DE69315093T2

DE69315093T2 - Ein aktiver schalldämpfer für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE69315093T2
Application number: DE69315093T
Authority: DE
Inventors: Earl R Geddes
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1992-06-08
Filing date: 1993-05-24
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: WO1993025998A1; US5233137A; JPH08503786A; EP0725965B1; EP0725965A1; DE69315093D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf einen aktiven Apparat zur Beseitigung von Geräuschen und besonders auf Kraftwandlervorrichtungen zum Schutz von Kraftwandlern, wie zum Beispiel Lautsprechern, in schwierigem Umfeld, wie zum Beispiel in Motorfahrzeugen, für die Beseitigung von Geräuschen in Motorfahrzeugen.
Es wird auf das Patent EP-A-0 454 341 Bezug genommen, das von diesen Antragstellern am 16. April 1991 unter dem Titel " Ein aktiver Apparat zur Beseitigung von Geräusch" beantragt wurde und auf dem Patent USSN 514 624 basiert.
In letzter Zeit gab es viele Entwicklungen hinsichtlich einer aktiven Beseitigung von Geräusch, um die Herstellung von Beseitigungssignalen zu verbessern, die in eine Leitung an einer Stelle gesendet werden, wo die sich ausbreitende Geräuschwelle bei 180º ausserphasig mit dem eingegebenen Geräusch-Beseitigungssignal ist. Obgleich einige, schon bekannte Verbesserungen der Signalsteuerkreise bei Bezugnahmen in schon bekannten Patenten erwahnt wurden, bieten diese Systeme zur Beseitigung von Geräusch keinen Schutz für den Kraftwandler gegen ein zerstörendes Umfeld, wie zum Beispiel Auspuffrohre eines Motorfahrzeugs. Schon bekannte Verbesserungen der Steuerung 60, zum Beispiel, ermöglichen eine Reaktion auf veränderte Eigenschaften der Geräusch-Druckimpulse, wegen Veränderungen an der quelle oder andere Verbesserungen, wie zum Beispiel eine verbesserte Stellung oder Anordnung der Bestandteile, um eine Rückführung des vom Lautsprecher erzeugten Signals zu vermeiden, das vom Kraftwandler 12 empfangen wird oder Vorrichtungen zum Fehlerausgleich, die die Steuerung 60 als Ansprechen auf den wirklichen Grad der Beseitigung wieder angleichen, wobei sich letzterer aus dem Betrieb eines Kraftwandlers ergibt, zeigen, dass vorausgegangene Entwicklungen der Entwicklung von Systemen zur Beseitigung von Geräusch eine ganz andere Wichtigkeit zuteilen.
Die vorausgegangenen Patentanmeldungen betreffen Kraftwandlervorrichtungen, in denen Kraftwandler in Gehäusen ausserhalb der Abgasleitung angebracht sind, aber mit der Leitung durch Längsöffnungen verbunden sind. Obgleich die begrenzte Kommunikation der Flüssigkeit durch die Öffnung und die physische Trennung des Gehäuses von der Leitung eine gewisse Reduzierung der Temperaturen, denen der Kraftwandler ausgesetzt ist, liefern, bleibt der Kraftwandler Gasen oder Flüssigkeiten ausgesetzt, die durch die Leitung strömen. Besonders Vorrichtungen, wie zum Beispiel Abgassysteme von Motorfahrzeugen, denen der Kraftwandler ausgesetzt ist, reduzieren im wesentlichen seine Lebensdauer.
Zum Beispiel ist die Hülse, die die Kraftwandlerspule trägt, an der Kraftwandler-Scheidewand durch Schweissen, Kleben oder andere Befestigungsmittel angebracht, die nachteilig durch hohe Temperatur, Feuchtigkeit oder Verschmutzung beeinträchtigt werden können. Ausserdem wird die Dichtung Kraftbeanspruchungen, Spannungsumkehrungen, Alterserscheinungen und Kreisprozessen während des Betriebs des Kraftwandlers ausgesetzt. Folglich kann die Dichtung als ein wichtiger Teil des Kraftwandlers angesehen werden, der vor Umfeldbedingungen geschützt werden muss, die die Unversehrtheit der Dichtung beeinträchtigen. JP-A-21 92 541 handelt von der Benutzung einer Chloropren-Gummi-Membran, zur Trennung des Kraftwandlers vom Luftstrom in der Schalldämpfer-Vorrichtung. Diese Lösung kann wahrscheinlich in einer Automobil-Schalldämpfung nicht betriebssicher benutzt werden, da das Umfeld, (besonders die hohe Temperatur der Auspuffgase) dazu veranlasst, ein besseres Material für die Membran zu fordern.
Die vorliegende Erfindung, wie sie in den dazugehörenden Ansprüchen definiert wird, schliesst die vorstehenden Nachteile aus, indem sie eine akustisch durchlässige Trennwand zwischen dem Kraftwandler und einer Öffnung bietet, die mit der Leitung des sich ausbreitenden Tons in Verbindung steht. In Kraftwandler-Einheiten, die so ausgelegt sind, dass jede Seite der Kraftwandler-Scheidewand auf eine Kammer stösst, die zur Leitung des sich ausbreitenden Tons hin offen ist, trennt ausserdem mindestens eine Membran mindestens eine Scheidewandseite von den Öffnungen in der offenen Kommunikation der Flüssigkeit mit der Leitung des sich ausbreitenden Geräuschs. Ausserdem kann jede Membran eine oder mehrere Scheidewandseiten von der direkten Kommunikation der Flüssigkeit mit der Leitung trennen. Folglich liefert die vorliegende Erfindung eine besonders vorteilhafte Konstruktion zum Schutz von Kraftwandlern vor schwierigen Umfeldvoraussetzungen, wie zum Beispiel denen, die in einem Auspuffsystem eines Motorfahrzeugs bestehen.
Im allgemeinen kann die Membran akustische Abgaben passieren lassen, die Frequenzelemente innerhalb des Bereichs der Quelle des sich ausbreitenden Geräuschs haben. Ausserdem ist die Membran wasserundurchlässig, um die Kraftwandler von Feuchtigkeit zu isolieren, die sich aus Verbrennungs-Unterprodukten ergibt. Ausserdem kann die Membran den Temperaturen, denen sie ausgesetzt werden muss, widerstehen. Folglich hat die Membran der bevorzugten Auslegung eine vorbestimmte Massendichte mit einer bevorzugten Reichweite bei ungefähr 1 kg/m² Oberflächendichte + 200 % und niedrigem mechanischen Widerstand, um ihre beabsichtigte Funktion zu erfüllen. In der bevorzugten Auslegung hat die Membran eine Form, die der Form des Gehäuses entspricht, in das sie installiert wird. Vorzugsweise entspricht ein zylinderförmiges Gehäuse dem kreisförmigen Umfang eines Kraftwandlers und die Membran wurde deshalb auch eine kreisförmige Form haben. Die Membran der bevorzugten Auslegung der Erfindung enthält eine wasserdichte, Kevlar-imprägnierte Silikonschicht, mit Polymerfasern, wie zum Beispiel aromatischem Polyamid, wie es von Dupont unter dem Warenzeichen KEVLAAR kommerzialisiert wird. In einem Auspuffsystem eines Motorfahrzeugs wird die Membran extrem hohen Temperaturen ausgesetzt und Silikon widersteht dem direkten Aussetzen in einem Umfeld mit hohen Temperaturen. Ausserdem hat die bevorzugte Membran eine Gleichförmigkeit, die eine Resonanzfrequenz bei oder nahe des oberen Endes der Bandweite des Geräuschsignals liuefert, das sich durch die Leitung ausbreitet.
Während bekannte Beispiele für Kraftwandler zur Beseitigung von Geräusch des früheren Fachwissens, eine einzige Fläche der Scheidewand des Kraftwandlers benutzen, um Beseitigungsimpulse zu erzeugen, kann die vorliegende Erfindung ausserdem dort benutzt werden, wo vorzugsweise sowohl die Vorderseite, als auch die Rückseite der Scheidewand eines Lautsprechers benutzt werden kann. In einem derartigen System erzeugt jede Bewegung der Scheidewand einen Impuls auf der Vorderseite, die um 180º ausserphasig mit dem erzeugten Impuls auf der Rückseite ist und die Impulse werden geregelt, durch Abstimmung oder Distanzieren der Kammern, die an den Scheidewandseiten und Öffnungen liegen, die die akustischen Druckimpulse durch die Kammern an den Geräusch ausbreitenden Schaltkreis liefern.
Als Ergebnis liefert die vorliegende Erfindung ein System zur Beseitigung von Geräusch mit einem gewünschten akustischen Ansprechen, ohne die Bestandteile besonders schwierigen Umfeldvoraussetzungen auszusetzen. Hochleistungsfähige Kraftwandler und hochleistungsfähige Kraftwandlergehäuse zur Optimierung der Abgaben der akustischen Wellen, die von einer Kraftwandler- Scheidewand erzeugt werden, können eine akustische Verbindung mit der Geräusch ausbreitenden Leitung durch entsprechend abgestimmte Öffnungsgruppen herstellen. Aber die Membran begrenzt die Feuchtigkeit, Verschmutzung und den Hitzeeinfluss auf die Scheidewand und andere Bestandteile, die zum Betrieb, zur Konstruktion oder zur Montage des Kraftwandlers benutzt werden. Daraus ergibt sich, dass die vorliegende Erfindung besonders geeignet zur Benutzung in einem aktiven Schalldämpfer zur Geräuschbeseitigung in Motorfahrzeugen ist.
Die Erfindung wird jetzt als Beispiel unter Bezugnahme auf die beffiegenden Zeichnungen näher beschrieben, von denen:
Figur 1 ein schematischer Plan eines Auspuffsystems eines Motorfahrzeugs ist, das eine aktive Kraftwandlervorrichtung zur Beseitigung von Geräusch nach der vorliegenden Erfindung hat;
Figur 2 ein vergrösserter Querschnitt einer Kraftwandler-Ausstattung ist, die auf Figur 1 dargestellt wird und mit zahlreichen Membranen, nach der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist; und
Figur 3 ein schematischer Plan eines Zeichnungsmusters für eine Kraftwandlervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist.
Unter Bezugnahme auf Figur 1 wird ein Auspuffsystem 40 für ein Motorfahrzeug dargestellt, das an einen Motor 13 gekuppelt ist.
Während die vorliegende Erfindung besonders gut zur Benutzung als Schalldämpfer in einem Motorfahrzeug geeignet ist, wie es in der bevorzugten Auslegung beschrieben wird, sollte verstanden werden, dass die Erfindung mit zahlreichen anderen Systemen zur Beseitigung von Geräusch angewendet werden kann und nicht begrenzt ist. Deshalb wird die folgende ausführliche Beschreibung, die anerkannte Vorteile in dem System der bevorzugten Auslegung behandelt, zur Angabe von Eigenschaften und Vorteilen von Systemen zur Beseitigung von Geräusch dienen, die ohne Zusammenhang mit Auspuffsystemen sind. Unter Bezugnahme auf Figur 1, wird ein aktives System 10 zur Beseitigung von Geräusch schematisch, als Teil eines Auspuffsystems 40 in einem Motorfahrzeug dargestellt. Das Beseitigungssystem 10 enthält ein Mikrophon oder einen Kraftwandler 12, der einem Tondruck- Impulstrieb ausgesetzt wird, der vom Motor 13 des Motorfahrzeugs an eine gemeinsame Auspuffleitung 14 geliefert wird. Das elektrische, vom Kraftwandler 12 als Ansprechen auf die aufgespürten Tondruckimpulse in der Leitung 14 erzeugte Signal wird in eine elektronische Steuerung 60 eingegeben, die ihrerseits einen Kraftwandler antreibt, wie zum Beispiel einen Lautsprecher. Bekanntlich treibt die Steuerung 60 den Kraftwandler so an, dass der Tondruck, der vom Lautsprecher erzeugt wird, in die Leitung 14 eingeführt werden kann. Das Ausströmen erfolgt an einem Punkt, an dem die vom Lautsprecher ausgeströmten Impulse die gleiche Grösse aufweisen und um 180º ausserphasig mit den Tondruckimpulsen sind, die an diesem Punkt durch die Leitung 14 kommen. Die Kraftwandlergruppe 20, die in der bevorzugten Auslegung benutzt wird, wird nachstehend ausfuhrlicher beschrieben.
Das Auspuffsystem 40 für den Motor 13 eines Motorfahrzeugs enthält die gemeinsame Auspuffleitung 14, die an die Auspuffrohre 15 und 16 angeschlossen ist, die jeweils mit den Auspuff-Rohrleitungen 50 und 52 verbunden sind. Die gemeinsame Auspuffleitung 14 führt im allgemeinen zu der Spur, die mit den Auspuffrohren 15 und 16 in Verbindung steht, ungeachtet der individuellen Bestandteile, die den Durchgang bilden, durch den die Auspuffgase kommen. Zum Beispiel bilden der katalytische Wandler 54 und die passiven Schalldämpfer- Zubehörteile 56 einen Teil der Leitung 14, während die Kraftwandlergruppe 20 ein Gehäuse 58 für den aktiven Kraftwandler zur Beseitigung von Geräusch enthält, der durch Öffnungen für die Kommunikation der Flüssigkeit an die Leitung 14 angeschlossen ist. Das Gehäuse 58 könnte auch gebaut werden, um einen Teil der Leitung 14 zu tragen oder zu bilden.
Der katalytische Wandler 54 und die passiven Schalldämpfer- Zubehörteile 56 können herkönmilicher Bauart für derartige Teile sein und brauchen nicht auf eine besondere herkömmllche Bauart begrenzt zu sein. Zum Beispiel kann einfache Schalldämpfungs-Isolierung in einem geschlossenen Behälter stattfinden, zum Beispiel zur Reduzierung von Vibrationen in empfindlichen Abschnitten der Leitung 14, zur Kombination der passiven Schalldämpfer-Zubehörteile 56 mit einem aktiven System zur Beseitigung von Geräusch, zum Beispiel um die Hochfrequenz-Bestandteile des Geräuschsignals wirksamer zu reduzieren.
Ausserdem enthält das Auspuffsystem 40 mit dem aktiven System 10 zur Beseitigung von Geräusch einen Messfühler 12 und einen Rückführungs-Messfühler 24, sowie die Kraftwandlervorrichtung 20, die vom Kraftwandlergehäuse 58 getragen wird. Die elektronische Steuerung 60 enthält einen Digital-Erzeugungs-Regler 70 (DSP), der ein Signal als Ansprechen auf das Signal erzeugt, das das angetroffene Geräusch darstellt, um das Kraftwandlerantriebs-Signal zu erzeugen. Das Antriebssignal wird an die Kraftwandlervorrichtung 20 geliefert, um das Beseitigungssignal zu senden. Ausserdem enthält der Regler 70 einen Verstärkungskreis 72, der genügend Schwingungsweite an das Antriebssignal für die Kraftwandler in der Kraftwandlergruppe 20 liefert, um Tonimpulse zu senden, die zu der Schwingungsweite der Druckimpulse passen, die durch die Stellen kommen, an denen die Kraftwandlervorrichtung 20 mit der Leitung 14 in Verbindung steht.
Wie es am besten auf Figur 2 dargestellt wird, enthält das Gehäuse 58 eine zylinderförmige Wand 59, die von Endwänden 61 und 63 begrenzt wird. Die zylinderförmige Peripheriewand 59 rastet die Stützrahmen für die beiden Kraftwandler 28 und 30 ein, wobei jeder Kraftwandler einen Rahmen 25 hat. Die Stützrahmen werden durch Ringbügel 40 gebildet, die an die Wand 59 geschweisst sind und an den Teil des Kraftwandlerrahmens 25 geschraubt sind, der die Scheidewände 22 und 24 umgibt. Die Bügel 40 begrenzen eine Schnittstelle, die eine Befestigungsdichtung 44 zwischen der Vorder- und Rückseite jeder Kraftwandler-Scheidewand bilden, die die Vorder- und Rückseite jeder Scheidewand akustisch trennt. Die Vorderseiten jeder Kraftwandler- Scheidewand stehen in Verbindung mit einer gemeinsamen Kammer 74, die von den Kraftwandlern 28 und 30 begrenzt wird, zuerst von ihren jeweiligen Scheidewänden 22 und 24, als auch von der Peripheriewand 59.
Jeder Kraftwandler 28 und 30 ist auf herkömmliche Weise strukturiert, wobei er einen Magnet 20 hat, der sich über die Rückseite seiner jeweiligen Scheidewand erstreckt und auf den Rahmen 25 des Kraftwandlers montiert ist und er braucht nicht, im Rahmen der Beschreibung der vorliegenden Erfindung näher beschrieben zu werden. Jedoch kann die Scheidewand vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt sein, während die Umgebungs- oder Befestigungsdichtung 44 aus Kevlar imprägniertem Silikon ist, ähnlich wie die Membran, die ausführlich oben beschrieben wurde. Aber dieses Material ist auf die Einrahmung geschweisst, durch Formpolymerisierung des Materials auf den Kegel der Scheidewand. Auf ähnliche Weise sind elektrische Anschlüsse an die Kraftwandler 28 und 30 herkömmlicher Art und es wird nur schematisch bei 34 auf sie Bezug genommen.
Die Rückseite der Kraftwandler-Scheidewand 22 steht in Verbindung mit einer Kammer 76, die von der Längswand 61 und der Scheidewand 22 begrenzt wird, die die Befestigungsdichtung 44 enthält, die von der Silikon-Einrahmung gebildet wird, welche an den Kraftwandlerrahmen 25 um die Scheidewand 22 des Kraftwandlers 28 geschweisst ist. Auf ähnliche Weise steht die Rückseite der Kraftwandler-Scheidewand 24 mit der Kammer 78 in Verbindung, die von der Längswand 63 und der Scheidewand 22 begrenzt wird, die die Befestigungsdichtung 44 enthält, welche von der Silikon-Einrahmung gebildet wird, die an den Kraftwandlerrahmen 25 um die Scheidewand 24 des Kraftwandlers 30 geschweisst ist.
Wie ebenfalls auf Figur 2 dargestellt wird, steht die Kammer 76 durch eine Öffnung 82 mit der Auspuffleitung 14 in Verbindung. Die Kammer 78 steht durch eine Öffnung 80 mit der Leitung 14, in einer entfernten, gesonderten Stellung von der Öffnung 82, in Verbindung. Eine Öffnung 84 kuppelt die Kammer 74, die mit der Auspuffleitung 14 in Verbindung steht, in einer Zwischenlage zu den Öffnungen 80 und 82. Jede der Öffnungen 80, 82 und 84 steht in direkter Verbindung mit den heissen Auspuffgasen in der Leitung 14.
Jede der Kammern 74, 76 und 78 ist unterteilt, um Ausströmen von Flüssigkeit zwischen jeder Öffnung und der benachbarten Kraftwandlerstruktur abzudichten. Aber die Unterteilung ist mit einer akustisch durchlässigen Membran 38 versehen, die den Tondruckimpulsen, die von der benachbarten Fläche der Scheidewand des Kraftwandlers kommen, ermöglicht, die benachbarte Öffnung zu erreichen. Ein Peripheriering 36 trägt die Membran vorzugsweise so, dass sie gespannt bleibt. Der Ring 36 ist vorzugsweise durch Schweissen oder ähnliches an der Wand 59 befestigt.
In der bevorzugten Auslegung ist die Membran aus einem Kevlarimpägnierten Silikonmaterial hergestellt, das mit einem aromatischen Polyamidfiber-Substrat verstärkt ist. Ein Beispiel für eine derartige Membran wird als Trommelmaterial (Drumheads) von I.E.R. Division of Furon Inc. kommerzialisiert. Eine derartige Membran bietet eine wasserundurchlässige Schranke zwischen der Öffnung und dem Kraftwandler und widersteht hohen Temperaturen, wie sie im Auspuffumfeld der Auspuffleitung 14 auftreten. Ausserdem widerstehen die verstärkenden Fibern der Verformung der Membran, die die akustische Durchlässigkeit der Membran beeinträchtigen kann. Die Membran ist flexibel, aber sie wird gestützt, so dass sie gespannt bleibt, um die Auswirkungen der Tonimpulse, die durch sie kommen, zu reduzieren. Ein anderes Beispiel für eine Membran zur Benutzung in Anwendungsgebieten mit wesentlich niedrigeren Temperaturen kann Mylar sein.
Vorzugsweise sollten die Kammern und Öffnungen auf eine besondere Resonanzfrequenz innerhalb der Bandweite des Geräuschsignals, das beseitigt werden soll, abgestimmt werden. Wie es in meiner entsprechenden Patentanmeldung S.N. 514 624, vom 25. April 1990, unter dem Titel" Eine aktive Schalldämpfer-Kraftwandler-Anordnung " erörtert wurde, ist die Resonanzfrequenz proportional zu (L . V)-1/2 für eine gegebene Öffnungsstelle, wo L die Länge der Öffnung darstellt und V das Volumen der Kammer ist. Korrekte Dimensionen der Öffnung und der Kammer, mit der sie in Verbindung steht, ermöglichen den Signalen, die von den Vorderseiten der Kraftwandler 28 und 30 kommen, sich zu addieren und den Bedarf nach mehr leistungsfähiger Elektronik, die sonst im Verstärker 72 erforderlich wäre, auf ein Minimum zu reduzieren. Vorzugsweise wird die Länge der Öffnung 74 so gewählt, dass die Kammer und die Öffnung bei einer Resonanzfrequenz bei oder nahe von der höchsten Frequenz in der Bandweite zur Beseitigung des Signals abgestimmt werden. Auf ähnliche Weise wird die Länge der Öffnungen 80 und 82 zur Abstimmung auf eine Frequenz bei oder nahe der niedrigsten Abschalt-Frequenz in der Bandweite zur Beseitigung des Signals gewählt. Derartige Dimensionen verbessern die Wirksamkeit und reduzieren den Energiebedarf, besonders wo dies am niedrigsten Teil des Spektrums zur Beseitigung des Signals erforderlich ist.
Um die Abstimmung der Kammern und Öffnungen zu bewahren, können ausserdem die Positionen der akustisch durchlässigen Membran so gewählt werden, dass negative Auswirkungen auf die Abstimmung reduziert werden. In einem Modell für eine Kraftwandlervorrichtung 20, in der die zylinderförmige Wand 59 ein Durchmesser von 0,21 m hat, wurden Membrane angebracht, die im wesentlichen den gleichen Ausdehnungs-Durchmesser von 0,208 m haben, um besondere volumetrische Beziehungen zwischen den unterteilten Abschnitten jeder Kammer zu liefern. Der etwas kleinere Durchmesser der Membran ist auf die 1 Millimeter radiale Dimension des Stützrings 36 für jede Membran 38 zurückzuführen. Die äussere hintere Sektion der Kammern 76, in direktem Kontakt mit der Öffnung 82, wird mit einem Volumen von 0,0028 m³ geliefert, wobei die Membran 0,08 m von der Längswand 61 angebracht ist. Die innere hintere Sektion 92 zwischen der Membran 38 und der Rückseite des Kraftwandlers 28 wird mit einem Volumen von 0,0027 m³ geliefert, wo die Membran 0,104 m vom Stützrahmen 40, der den Kraftwandler 28 trägt, angebracht ist; und wobei das Volumen der Kammer reduziert wird, indem für das Volumen 0,0009 m³ berechnet wird, das von der Lautsprecherstruktur in der Kammer eingenommen wird. Der innere vordere Teil 94 der Kammer hat ein Volumen von 0,0007 m³, wo die Membran 0,015 m von dem Rahmen 40 entfernt ist und das Volumen von 0,0002 m³ enthält, das in dem Lautsprecherkode 22 geliefert wird. Der äussere vordere Teil 96 der Kammer ist von dem Stützring 36 oder den beiden Membranen 38 begrenzt, die gegenüber von den Rahmen 40 angebracht sind und hat ein Volumen von 0,00018 m³, er stellt eine Trennung von 0,051 m dar und ist auf den gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 84, in gleicher Entfernung zur Mittellinie 85 der Öffnung 84 angebracht. Die Volumen der Kammerabschnitte 98, 100 und 102 und die entsprechenden Membranstellungen werden, wie schon vorausgehend für die jeweiligen Kammerabschnitte 94, 92 und 90 bestimmt und brauchen nicht mehr wiederholt zu werden.
Jede der hinteren Öffnungen 82 und 80 hat eine Fläche von 0,0008 m² mit einem Radius von 0,016 m. Folglich wird die Abstimmungslänge bei 0,17 m für die hinteren Kammern 76 und 78 berechnet. Daraus ergibt sich, dass, mit jedem totalen Kammervolumen von 0,0055 m³ für jede hintere Kammer 76 und 73 und eine Länge von 0,17 m, die hinteren Kammern 76 und 78 bei Resonanzfrequenzen von ungefähr 50 Hz abgestimmt sind. Die gemeinsame Kammer 74 hat eine Fläche von 0,0032 m³, mit einer Rohröffnung mit einer Fläche von 0,003 m², mit einer geformten Abstimmungsöffnung von 0,05 m auf 0,06 m, eine Öffnungslänge von 0,05 m liefert eine Resonanzfrequenz für die Kammer und die Öffnung von ungefähr 250 Hz Hertz. Jede der Membrane hat eine Fläche von 0,034 Quadratmetern und eine Membranmasse von 0,019 Kilogramm. Die Silikon-imprägnierte Polyurethan-Membran mit diesen Dimensionen bei einer Übereinstimmung von 0,01 Meter pro Newton hat einen mechanischen Widerstand von ungefähr 1 ohm. Wenn sie auf diese Weise ausgelegt ist, hat die Membran eine Resonanzfrequenz von ungefähr 220 Hertz. Obgleich diese Resonanzfrequenz niedriger als die höchste Bauteilfrequenz sein kann, die zur Beseitigung des ganzen Spektrums des Geräuschsignals gewünscht wird, können die höchsten Frequenzbauteile des Geräuschsignals wirksam und ökonomisch durch passive Schalldämpfer 56 abgeschwächt werden.
Ein Modell zur Bestimmung der geeigneten Dimensionen eines mit Öffnungen versehenen Kraftwandlergehäuses von den akustischen Scheinwiderstand-Parametern wird auf Figur 3 dargestellt, wo der akustische Scheinwiderstand der linken Hälfte der auf Figur 2 gezeigten Hülle 58, dargestellt wird. Die Scheinwiderstand-Modellkästen 96, 94 und 92 entsprechen den jeweiligen Teilen 96, 94 und 92 der Kammern. Auf ähnliche Weise wird jede der beiden Membrane 38 durch Scheinwiderstand-Modellkästen 38 dargestellt. Das Rohr 82 wird durch den Scheinwiderstand-Modellkasten 82 dargestellt, dessen Scheinwiderstandswert gewählt wird, um eine Resonanz auf einer vorbestimmten Frequenz zu erzeugen.
So kann zum Beispiel die Länge einer Öffnung 82 bestimmt werden, wie es vorab erwähnt wurde, wo die Stellung des Rohrs auf einen Wert festgelegt wird, um eine geschlossene Verbindung mit der Leitung 14 zu liefern. Ausserdem stellt der Scheinwiderstand-Modellkasten 96A den Scheinwiderstand der halben Kammer 96 dar, da die Hälfte der Kammer 96 benutzt wird, um die rechte Hälfte der Hülle 58 zu bilden, wie es auf Figur 2 dargestellt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die rechte Modellhälfte ein Spiegelbild der linken Hälfte ist, aber der Kürze wegen nicht dargestellt wird. Auf ähnliche Weise stellt der Scheinwiderstandsblock 84A die Hälfte des Scheinwiderstands der Öffnung 84 dar, die an eine gememsame Kammer 74 angeschlossen ist.
Nach der Beschreibung der sturkturellen Eigenschaften der bevorzugten Auslegung nach der vorliegenden Erfindung trennt die Kraftwandlervorrichtung 20 nach der vorliegenden Erfindung heisse Auspuffgase und Feuchtigkeit von den Kraftwandlern, die im Kraftwandler-Gehäuse angebracht sind, durch akustisch durchlässige Membrane, die die Tondruckimpulse, die von jeder ausgesetzten Seite der Kraftwandler- Scheidewand kommen, durchgehen lassen. Folglich wird die Korrosion der Kraftwandlerteile reduziert. Ausserdem wird der Kraftwandlermagnet keinen höhen Temperaturen ausgesetzt, die das Ausströmen von Flüssigkeit reduzieren oder Entruagnetisierung in herkömmlichen Lautsprecheranlagen hervorrufen können. Ausserdem werden die elektrischen Anschlüsse nicht den beachtlichen Ausdehnungen und Zusammenziehungen ausgesetzt, die normalerweise durch Temperaturschwankungen auftreten können. Dennoch liefert das bevorzugte Kraftwandler-Gehäuse 20 eine verbesserte Leistung, da beide Seiten der Lautsprecher-Scheidewand benutzt werden können, um Beseitigungssignale zu erzeugen, während die Wirksamkeit des Lautsprechers durch die Abstimmung, die von den mit Öffnungen versehenen Kammern geliefert wird, denen sie ausgesetzt sind, verbessert wird

Claims

1. Ein aktiver Schalldämpfer zur Beseitigung von Geräusch für die Auspuffleitung (14) eines Motorfahrzeugs, der mindestens einen Kraftwandler (28, 30) enthält, mit einer Scheidewand (22, 24), bestehend aus:

Einem Gehäuse (58) mit Wänden (59), die eine eingeschlossene Kammer begrenzen, die wenigstens an eme Seite der besagten Scheidewand (22, 24) des Kraftwandlers stösst;

Einer Öffnung (80, 82, 85), die sich durch die Gehäusewand (59) erstreckt, zur akustischen Kommunikation zwischen der besagten Kammer und der Auspuffleitung (14); und

Einer akustisch durchlässigen flexiblen Membran (38), die eine wasserundurchlssige Schranke zwischen der Öffnung und dem Kraftwandler liefert und die den hohen Temperaturen widerstehen kann, die typischerweise im Auspuffumfeld der Auspuffleitung (14) auftreten, wobei die besagte Membran (38) die besagte Kraftwandler- Scheidewand (22, 24) von der Auspuffleitung (14) trennt.

2. Einem Schalldämpfer nach Anspruch 1, in dem die besagte Membran die besagte Kammer in ein inneres und ein äusseres Abteil unterteilt.

3. Ein Schalldämpfer nach Anspruch 1, in dem der besagte Schalldämpfer zwei Kraftwandler-Scheidewände enthält und in dem das besagte Gehäuse Wände enthält, die eine erste gemeinsame Kammer begrenzen, die an eine Seite jeder Kraftwandler-Scheidewand stösst, eine zweite Kammer, die an die andere Seite einer besagten Kraftwandler- Scheidewand stösst und eine dritte Kammer, die an die andere Seite der anderen Kraftwandler-Scheidewand stösst.

4. Ein Schalldämpfer nach Anspruch 3, in dem das besagte Gehäuse eine erste Öffnung enthält, die akustisch die besagte gemeinsame Kammer mit der Auspuffleitung kuppelt, eine zweite Öffnung zur akustischen Kupplung der besagten zweiten Kammer der Auspuffleitung und eine dritte Öffnung zur akustischen Kupplung der besagten dritten Kammer mit der Auspuffleitung.

5. Ein Schalldämpfer nach Anspruch 4, in dem die besagte gemeinsame Kammer eine erste Unterteilung enthält, die die besagte erste Öffnung von der besagten einen Kraftwandler-Scheidewand trennt und eine zweite Unterteilung, die die besagte erste Öffnung von der besagten anderen Kraftwandler-Scheidewand trennt.

6. Ein Kraftwandler-Gehäuse zur aktiven Beseitigung von Geräusch in einer Leitung, bestehend aus:

Einer Peripheriewand, die eine eingeschlossene Kammer begrenzt,

Einer Öffnung, die sich durch die besagte Peripheriewand erstreckt, in mit der besagten Kammer und der Leitung;

Einem Kraftwandlerblock zur Befestigung eines Kraftwandlers, dessen Scheidewand zur besagten Kammer hin orientiert ist;

Einer akustisch durchlässigen Membran, die eine wasserundurchlässige Schranke zwischen der Öffnung und der Kraftwandlermembran liefert und dadurch gekennzeichnet ist, dass sie hohen Temperaturen widerstehen kann, wobei die besagte Membran den besagten Block von der besagten Öffnung trennt.

7. Eine Methode zur Kupplung von Kraftwandlern an eine Auspuffleitung in einem Motorfahrzeug, in der:

Mindestens eine Seite, von mindestens emer Kraftwandler-Scheidewand in einer Gehäusekammer eingeschlossen wirdt;

Die besagte Kammer in einer Flüssigkeitsverbindung zur Auspuffleitung getragen wird und dadurch gekennzeichnet ist, dass:

die besagte Kammer von einer akustisch durchlässigen Membran unterteilt wird, die eine wasserundurchlässige Schranke zwischen der Öffnung und dem Kraftwandler bietet und einer hohen Temperatur widerstehen kann, die typischerweise im Auspuffumfeld der Auspuffleitung auftrut, wobei die besagte Membran die besagte Kraftwandler-Scheidewand von der besagten Öffnung trennt.

8. Eine Methode nach Anspruch 7, in der die besagte Unterteilungsstufe die Installation einer Silikon-imprägnierten mit einer Polyurethanfiber verstärkten Membran enthält.

9. Eine Methode nach Anspruch 8, in der die besagte Fiber aus aromatischem Polyamid hergestellt ist.