zu modulierenden Geräusch um 180 Grad versetzt ist, bestimmt werden. Alternativ können eine gewünschte Schallenergie und ein gewünschter Frequenzbereich zum Bereitstellen eines ästhetisch ansprechenden Fahrzeugklangs bestimmt werden. Es können beliebige bekannte Mittel zum Bestimmen der erforderlichen Schallenergie und des Frequenzbereichs für mindestens einen dieser Zwecke verwendet werden.
Das Verfahren umfasst einen Schritt des Auswählens einer Trommel 6, 6' mit einem darin gebildeten Hohlraum 7, 7'. In einer Wandung 8, 8' der Trommel 6, 6' wird eine Öffnung 9, 9' gebildet. Auch ein Klangabstrahlungselement 10, 10' wird ausgewählt. Mindestens entweder die Trommel 6, 6' oder das Klangabstrahlungselement 10, 10' werden derart ausgewählt, dass sie einen abstimmbaren Parameter aufweisen, der die gewünschte Schallenergie und Frequenzbereiche bereitstellt, die in den ersten Schritten des Verfahrens bestimmt wurden. Der abstimmbare Parameter kann mindestens entweder ein Trommelmaterial, ein Hohlraumvolumen, eine Hohlraumlänge, eine Dicke der Trommalwandung, ein Material des Abstrahlungselements, einen Flächeninhalt des Abstrahlungselements, eine Dicke des Abstrahlungselements, eine Länge der Verbindungsleitung oder ein Volumen der Verbindungsleitung umfassen.
Das Klangabstrahlungselement 10, 10' wird dann strukturell und akustisch mit der Trommel 6, 6' gekoppelt, angrenzend an die Öffnung 9, 9'. Die Trommel 6, 6' wird des Weiteren in Fluidverbindung mit der Luftleitung 2 des Fahrzeugs angeordnet. Dadurch wird der auf die gewünschte Schallenergie und die gewünschten Frequenzbereiche abgestimmte Klangerzeuger 4, 4' bereitgestellt.
Man sollte erkennen, dass der Klangerzeuger 4, 4' der vorliegenden Offenbarung insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor geeignet ist. Der Klangerzeuger 4, 4' kann ohne weiteres für die Erfüllung verschiedener Abstimmungserfordernisse gestaltet werden, zum Beispiel durch Auswählen der Trommel 6, 6' und der Abstrahlungselemente 10, 10', die die gewünschten abstimmbaren Parameter aufweisen, oder durch Austauschen der Abstrahlungselemente 10, 10' in der Trommel 6, 6' nach Wunsch. Dadurch kann der Klangerzeuger 4, 4' selektiv derart gestaltet werden, dass er als Resonator dient und den Schall in mindestens entweder dem Fahrzeuginnenraum oder außerhalb des Fahrzeugs unterdrückt oder dass er einen zusätzlichen und ästhetisch ansprechenden Klang für Hochleistungs- oder Sportwagenanwendungen bereitstellt.
Außerden wurde überraschend festgestellt, dass ein einzelnes Klangabstrahlungselement 10, 10' mehrere Vibrationsmodi in einem gewünschten Freuenzbereich aufweisen kann. Das Vorhandensein verschiedener Vibrationsmodi kann zu einer größeren Schallenergie über einen größeren Frequenzbereich führen als bei den auf dem Fachgebiet bekannten Geräten mit einer einzigen Resonanzfrequenz. Der Klangerzeuger 4, 4' ist außerdem strukturell weniger komplex als zum Beispiel bekannte Klangerzeuger oder Resonatoren, da er nur einen einzelnen Hohlraum 7, 7' aufweist. Positive Ergebnisse für das Abstrahlungselement 10, 10' mit mehreren Vibrationsmodi in einem gewünschten Frequenzbereich wurden unter Verwendung eines Klangabstrahlungselements 10, 10' erzielt, das aus einem Metallmaterial hergestellt wurde.
Aus der vorangegangenen Beschreibung kann ein Durchschnittsfachmann leicht die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung erkennen und, ohne von ihrem Geist und Anwendungsbereich abzuweichen, verschiedene Änderungen und Modifikationen an der Erfindung vornehmen, um sie verschiedenen Verwendungen und Bedingungen anzupassen.
Bezugszeichenliste

2: Luftleitung/Leitung
4, 4': Klangerzeuger
6, 6': Trommel/Hohltrommel
7, 7': Hohlraum
8, 8': Wandung/Trommelwandung
9, 9': Öffnung
10, 10': Klangabstrahlungselement
12: Verbindungsleitung
14, 14': Plattform
16, 16': Abdeckplatte
18: Dichtungskanal
20': Oberflächenmerkmal
22: Klemmbefestigung
24, 24': innere Wandung

Claims

Klangerzeuger (4, 4') für ein Fahrzeug, Folgendes umfassend: eine Hohltrommel (6, 6'), die eine äußere Wandung (8, 8') mit einer darin gebildeten Öffnung (9, 9') aufweist, wobei die Trommel (6, 6') dafür eingerichtet ist, in Fluidverbindung mit einer Luftleitung (2) gekoppelt zu werden, und ein Klangabstrahlungselement (10, 10'), das mindestens teilweise die Öffnung (9, 9') bedeckt und dafür eingerichtet ist, Schallenergie mindestens entweder in einen Motorraum oder in einen Innenraum eines Fahrzeuges abzustrahlen, wobei die Hohltrommel (6, 6') eine Plattform (14, 14') umfasst, die angrenzend an die Öffnung (9, 9') angeordnet ist, wobei eine Abdeckplatte (16, 16') umfasst ist, die an die Trommel (6, 6') über die Plattform (14, 14') gekoppelt ist, wobei das Klangabstrahlungselement (10, 10') zwischen der Abdeckplatte (16, 16') und der Trommel (6, 6') angeordnet ist und wobei die Abdeckplatte (16, 16') ein im Wesentlichen ebener Ring ist, der die Öffnung (9, 9') der Trommel (6, 6') umschließt.
Klangerzeuger (4, 4') nach Anspruch 1, wobei die Plattform (14, 14') einen Dichtungskanal (18) umfasst, der dafür eingerichtet ist, eine Außenkante des Klangabstrahlungselements (10, 10') aufzunehmen.
Klangerzeuger (4, 4') nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Abstrahlungselement (10, 10') dafür eingerichtet ist, in Resonanz auf die akustischen Druckwellen in der Luftleitung (2) Schallenergie abzustrahlen.
Klangerzeuger (4, 4') nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Klangabstrahlungselement (10, 10') abnehmbar ist.
Klangerzeuger (4, 4') nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Klangabstrahlungselement (10, 10') mindestens entweder aus einem Metall, einem Polymer oder einem Verbundmaterial gebildet ist.
Klangerzeuger (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner eine Verbindungsleitung (12) aufweisend, die zwischen der Trommel (6) und der Luftleitung (2) angeordnet ist, um zwischen diesen beiden eine Fluidverbindung bereitzustellen.
Fahrzeugsystem zur Klangmodulation in mindestens entweder einem Motorraum oder einem Fahzeuginnenraum, Folgendes umfassend: einen Verbrennungsmotor, der im Motorraum angeordnet ist, eine Luftleitung (2) in Fluidverbindung mit dem Verbrennungsmotor, einen Klangerzeuger (4, 4'), Folgendes umfassend: eine Hohltrommel (6, 6') in Fluidverbindung mit der Luftleitung (2), wobei die Trommel (6, 6') eine äußere Wandung (8, 8') mit einer darin gebildeten Öffnung (9, 9') aufweist, und ein Klangabstrahlungselement (10, 10'), das mindestens teilweise die Öffnung (9, 9') bedeckt und dafür eingerichtet ist, Schallenergie mindestens entweder in den Motorraum oder in den Innenraum eines Fahrzeugs abzustrahlen wobei die Hohltrommel (6, 6') eine Plattform (14, 14') umfasst, die angrenzend an die Öffnung (9, 9') angeordnet ist, wobei eine Abdeckplatte (16, 16') umfasst ist, die an die Trommel (6, 6') über die Plattform (14, 14') gekoppelt ist, wobei das Klangabstrahlungselement (10, 10') zwischen der Abdeckplatte (16, 16') und der Trommel (6, 6') angeordnet ist und wobei die Abdeckplatte (16, 16') ein im Wesentlichen ebener Ring ist, der die Öffnung (9, 9') der Trommel (6, 6') umschließt.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 7, wobei die Luftleitung (2) ein Lufteinlasskanal ist, der dafür eingerichtet ist, in Fluidverbindung mit einem Luftansaugsystem zu stehen.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Klangabstrahlungselement (10, 10') mindestens entweder aus einem Metall, einem Polymer oder einem Verbundmaterial gebildet ist.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 9, wobei die Luftleitung (2) ein Abluftkanal ist, der dafür eingerichtet ist, in Fluidverbindung mit einem Entlüftungssystem zu stehen.
Fahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei der Klangerzeuger (4, 4') in die Luftleitung (2) integriert ist.