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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Geräuschgestaltung
bei einem Kraftfahrzeug.
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Aufgrund fortschreitender Akustiktechnologien
zeichnen sich Fahrzeuge neuerer Bauart, insbesondere Fahrzeuge der
gehobenen und der Sportwagenklasse, durch einen hohen Geräuschkomfort
im Fahrgastraum des Fahrzeugs aus. Der hohe Geräuschkomfort ist hierbei durch
einen niedrigen Schalldruckpegel und durch weitgehend unterdrückte Störgeräusche gekennzeichnet.
Dies gilt auch für das
Außengeräusch des
Fahrzeugs, insbesondere im Hinblick auf gesetzliche Vorschriften,
gemäß denen
beispielsweise in der Bundesrepublik Deutschland ein Schalldruckpegel
von 74 dB(A) vorgeschrieben ist.
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Die zunehmende Emotionalisierung
bei der Nutzung bzw. der Kaufentscheidung der oben erwähnten Fahrzeuge
steigert die Bedeutung einer gezielt auf den jeweiligen Fahrzeugtyp
abgestimmten Gestaltung des Innen- und des Außengeräusches des Fahrzeugs.
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Da Fahrzeuge der Luxus- und Sportwagenklasse
im Innenraum einen niedrigen Schalldruckpegel aufweisen, ist es
für den
Fahrer oftmals relativ schwer, nur aufgrund des im Innenraum des
Fahrzeugs herrschenden Motorgeräusches
den momentanen Lastzustand der im Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine
wahrzunehmen. Dies ist aber gerade im Sportwagenbereich oftmals
erwünscht,
da es sich gerade hierbei um Fahrzeuge handelt, bei welchen subjektive
Empfindungen des Fahrers bei der Benutzung bzw. bei einem Kauf eines
solchen Fahrzeugs eine Rolle spielen.
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Um dem Fahrer dennoch die Möglichkeit
zu geben, den Lastzustand des Motors während der Fahrt anhand des
Motorgeräusches
zu erkennen, werden oftmals Bereiche der Schalldämpfanlage weggelassen, was
praktisch immer eine Erhöhung des äußeren Lärmpegels
bedeutet. Dies hat oftmals eine nicht unerhebliche Belastung der
näheren
Umgebung bzw. der Umwelt zur Folge. Des weiteren ist der Außengeräuschpegel
aufgrund gesetzlicher Bestimmungen nur sehr eingeschränkt erhöhbar.
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Außerdem läßt sich das Geräusch im
Innenraum des Fahrzeugs nur bedingt gezielt durch das Außengeräusch beeinflussen,
da damit das Geräusch
im Innenraum des Fahrzeugs praktisch völlig vom Außengeräusch abhängt. Eine freie und gezielte Innengeräuschgestaltung
ist daher nicht möglich.
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Allgemein ist es bekannt, zum Erzeugen
von Schall bzw. Geräuschen
und deren Beeinflussung Hohlkörper
mit und ohne Membrane und mit und ohne Überdruck zu verwenden. Hierzu
wird beispielsweise auf die
DE
43 38 633 A1 und die
DE 296 11 884 U1 verwiesen.
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Aus der
DE 197 04 376 A1 ist es
bekannt, in einer gasführenden
Leitung, welche eine auf der Ansaugseite der Brennkraftmaschnie
angeordnete Luftfilteranordnung mit einem Fahrgastraum verbindet, eine
gasdichte Membran anzuordnen, welche zur Übermittlung einer akustischen
Information über
den Betriebszustand des Motors an den Fahrer dient.
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Gemäß der
DE 42 33 252 C1 ist eine
Hauptleitung eines Ansaug- oder
Auspuffsystems über
eine Leitung mit einem Fahrgastraum verbunden, wobei in der Leitung
im Mündungsbereich
in den Fahrgastraum eine Membran angeordnet ist. Zwischen der Membran und
der Hauptleitung ist eine nach Maßgabe eines Fahrpedals verstellbare
Drosselklappe vorgesehen.
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Der Offenbarung der
DE 44 35 296 A1 ist zu entnehmen,
daß zur
Anpassung des wahrnehmbaren Geräuschspektrums
einer Brennkraftmaschine ein von einer gasführenden Leitung abzweigendes Leitungsrohr
mittels einer Membran gasdicht abzuschließen und auf der der gasführenden
Leitung abgewandten Seite der Membran einen zusätzlichen akustischen Resonator
in Form einer λ/2-
oder λ/4-Stichleitung
anzuordnen.
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Bei den bekannten Vorrichtungen erfolgt eine
Geräuschgestaltung
durch eine Veränderung der
Leitungsquerschnitte, der Steifigkeit oder Masse der Membran oder
einem zusätzlichen
akustischen Resonator, wodurch begrenzte Möglichkeiten für die Geräuschgestaltung
bedingt sind.
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Insbesondere ist bei den bekannten
Ausführungsformen
das Übertragungsverhaltens
des schwingungsfähigen
Kontinuums zwischen dem gasführenden
Teil und dem Innenraum des Fahrzeugs durch die physikalischen Eigenschaften
der Membran vorgegeben. Einer Änderung
der physikalischen Eigenschaften sind enge Grenzen gesetzt, beispielsweise
hinsichtlich der Steifigkeit oder der Dämpfung. Die Steifigkeit und
die Dämpfung
können
nicht unabhängig
voneinander vorgegeben werden, sondern hängen voneinander ab. Beispielsweise
bewirkt eine Verdopplung der Wandstärke der Membran gleichzeitig
mit einer Steifigkeitserhöhung
eine Erhöhung der
Dämpfung.
Hieraus folgt, daß für die Auslegung u.U.
ein hinsichtlich eines gewünschten Übertragungsverhaltens
suboptimaler Auslegungspunkt verwendet werden muß. Weiterhin ist die Schallabstrahlungsfläche der
Membran im wesentlichen durch die Rohrleitungsquerschnitte vorgegeben.
Hierdurch ist auch das infolge der schwingenden Membran bewegte
Luftvolumen durch die eingesetzten Rohrleitungsquerschnitte begrenzt.
Die sich infolge der bekannten Ausführungsformen ergebenden Geräuschgestaltungen
haben sich als unzureichend erwiesen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung zu schaffen, mit welcher das Geräusch im Innenraum eines Fahrzeugs
und/oder das Außengeräusch dieses
Fahrzeugs mit einem möglichst
einfachen Aufbau gezielt beeinflußt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die
im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist es möglich,
zum einen das Innenraumgeräusch
nahezu unabhängig
vom Außengeräusch derart
zu beeinflussen, daß für den Fahrer
ein angenehmes Geräusch
entsteht, aus welchem er akustisch den Lastzustand der im Fahrzeug
angeordneten Brennkraftmaschine wahrnehmen kann. Zum anderen ist
erfindungsgemäß auch eine
unmittelbare Beeinflussung des Außengeräuschs des Fahrzeugs möglich. Auch eine
Kombination dieser beiden genannten Möglichkeiten ist denkbar.
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Da durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgrund
der nicht notwendigen Erhöhung
des äußeren Schallpegels
die Abgasanlage so gut wie möglich schallgedämmt werden
kann, wird eine nicht unerhebliche Entlastung der Umwelt und der
näheren Umgebung
des Fahrzeugs erreicht. Des weiteren ist es möglich, den Innenraum des Fahrzeugs
zum Schutz vor störenden
Außengeräuschen,
wie Windgeräusche
und Rollgeräusche
der Fahrzeugräder,
zu isolieren, weil diese vom Fahrer meist als unangenehm empfundenen
Geräusche
weitestgehend vom Innenraum ferngehalten werden können und
trotzdem das Geräusch,
welches die akustische Information über den Lastzustand des Motors
beinhaltet, von dem Gehör
des Fahrers in möglichst
angenehm empfundener Weise aufgenommen bzw. gehört werden kann.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann
eine hohe Flexibilität
in der Gestaltung des Fahrzeuginnengeräusches ohne unerwünschte Auswirkungen
auf das Fahrzeugaußengeräusch erreicht werden.
Mit anderen Worten, es können
Soundeffekte nahezu beliebiger Art dargestellt werden. Ein weiterer
Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht darin, daß sie
universell auf alle Kraftfahrzeuge anwendbar ist, gleichzeitig jedoch
einen geringen Bauraum benötigt
und niedrige Kosten verursacht.
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Grundsätzlich ist es lediglich erforderlich,
einen Hohlkörper
eingangsseitig mit einem gasführenden
Teil der Brennkraftmaschine und ausgangsseitig akustisch mit dem
Innenraum des Fahrzeugs und/oder mit dem das Fahrzeug umgebenden
Raum zu koppeln, wobei die erfindungsgemäße Membran den Hohlkörper in
wenigstens zwei Räume
aufteilt.
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Erfindungsgemäß ist die Fläche der
Membran wenigstens fünfmal
größer ist
als die Querschnittsfläche
eines in den Hohlkörper
mündenden Leitungsteiles.
Das Schallabstrahlungsverhalten der gattungsgemäßen Vorrichtungen wird beispielsweise beschrieben
durch das Übertragungsverhalten
bzw. die Übertragungsfunktion,
welche im Frequenzbereich das Verhältnis des Eingangssignals auf
der gasführenden
Seite der Membran bzw. in der gasführenden Leitung zum Ausgangssignal,
insbesondere im Fahrgast- oder Innenraum, beschreibt. Die Geräuschgestaltung
bedeutet somit eine Anpassung der Übertragungsfunktion an einen
gewünschten Verlauf
einer Übertragungsfunktion.
Hinsichtlich eines gewünschten
Verlaufes bestehen insbesondere erhöhte Anforderungen für eine gute Übertragung oder
Verstärkung
von niedrigen Frequenzen, da diese einen hochwertigen oder großvolumigen
Motor implizieren, und eine Unterdrückung von hohen Frequenzen,
da diese einen minderwertigen oder kleinvolumigen, schnellaufenden
Motor implizieren. Weiterhin ist die Verstärkung des Übertragungsverhaltens von Bedeutung,
da bei einer großen
Verstärkung kleine
Anregungsamplituden, welche insbesondere bei kleinen Zuführleitungsquerschnitten
mit hieraus resultierenden vorteilhaften kleinen erforderlichen Einbauräumen vorliegen,
zur Erzielung eines erwünschten
Geräuschpegels
ausreichen.
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Es hat sich gezeigt, daß mittels
der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen eine unzureichende
Beeinflussung des Übertragungsverhaltens
ermöglicht
ist. Die unterschiedlichen Maßnahmen
haben unterschiedliche Wirkungen in den verscheidenen angesprochenen
Frequenzbereichen, so daß mit
vereinzelten oder kombinierten bekannten Maßnahmen nur eine begrenzte
Veränderung
des Übertragungsverhaltens
möglich
ist. Untersuchungen haben gezeigt, daß bei der Schallübertragung bzw.
-beeinflussung gemäß den bekannten
Vorrichtungen insbesondere zwei Schallquellen in den Innenraum übertragen
werden, nämlich
mechanische Schahlquellen, beispielsweise infolge ungleichförmiger Krafteinwirkungen
auf die Kurbelwelle wie Lagerkräfte
oder solche der Pleuel, infolge der Steuerkette oder stoßartiger
Betätigungen
oder Schließungen der
Drosselklappe, sowie verbrennungsmotorische Schallquellen wie durch
die Verbrennung verursachte Schwingungen von Verbrennungsmedien
im Ansaugtrakt oder im Bereich der Abgasanlage. Die Untersuchungen
haben weiterhin gezeigt, daß für die Geräuschgestaltung
die erstgenannten Schallquellen bzw. die Schallübertragung von diesen unerwünscht sind.
Hierbei handelt es sich vor allem um hochfrequente Schwingungen.
Die gezielte oder selektive Übertragung
von den zweitgenannten Schallquellen ist hingegen erwünscht, beispielsweise
um dem Fahrer in einem gut gekapselten Fahrzeug eine Rückmeldung über den
Betriebszustand des Kraftfahrzeuges zu geben oder ein sportliches
Fahrgeräusch
zu erzeugen.
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Mittels einer Vergrößerung der
Fläche
der Membran gegenüber
einer wirksamen Fläche
einer (oder beider) in den Hohlkörper
mündenden
Leitungsteiles) liegt eine weitere Variationsgröße zur Beeinflussung des Übertragungsverhaltens
vor, so daß sich – auch in
Kombination mit den aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen
zur Geräuschgestaltung – die Übertragungsfunktion
in einem breiteren Bereich variieren läßt. Beispielsweise kann mittels
einer vergrößerten Membran
bei Annahme einer gleichen Schwingungsform und -Amplitude eine vergrößerte Luftmenge
zu Schingungen anregen, wodurch (trotz bauraumsparenden kleinen
zuführenden Leitungsteilen)
höhere
Geräuschpegel
realisierbar sind.
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Gemäß einem weiteren Vorschlag
der Erfindung ist die Membran quer zur Längsachse des Hohlkörpers orientiert
ist, und die Querschnittfläche
des Hohlkörpers
ist fünfmal
größer als
die Querschnittsfläche
(mindestens) eines in den Hohlkörper
mündenden
Leitungsteiles. Mittels der hieraus resultierenden voluminösen Räume kann
bei nahezu unveränderter
Steifigkeit der Membran nach Maßgabe
des Volumens eine Beeinflussung des Übertragungsverhaltens erzielt
werden. Es hat sich gezeigt, daß mit einer
Vergrößerung des
Volumens der Räume
die Dämpfung
des Übertragungsverhaltens
für große Frequenzen,
insbesondere oberhalb einer (ersten) Eigenfrequenz, vergrößert ist.
Hieraus folgt, daß mit einer
Vergrößerung des
Hohlkörpers
unerwünschte (hochfrequente)
Geräusche
wie solche der erstgenannten Schallquellen nicht oder nur geringfügig übertragen
werden.
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Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung
der Vorrichtung ist die Membran in Längsrichtung des Hohlkörpers orientiert.
Beispielsweise ist diese entsprechend (eines Teiles) einer Mantelfläche eines
Zylinders ausgebildet mit Schallabstrahlung in einen außen- oder
innenliegenden Raum. Auf diese Weise können mit verhältnismäßig großen Membranflächen große Geräuschpegel
bei kleiner Querschnittsfläche
des Hohlkörpers
und hieraus resultierendem kleinem notwendigen Einbauraum realisiert
werden.
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Vorzugsweise ist in Strömungsrichtung
nach dem Hohlkörper
ein Leitungselement mit geringerem Durchmesser angeordnet. Durch
diese Maßnahme kann
eine verbesserte Erhöhung
der Dämpfung,
insbesondere für
hochfrequente Anteile, erzielt werden.
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Nach einem weiteren Vorschlag der
Erfindung ist in Strömungsrichtung
nach dem Hohlkörper (mindestens)
ein weiterer Hohlkörper
angeordnet. Durch gezielte Auswahl der Volumina der Hohlkörper und
ggf. der Rohrleitungsquerschnitte kann ein gezieltes "Trimmen" des Geräusches an
die Erfordernisse im Innenraum erfolgen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung
der Erfindung sind mehrere Hohlkörper
parallel zueinander angeordnet. Hierdurch kann beispielsweise bei
gleicher Ausbildung der Hohlkörper
eine gleiche Schalleinleitung an unterschiedlichen Stellen des Innenraumes
oder bei unterschiedlicher Ausbildung eine unterschiedliche Schalleinleitung
an unterschiedlichen Stellen (wie Fahrer und Beifahrerseite oder
Vorder- und Rücksitzbereich)
eingeleitet werden. Alternativ kann für mehrere (parallel oder in
Reihe miteinander verbundene) Hohlkörper mit Membranen, die unterschiedliche Übertragungsverhalten
und Resonanzfrequenzen aufweisen, durch eine Überlagerung der Spektren bzw.
Signale die Vielfalt der erzielbaren Geräuschentwicklung vergrößert werden.
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Insbesondere ist das Übertragungsverhalten der
eine Schwingerkette bildenden Vorrichtung im Betrieb veränderbar.
Hierdurch kann beispielsweise das Übertragungsverhalten an unterschiedliche
Motorentypen, Fahrzeugkapselungen, Fahrertypen oder Betriebssituationen
wie das Motormoment, die Drehzahl oder ein Fahrzeugalter angepaßt werden.
Vorzugsweise ist die Steifigkeit der Membran (elektronisch) veränderbar.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten
Ausführungsbeispiel.
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Es zeigt:
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1 eine
an einer Abgasanlage eines Fahrzeugs angeschlossene, erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Geräuschgestaltung
bei einem Kraftfahrzeug;
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2 eine
an einem Ansaugrohr des Fahrzeugs angeschlossene, erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Geräuschgestaltung
bei einem Kraftfahrzeug;
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3 eine
alternative Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus 1 und 2; und
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4 eine
weitere alternative Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus 1 und 2.
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1 zeigt
schematisch eine Vorrichtung 1 zur Geräuschgestaltung bei einem in
seiner Gesamtheit nicht dargestellten Kraftfahrzeug. Die Vorrichtung 1 kann
dabei sowohl das Geräusch
in einem Innenraum 2 des Fahrzeugs als auch in der Umgebung des
Fahrzeugs, also das Innengeräusch
und/oder das Außengeräusch des
Kraftfahrzeugs beeinflussen.
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Hierbei strömt Luft in ein Ansaugrohr 3 und wird
durch Einspritzeinrichtungen 4 in bekannter Weise mit Kraftstoff
versetzt. Die Einspritzeinrichtungen 4 befinden sich dabei
in ebenfalls bekannter Weise jeweils in in Strömungsrichtung (siehe Pfeile)
der Luft hinter dem Ansaugrohr angeordneten Ansaugkanälen 5,
welche im vorliegenden Fall als Bestandteile des Ansaugrohres 3 angesehen
werden. Die Ansaugkanäle 5 bilden
gemeinsam einen Ansaugkrümmer 5a,
enden in einzelnen Zylindern 6 einer in dem Fahrzeug angeordneten
Brennkraftmaschine 7 und führen denselben das Kraftstoff-Luftgemisch
zu.
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Das durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches
entstehende Abgas wird über eine
Abgasanlage 8 und eine Austrittsöffnung 9 an die Umgebung
abgeführt.
Die Abgasanlage 8 ist mittels eines Abgaskrümmers 8a an
die Brennkraftmaschine 7 angeschlossen. Hierbei zweigt
ein in Strömungsrichtung
(siehe Pfeile) des Abgases zwischen der Brennkraftmaschine 7 und
der Austrittsöffnung 9 an
die Abgasanlage 8 angeschlossenes rohrförmiges Leitungsteil 10 von
derselben ab. Das rohrförmige Leitungsteil 10 mündet in
einem Raum 11 eines voluminösen Hohlkörpers 12, welcher
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
wenigstens annähernd
eine Zylinderform aufweist. Selbstverständlich ist praktisch auch jede
andere Volumenform möglich,
jedoch stellt die Zylinderform bezüglich der möglichst einfachen und daher
kostengünstigen
Herstellung die wohl zur Zeit beste Lösung dar. Vorzugsweise ist
die Querschnittsfläche
des Hohlkörpers 12 mindestens
doppelt, dreimal oder fünfmal
so groß wie
die Querschnittsfläche
mindestens eines der in den Hohlkörper 12 mündenden
Leitungsteile 10, 16.
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Hierbei ist innerhalb des rohrförmigen Leitungsteiles 10 ein
Absorptionsmaterial 13 in kompakter Form angeordnet. Die
Ausbildung und das Material des Absorptionsmaterials 13,
wie z.B. Glaswolle, bestimmen unter anderem die Übertragungseigenschaften der
Vorrichtung 1.
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Innerhalb des Hohlkörpers 12 ist
eine schwingfähige,
gasdichte Membran 14 angeordnet, welche im Randbereich
des Hohlkörpers 12 an
demselben befestigt ist. Die Membran 14 teilt den Hohlkörper 12 in
den bereits erwähnten
eingangsseitigen Raum 11 und in einen weiteren, ausgangsseitigen Raum 15.
Der Raum 15 ist über
ein an den Hohlkörper 12 angeschlossenes
rohrförmiges
Leitungsteil 16 als Schallträger akustisch an den Innenraum 2 des Fahrzeugs
angekoppelt bzw. steht mit diesem in Verbindung. Alternativ hierzu
könnte
das Leitungsteil 16 auch an den das Fahrzeug umgebenden
Raum oder auch an den Motorraum angeschlossen sein. Beides würde dann
das Außengeräusch des
Fahrzeugs beeinflussen. Je nach Platzverhältnissen oder aufgrund anderer
Kriterien kann der Hohlkörper 12 anstelle
der Ankopplung über
das Leitungsteil 16 auch auf andere Weise mit dem Innenraum 2 des
Fahrzeugs bzw. mit dem das Fahrzeug umgebenden Raum in einer Schallverbindung
stehen bzw. akustisch angekoppelt sein.
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Innerhalb des rohrförmigen Leitungsteiles 16 ist, ähnlich wie
in dem rohrförmigen
Leitungsteil 10, ein Absorptionsmaterial 17 in
kompakter Form angeordnet. Die Absorptionsmaterialien 13, 17 können in nicht
dargestellter Weise auch eine feste Gitterstruktur und ein die Gitterstruktur
umgebendes, luftdurchlässiges
Material aufweisen. Des weiteren können die Absorptionsmaterialien 13, 17 aus
einem feinen Fasermaterial durch Sintern hergestellt sein.
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Die Bauteile 10, 11, 13, 14, 15, 16 und 17 stellen
somit eine Schwingerkette mit einem bestimmten Übertragungsverhalten dar. Eine Änderung dieses Übertragungsverhaltens
kann zur Auslegung a priori oder zur Anpassung an Betriebsbedingungen im
Betrieb (bspw. entsprechend einem Kennfeld, einer Steuerung oder
Regelung bei Rückführung gemessener
Soundwerte) durch eine Änderung
des Übertragungsverhaltens
der Einzelglieder erfolgen, beispielsweise durch Änderung
des Dämpfungsverhaltens
der Absorptionsmaterialien 13 und 17, eine Änderung
von Länge
bzw. Querschnittsfläche
der Leitungsteile 10 und 16, einer Anordnung von
Drosseln oder Körpern
in den Leitungsteilen 10 und 16, einer Veränderung
der Geometrie oder des Volumens des Hohlkörpers 12 oder einer
Veränderung
der mechanischen Eigenschaften der Membran 14, z.B. deren
Steifigkeit, Dämpfung
oder Masse. Sämtliche
dieser Möglichkeiten
können
selbstverständlich
auch beliebig kombiniert werden, wobei es theoretisch möglich wäre, diese
auch beeinflussbar zu machen, z.B. durch elektronisch geregeltes
Versteifen der Membran 14, durch Komprimieren der Absorptionsmaterialien 13 und 17 usw. Ähnlich wie
bei einem Schaltsaugrohr könnten
auch Zusatzvolumina angeschlossen werden. Eine weitere Möglichkeit
könnte auch
darin bestehen, verschiebliche Kolben in dem Hohlraum 12 anzuordnen
und so dessen Volumen zu ändern,
beispielsweise in Abhängigkeit
von der Motordrehzahl. Dies könnte
dann auch durch den Fahrer während
der Fahrt vorgenommen werden.
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Es wäre auch möglich, von mehreren bzw. von
jeder Leitung des Abgaskrümmers 8a ein
separates Leitungsteil 10 abzuzweigen und mehrere Hohlkörper 12 vorzusehen,
die dann praktisch parallel geschaltet wären. Bei mehreren Leitungsteilen 10 könnten diese
selbstverständlich
auch in einem einzigen Hohlkörper 12 münden. Durch
die phasenverschoben in dem Hohlkörper 12 schwingenden
Medien ergäbe
sich dann ein erweitertes Potential zur Beeinflussung des Innen-
und Außengeräuschs des Kraftfahrzeugs.
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In 2 ist
die Vorrichtung 1 dargestellt, wobei sich 2 von dem in 1 gezeigten Aufbau dadurch unterscheidet,
daß das
rohrförmige
Leitungsteil 10 nicht an die Abgasanlage 8, sondern nunmehr
an das Ansaugrohr 3 angeschlossen ist. Ansonsten entspricht
der in 2 dargestellte
Aufbau genau dem in 1.
Auch hier ist, ähnlich
wie bei dem Abgaskrümmer 8a,
ein Anschließen
des rohrförmigen
Leitungsteils 10 an jeden einzelnen oder auch an ganz bestimmte
Ansaugkanäle 5 des Ansaugkrümmers 5a möglich. Das
Leitungsteil oder die Leitungsteile 10 können prinzipiell
an jeder Stelle aus dem Ansaugrohr 3 münden, z.B. vor oder nach einem
nicht dargestellten Luftfilter, in jedem Fall jedoch vor den Einspritzeinrichtungen 4.
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Nachfolgend ist die Funktionsweise
der Vorrichtung 1 zur Geräuschgestaltung im Innenraum 2 eines
Fahrzeugs und/oder in einem das Fahrzeug umgebenden Raum beschrieben.
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Die in der Abgasanlage 8 durch
Druckstöße oder
Druckunterschiede, welche durch die verschiedenen Vorgänge im Bereich
der Brennkraftmaschine 7 entstehen, hervorgerufenen Geräusche werden aus
der Abgasanlage 8 bzw. aus dem Ansaugrohr 3 in
den Raum 11 des Hohlkörpers 12 geleitet.
Durch die in den Raum 11 eingeleiteten Schalldrücke wird die
Membran 14 zum Schwingen angeregt.
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Die Membran 14 ist aus einem
gasdichten Werkstoff ausgeführt,
um ein Überströmen von
Abgasen aus der Abgasanlage 8 bzw. von Luft aus dem Ansaugrohr 3 in
den Innenraum 2 des Fahrzeugs zu verhindern.
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Die zum Schwingen angeregte Membran 14 schwingt
bei Beaufschlagung mit einer für
dieselbe typischen Eigenfrequenz. Diese Schwingung der Membran 14 wird
dann durch die sich in dem Raum 15 und dem rohrförmigen Leitungsteil 16 befindliche Luft
an den Innenraum 2 des Fahrzeugs abgegeben. Bei entsprechendem
Anschließen
des Leitungsteils 16 kann diese Schwingung selbstverständlich auch nach
außerhalb
des Fahrzeugs geleitet werden.
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Über
die Größe bzw.
die Abmaße
des volumenförmigen
Hohlkörpers 12,
die Steifigkeit, Einspannweite der Membran 14 und über die
in den rohrförmigen
Leitungsteilen 10, 16 angeordneten Absorptionsmaterialien 13, 17 läßt sich,
wie bereits oben erwähnt,
das im Innenraum 2 des Fahrzeugs ankommende Geräusch oder
auch das Außengeräusch desselben
nahezu beliebig verändern.
Gegebenenfalls könnte
die Membran 14 in diesem Zusammenhang auch aus einem Material
mit einer Dehnung von größer als
0,1 bestehen, wie z.B. aus Gummi.
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Dieses Geräusch kann dann, wie bereits
erwähnt,
durch entsprechende konstruktive Maßnahmen so gestaltet werden,
daß es
für den
sich im Innenraum 2 des Fahrzeugs befindlichen Fahrer besonders
angenehm klingt und er aufgrund des Geräusches den Lastzustand der
im Fahrzeug angeordneten Brennkraftmaschine 7 wahrnimmt.
In der gleichen Weise kann hierdurch auch das Außengeräusch beeinflußt werden.
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Die Absorptionsmaterialien 13, 17 dienen vorwiegend
als Dämpfungsmaterial,
wobei sich der Dämpfungsgrad über die
entsprechenden Abmaße und über die
Beschaffenheit der Absorptionsmaterialien 13, 17 beeinflussen
läßt. Eine
weitere Aufgabe der Absorptionsmaterialien 13, 17 kann
das Verhindern von Resonanzen innerhalb der Vorrichtung 1 sein.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
lassen sich in frei wählbaren
Frequenzbändern
Geräusche
von gasführenden
Bauteilen im Innenraum 2 eines Fahrzeugs wie auch nach
außen
verstärken.
Der Hohlkörper 12 wirkt
praktisch als pneumatischer Lautsprecher, wobei er von den Druckschwingungen im
angekoppelten gasführenden
Bauteil angeregt wird.
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Die Membran 14 in dem Hohlkörper 12 erfüllt somit
zwei Funktionen, nämlich
zum einen eine Unterbindung einer Strömung in dem Hohlkörper 12, womit
als Vorteil ein Gasaustausch zwischen dem gasführenden Teil 3 bzw. 8 und
dem Innenraum 2 des Fahrzeugs und damit mögliche Geruchs-,
Staub- oder Wärmebelästigungen
verhindert werden und eine Beeinträchtigung der Funktion des gasführenden
Teiles vermieden wird. Zum anderen ergibt sich hierdurch eine Steuerung
des Frequenzbereiches und eine Verstärkung des zu übertragenden
Geräusches.
Die zweite Funktion mit dem Schwerpunkt auf "Steuerung der Verstärkung des zu übertragenden Geräusches" kann auch von den
Absorptionsmaterialien 13 und 17 übernommen
werden.
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In 3 ist
eine alternative Ausführungsform des
Hohlkörpers 12 dargestellt,
bei welchem die zwei Räume 11 und 15 durch
konzentrisch zueinander angeordnete Ringe gebildet sind. Zwischen
den Räumen 11 und 15 ist
wiederum die Membran 14 vorgesehen, und zwar in der Form
einer Zylindermantelfläche.
Das von dem gasführenden
Teil 3 bzw. 8 abzweigende rohrförmige Leitungsteil 10 führt dabei
zu dem äußeren Raum 11,
wohingegen das andere rohrförmige
Leitungselement 16 von dem innerhalb des Raums 11 angeordneten
Raum 15 weg und zu dem Innenraum 2 bzw. nach außerhalb
des Fahrzeugs führt.
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Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist
in 4 dargestellt. Dabei
ist vor dem Hohlkörper 12 ein
weiterer Hohlkörper 18 angeordnet,
in dessen Innerem sich eine weitere Membran 19 befindet.
Hierdurch werden insbesondere Schwingungen mit niedriger Frequenz
daran gehindert, weitergeleitet zu werden. Bei der Membran 19 handelt
es sich um eine sehr dünne
Regulierungsmembran. Zwischen dem Hohlkörper 18 und dem Hohlkörper 12 zweigt
außerdem
ein zur Umgebung führender
Kanal 20 ab, der die Membran 19 vor einer Zerstörung aufgrund
von Druckdifferenzen schützt.
Die Länge
und der Querschnitt des Kanals 20 können so gewählt werden, daß man im
tiefen Frequenzbereich das gewünschte Übertragungsverhältnis erhält. Im einfachsten
Fall ist der Kanal 20 als Auslaß ausgebildet. Abweichend oder
zusätzlich
zu den Zeichnungen kann auch der Hohlkörper 12, insbesondere
einer der Räume 11, 15 über einen
Kanal 20 oder Auslaß verfügen. Weiterhin
ist es möglich,
zwei Kanäle 20 oder Auslässe zur
Bildung eines Bypasses miteinander schallübertragend, beispielsweise über eine
Leitung, zu verbinden.
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In Strömungsrichtung nach dem Hohlkörper 12 ist
des weiteren ein Leitungselement 21 angeordnet, welches
einen geringeren Durchmesser als die rohrförmigen Leitungsteile 10 und 16 aufweist.
Dieses Leitungselement 21 verhindert bzw. verringert die
Ausbreitung von hochfrequenten Schallwellen. Das Leitungselement 21 führt zu einem
weiteren Hohlkörper 22,
der ebenfalls zur Verminderung der Ausbreitung von hochfrequentem
Schall dient.
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Sämtliche
der in 4 dargestellten
und unter Bezugnahme auf dieselbe beschriebenen Elemente 18 bis 22 können auch
unabhängig
voneinander eingesetzt werden, je nach dem welche Soundeffekte mit
der Vorrichtung 1 erzielt werden sollen.
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In den genannten Leitungen oder Leitungsteilen
können
weitere Elemente zur Strömungsbeeinflussung
wie eine verstellbare Drossel(-klappe) vorgesehen sein.