DE10116169C2 - Schallübertragungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Schallübertragungsvorrichtung für ein KraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gezielten Schal
lübertragung von einem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwa
gens, zu einem Innenraum des Kraftfahrzeugs, mit den Merkma
len des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Eine Schallübertragungsvorrichtung ist beispielsweise aus
der DE 99 22 216 A1 bekannt und weist eine hohle Übertra
gungsleitung auf, die mit einem offenen Eingangsende mit dem
Ansaugtrakt kommunizierend verbunden ist und durch ein Aus
gangsende den Schall zum Fahrzeuginnenraum abstrahlt. Zwi
schen ihren Enden weist die Übertragungsleitung eine schwin
gungsfähige Membran auf, die den Querschnitt der Übertra
gungsleitung gasdicht verschließt. Diese Membran ist hin
sichtlich der zu übertragenden Frequenzen abgestimmt, wo
durch eine gezielte Schallübertragung vom Ansaugtrakt in den
Fahrzeuginnenraum ermöglicht wird. Bei der bekannten Schal
lübertragungsvorrichtung ist das Ausgangsende der Übertra
gungsleitung offen, um den Schallaustritt nicht zu behin
dern.
Aus der DE 44 35 296 A1 ist eine weitere Schallübertragungs
vorrichtung mit nur einer einzigen Membran bekannt.
Die DE 197 47 271 A1 zeigt ein Luftfiltergehäuse, bei dem
ein Wandabschnitt durch einen Abschnitt eines Blechteils der
Fahrzeugkarosserie, z. B. der Spritzwand, gebildet ist. Die
ses Blechteil kann dabei eine Membran bilden, mit deren Hil
fe Schall in den Fahrzeuginnenraum übertragen werden kann.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine kann die jeweilige Membran
hohen Belastungen ausgesetzt sein, was zu Ermüdungserschei
nungen, insbesondere Rißbildung, führen kann. Dementspre
chend kann es vorkommen, daß die Membran undicht wird. Bei
Saugmotoren herrscht im Ansaugtrakt ein relativer Unter
druck. Bei undichter Membran kann der Saugmotor durch die
Übertragungsleitung Falschluft ansaugen, die insbesondere
ungefiltert in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine ge
langt. Bei einem aufgeladenen Motor herrscht im Ansaugtrakt
stromab des jeweiligen Laders, z. B. Abgasturbolader oder me
chanischer Kompressor, ein relativer Überdruck. Die Druck
seite des Ansaugtraktes eignet sich im besonderen Maße für
den Anschluß einer eingangs genannten Schallübertragungsvor
richtung, so daß auch in der Übertragungsleitung der Über
druck des Laders herrscht. Durch diesen Überdruck verformt
sich die Membran, wodurch die Membran besonders hohen Bela
stungen ausgesetzt ist und sich die vorstehend genannten Er
müdungserscheinungen erheblich früher zeigen können. Beim
aufgeladenen Motor hat eine undichte Membran jedoch den Ver
lust von Ladedruck zur Folge, wodurch die komplette Motorab
stimmung verloren geht. Die Funktionsfähigkeit der Brenn
kraftmaschine wird dadurch eingeschränkt.
Ein an der Membran anliegender relativer Überdruck oder Un
terdruck führt zu einer mehr oder weniger starken Verformung
der Membran, wodurch sich deren Schwingungsfähigkeit ändert.
Dementsprechend ändert sich auch die Schallübertragungscha
rakteristik der Schallübertragungsvorrichtung. Dieser Zusam
menhang wird bei der Auslegung der Membran berücksichtigt,
so daß im Nennbetrieb des aufgeladenen Motors oder des Saug
motors die Schallübertragungsvorrichtung die gewünschte
Schallübertragung ermöglicht. Bei einem aufgeladenen Motor
hat dies jedoch zur Folge, daß in Motorbetriebsphasen, in
denen der Auslegungsdruck nicht zur Verfügung steht (z. B.
bei niedrigen Drehzahlen), die Schallübertragung nicht in
der gewünschten Weise erfolgt.
Eine Schallübertragungsvorrichtung der eingangs genannten
Art ist aus der DE 100 42 012 A1 bekannt und weist eine hoh
le Übertragungsleitung auf, die mit einem Eingangsende mit
dem Ansaugtrakt kommunizierend verbunden ist, die durch ein
Ansaugende den Schall zum Fahrzeuginnenraum abstrahlt und
die eine schwingungsfähige erste Membran aufweist. In der
Übertragungsleitung ist auf der vom Eingangsende abgewandten
Seite der ersten Membran eine zweite Membran angeordnet, die
den Querschnitt der Übertragungsleitung gasdicht
verschließt. Wenn sich nun im Ansaugtrakt der Druck ändert,
z. B. beim Hochfahren eines Laders, können sich an den beiden
Membranen unterschiedliche Drücke einstellen, mit der Folge,
dass sich die Schwingungscharakteristik der ersten Membran
ändert. Die ordnungsgemäße Funktion der Schallübertragungs
vorrichtung hängt somit vom jeweiligen Betriebspunkt der
Brennkraftmaschine ab.
Bei einer derartigen Schallübertragungsvorrichtung ist die
erste Membran näher am Ansaugtrakt angeordnet und wird dem
entsprechend zuerst mit dem sich dort ausbreitenden Schall
beaufschlagt. Die erste Membran wird dadurch zu Schwingungen
angeregt, wobei dem Schall Energie entzogen wird. Die nach
folgende zweite Membran wird dann mit deutlich weniger
Schallenergie beaufschlagt, wobei insbesondere im Resonanz
bereich der ersten Membran eine intensive Schallübertragung
stattfindet. Da die zweite Membran deutlich geringeren Bela
stungen ausgesetzt ist, wird bei der zweiten Membran die Ge
fahr einer Rißbildung herabgesetzt. Wenn nun die zweite Mem
bran den Querschnitt der Übertragungsleitung gasdicht
verschließt, kann somit die Dichtigkeit des Gesamtsystems
länger gewährleistet werden. Grundsätzlich ist es daher
nicht erforderlich, daß die erste Membran den Querschnitt
der Übertragungsleitung ebenfalls gasdicht verschließt; für
die erste Membran muß lediglich gewährleistet sein, daß sie
durch die Schallbeaufschlagung zu Schwingungen angeregt wer
den kann. Eine besonders hohe Ausfallsicherheit kann dann
erzielt werden, wenn beide Membranen jeweils für sich den
Querschnitt der Übertragungsleitung gasdicht verschließen.
Falls dann eine der Membranen undicht wird, gewährleistet
die jeweils andere die Dichtigkeit des Gesamtsystems (soge
nanntes "Fail-Safe-Prinzip").
Durch diese Bauweise führt eine undichte Membran zwar zu ei
ner Veränderung der Schallübertragung, jedoch nicht zu einer
Beeinträchtigung der Brennkraftmaschine, so daß deren Funk
tionsfähigkeit voll erhalten bleibt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für eine Schallübertragungsvorrichtung der eingangs genann
ten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die ins
besondere bei einem sich im Ansaugtrakt ändernden Druck eine
im wesentliche gleichbleibende Schwingungscharakteristik be
sitzt.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des
unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsfor
men sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Schallübertragungsvorrichtung ist
ein zwischen erster Membran und zweiter Membran liegender
Innenraum der Übertragungsleitung über eine Druckausgleichs
verbindung direkt oder indirekt mit dem Ansaugtrakt kommuni
zierend verbunden sein. Durch diese Bauweise herrscht bei
derseits der ersten Membran jeweils der gleiche Druck. Dies
hat zur Folge, daß sich die Schwingungscharakteristik der
ersten Membran bei sich im Ansaugtrakt änderndem Druck, z. B.
beim Hochfahren eines Laders, nicht ändert. Dementsprechend
arbeitet die Schallübertragungsvorrichtung in allen Be
triebspunkten der Brennkraftmaschine.
Zweckmäßigerweise können sich die beiden Membranen hinsicht
lich ihrer Frequenzabstimmung voneinander unterscheiden.
Während die dem Schall zuerst ausgesetzte erste Membran über
ihre Resonanzeigenschaften bestimmte Frequenzen sehr stark
überträgt, führt die danach mit dem von der ersten Membran
abgestrahlten Schall beaufschlagte zweite Membran bei ent
sprechender Auslegung zu einer Verbreiterung des übertrage
nen Frequenzbereichs, wodurch sich insgesamt eine erhöhte
Breitbandigkeit für die erfindungsgemäße Schallübertragungs
vorrichtung erzielen läßt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform können die beiden Mem
branen eine gemeinsame Kopplungskammer begrenzen, die im we
sentlichen einen konstanten Querschnitt aufweist, wobei sich
die Membranen im wesentlichen parallel zueinander und im we
sentlichen senkrecht zu einer Längsrichtung dieser Kopp
lungskammer erstrecken. Durch diese Bauweise wird die Schal
lübertragung von der ersten Membran auf die zweite Membran
und somit die Schwingungsanregung der zweiten Membran erheb
lich verbessert, wodurch sich insbesondere eine gewünschte
Breitbandigkeit des Gesamtsystem besser einstellen läßt.
Zweckmäßig kann wenigstens eine der Membranen mit Vorspann
mitteln vorgespannt sein, wodurch eine Frequenzabstimmung
der jeweiligen Membran durchführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung können die Vorspann
mittel für die jeweilige Membran wenigstens einen senkrecht
zur Membranebene verstellbaren Hülsenschieber aufweisen, der
mit Federmitteln angetrieben ist und senkrecht zur Membrane
bene an dieser vorgespannt anliegt. Ein derartiger Hülsen
schieber läßt sich besonders einfach in den Schallübertra
gungsweg integrieren, ohne dabei die Schallübertragung nach
teilig zu beeinflussen.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die zu
sätzliche zweite Membran das Ausgangsende der Übertragungs
leitung gasdicht verschließen. Durch diese Maßnahme befindet
sich die zweite Membran genau dort, wo die gezielte Schall
abstrahlung der Übertragungsleitung zum Fahrzeuginnenraum
erfolgen soll, was vorteilhaft für die Frequenzabstimmung
sein kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann diese zweite Mem
bran durch einen Abschnitt einer Spritzwand gebildet sein,
die den Fahrzeuginnenraum von einem Motorraum trennt und an
die das Ausgangsende der Übertragungsleitung angeschlossen
ist. Mit anderen Worten, die Übertragungsleitung wird mit
ihrem Ausgangsende dicht an die Spritzwand angeschlossen.
Die Spritzwand erhält dadurch eine wichtige Doppelfunktion.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den
Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung an
hand der Zeichnungen.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach
stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der je
weils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kom
binationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den
Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den
Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Be
schreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Ansaugtraktes einer
Brennkraftmaschine bei einer ersten Variante,
Fig. 2 eine Darstellung wie in Fig. 1, jedoch bei einer
zweiten Variante,
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungs
form einer Schallübertragungsvorrichtung nach der
Erfindung,
Fig. 4 eine Darstellung wie in Fig. 3, jedoch einer zwei
ten Ausführungsform,
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung eines Ausschnitts einer
weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Schallübertragungsvorrichtung,
Fig. 6 eine Darstellung wie in Fig. 5, jedoch einer ande
ren Ausführungsform,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt einer
dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Schallübertragungsvorrichtung,
Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine besondere Ausfüh
rungsform einer Membran.
Entsprechend den Fig. 1 und 2 weist ein Luftansaugtrakt 1
einer Brennkraftmaschine 2 ein Luftfilter 3 auf, in dem ein
Filterelement 4 eine Rohseite 5 von einer Reinseite 6
trennt. Eine Verbindungsleitung 7, die beispielsweise durch
einen Schlauch oder ein Rohr gebildet sein kann, verbindet
das Luftfilter 3 mit einem Luftsammler 8, der die Frischluft
auf einzelne Zylinder 9 der Brennkraftmaschine 2 verteilt.
Innerhalb dieses Luftansaugtraktes 1 ist während des Be
triebs der Brennkraftmaschine 2 ein Schallfeld ausgebildet,
dessen Klang- oder Geräuschcharakteristik mit einer von der
Brennkraftmaschine 2 erbrachten Leistung, insbesondere mit
deren Drehzahl, korreliert. Um den Fahrzeuginsassen, vor al
lem den Fahrzeugführer, ein akustisches Feedback der Brenn
kraftmaschinentätigkeit zu liefern, verfügt das im übrigen
nicht dargestellte Kraftfahrzeug, das insbesondere ein Per
sonenkraftwagen, vorzugsweise ein Sportwagen ist, über eine
in den Fig. 3 bis 7 dargestellte Schallübertragungsvorrich
tung 10.
Entsprechend den Fig. 1 und 2 wird ein Eingangsende 11 die
ser Schallübertragungsvorrichtung 10 vorzugsweise an die
Verbindungsleitung 7 des Ansaugtraktes 1 angeschlossen.
Ebenso sind Ausführungsformen möglich, bei denen das Ein
gangsende 11' mit der Reinseite 6 des Luftfilters 3 verbun
den ist. Bei manchen Fahrzeugtypen kann es vorteilhaft sein,
das Eingangsende 11" an den Luftsammler 8 anzuschließen. Bei
einer anderen Ausführungsform kann das Eingangsende 11''' mit
der Rohseite 5 des Luftfilters 3 verbunden sein. Ebenso ist
es möglich, das Eingangsende 11"" stromauf des Luftfilters 3
an die Rohseite des Ansaugtrakts 1 anzuschließen.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 1 zeigt einen Saugmotor. Im
Unterschied dazu zeigt Fig. 2 einen aufgeladenen Motor, bei
dem in der Verbindungsleitung 7 ein Lader 12 angeordnet ist,
der die angesaugte Frischluft auf ein erhöhtes Druckniveau
komprimiert. Im dargestellten Beispiel handelt es sich beim
Lader 12 um einen mechanisch angetriebenen Kompressor der
beispielsweise über eine nur symbolisch dargestellte Wirk
verbindung 13 mit der Brennkraftmaschine 2 antriebsverbunden
ist. Ebenso ist es möglich, im Antriebsstrang 1 einen Abga
sturbolader anzuordnen. Um dem Fahrzeuginnenraum eher die
Geräuschcharakteristik der Brennkraftmaschine 2 als die Ge
räuschcharakteristik des Laders 12 zuzuführen, ist die
Schallübertragungsvorrichtung 10 mit ihrem Eingangsende 11
vorzugsweise auf der Druckseite des Laders 12 angeordnet.
Entsprechend den Fig. 3 und 4 weist die erfindungsgemäße
Schallübertragungsvorrichtung 10 eine hohle Übertragungslei
tung 14 auf, deren Eingangsende 11 - wie vorstehend erläu
tert - an den Ansaugtrakt 1, vorzugsweise an dessen Verbin
dungsleitung 7, angeschlossen ist. Ein Ausgangsende 15 der
Übertragungsleitung 14 ist bis an eine Spritzwand 16 des
Kraftfahrzeugs herangeführt, die einen Fahrzeuginnenraum 17
von einem Motorraum 18 trennt. Zwischen ihren Enden 11 und
15 weist die Übertragungsleitung 14 eine Resonatorkammer 19
auf, die beispielsweise als sogenannter "Helmholtz-
Resonator" ausgebildet ist und eine schwingungsfähige erste
Membran 20 enthält. Diese erste Membran 20 verschließt den
Querschnitt der Übertragungsleitung 14 innerhalb der Resona
torkammer 19.
Erfindungsgemäß besitzt die Schallübertragungsvorrichtung 10
außerdem eine zweite Membran 21, die auf einer vom Eingangs
ende 11 abgewandten Seite der ersten Membran 20 den Quer
schnitt der Übertragungsleitung 14 gasdicht abschließt. Mit
der zweiten Membran 21 wird gewährleistet, daß es auch bei
einer Undichtigkeit oder Gasdurchlässigkeit der ersten Mem
bran 20 nicht zu einer Falschluftansaugung bzw. zu einem
Druckabfall im Ansaugtrakt 1 kommt, um so die Funktionsweise
der Brennkraftmaschine 2 gewährleisten zu können.
Bei den in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen ist die
zweite Membran 21 am Ausgangsende 15 der Übertragungsleitung
14 angeordnet, so daß die zweite Membran 21 das Ausgangsende
15 gasdicht verschließt. Das Ausgangsende 15 besitzt hier
eine trichterförmige Erweiterung, die für eine verbesserte
Schallabstrahlung zum Fahrzeuginnenraum 17 vorteilhaft sein
kann, jedoch nicht zwingend erforderlich ist.
Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 das Ausgangsen
de 15 vor der Spritzwand 16, also im Motorraum 18 angeordnet
ist, sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen das Aus
gangsende 15 in der Spritzwand 16 oder jenseits der
Spritzwand 16, also bereits im Fahrzeuginnenraum 17 angeord
net ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 wird die zweite Membran
21 durch einen Abschnitt der Spritzwand 16 gebildet, an wel
che das Ausgangsende 15 angeschlossen ist. Um eine gasdichte
Anbindung des Ausgangsendes 15 an die Spritzwand 16 zu er
zielen, sind entsprechende Verbindungs- und/oder Dichtungs
mittel 22 vorgesehen. Da die Spritzwand 16 üblicherweise aus
einer relativ dünnen Platte aus Blech oder Kunststoff be
steht, eignet sich der Spritzwandabschnitt zur Ausbildung
der zweiten Membran 21.
Die erfindungsgemäße Schallübertragungsvorrichtung 10 weist
bei bevorzugten Ausführungsformen eine Druckausgleichsver
bindung 36 auf, die einen zwischen erster Membran 20 und
zweiter Membran 21 ausgebildeten Innenraum 35 der Übertra
gungsleitung 14 direkt oder indirekt mit dem Ansaugtrakt 1
kommunizierend verbindet.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 ist in der Über
tragungsleitung 14 durch die erste Membran 20 ein erster Ab
schnitt 23, der sich vom Eingangsende 11 bis zur ersten Mem
bran 20 erstreckt, von einem zweiten Abschnitt 24 getrennt,
der sich von der ersten Membran 20 bis zur zweiten Membran
21 bzw. hier bis zum Ausgangsende 15 erstreckt und dem In
nenraum 35 entspricht. Bei den besonderen Ausführungsformen
der Fig. 3 und 4 ist die Druckausgleichsverbindung 36 durch
eine Druckausgleichleitung 25 gebildet, welche die beiden
Abschnitte 23 und 24 der Übertragungsleitung 14 miteinander
kommunizierend verbindet. Des weiteren ist dadurch auch der
Innenraum 35 indirekt mit dem Ansaugtrakt 1 verbunden. Die
Druckausgleichsverbindung 36 bzw. diese Druckausgleichslei
tung 25 sorgt dafür, daß in den Abschnitten 23 und 24 der
Übertragungsleitung 14 bzw. im Ansaugtrakt 1 und im Innen
raum 35 stets etwa derselbe Druck herrscht, um dadurch die
Schwingungscharakteristik der wichtigen ersten Membran 20
von Druckunterschieden im Ansaugtrakt 1 zu entkoppeln. Um
die Schallübertragung in der Übertragungsleitung 14 mög
lichst wenig zu beeinträchtigen, mündet die Druckausgleichs
leitung 25 in beide Abschnitte 23, 24 im wesentlichen radial
ein. Des weiteren besitzt die Druckausgleichsleitung 25 ei
nen Querschnitt, der wesentliche kleiner ist als der Quer
schnitt der Übertragungsleitung 14. Durch diese Bauweise
wird gewährleistet, daß sich eine Undichtigkeit der zweiten
Membran 21 nicht oder nur geringfügig auf die Funktionsweise
der Brennkraftmaschine 2 auswirkt.
In den Fig. 3 und 4 ist die Druckausgleichsleitung 25 vor
zugsweise außerhalb der Resonatorkammer 19 an die Abschnitte
23 und 24 der Übertragungsleitung 14 angeschlossen, um die
Wirkungsweise der Resonatorkammer 19 nicht zu stören.
Während bei den Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 das Ein
gangsende 11 offen an den Ansaugtrakt 1 angeschlossen ist,
zeigen die Ausführungsformen der Fig. 5 und 6 Varianten, bei
denen das Eingangsende 11 durch die erste Membran 20 ver
schlossen ist. Hierdurch ergibt sich insbesondere die Mög
lichkeit, die erste Membran 20 hinsichtlich ihres Quer
schnitts besonders groß zu dimensionieren, um beispielsweise
tiefere Frequenzen besser übertragen zu können. Der Mem
branquerschnitt ist hier deutlich größer als der Querschnitt
der Übertragungsleitung 14 zwischen deren Enden 11 und 15.
Gemäß Fig. 5 ist die Übertragungsleitung 14 an die Verbin
dungsleitung 7 angeschlossen. Die erste Membran 20 bildet
dabei einen Wandabschnitt der Verbindungsleitung 7.
Im Unterschied dazu ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6
die Übertragungsleitung 14 an ein Gehäuse 37 des Luftfilters
3 angeschlossen, wobei die erste Membran 20 einen Wandab
schnitt dieses Gehäuses 37 bildet. Um eine derart große Mem
bran 20 aufnehmen zu können, ist ein das Eingangsende 11
aufnehmender Bereich 38 der Übertragungsleitung 14 ebenfalls
mit einem entsprechend großen Querschnitt ausgebildet.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 5 und 6 ist ebenfalls je
weils eine Druckausgleichverbindung 36 in Form einer Druck
ausgleichleitung 25 vorgesehen, die im Unterschied zu den
Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 den Innenraum 35 direkt
mit dem Ansaugtrakt 1 kommunizierend verbindet.
Für die Druckausgleichverbindung 36 wird eine Ausführungs
form bevorzugt, die so dimensioniert ist, daß sie bei einer
Druckdifferenz zwischen Innenraum 35 und Ansaugtrakt 1 eine
Drosselstelle bildet, die nur eine verzögerte Gasströmung
zwischen Ansaugtrakt 1 und Innenraum 35 zuläßt. Auf diese
Weise wird auf der einen Seite ein Druckausgleich zwischen
den kommunizierenden Räumen (Innenraum 35 und Ansaugtrakt 1)
ermöglicht, um die gewünschte Funktion der ersten Membran 20
gewährleisten zu können. Auf der anderen Seite wird durch
die Ausbildung der Druckausgleichsverbindung 36 als Drossel
stelle gewährleistet, daß bei einem Riß der zweiten Membran
21 Fehlfunktionen, wie z. B. Falschluftansaugung oder Druck
abfall im Ansaugtrakt 1, reduziert bzw. verhindert werden.
Die erste Membran 20 kann den Querschnitt der Übertragungs
leitung 14 gasdicht verschließen. Ebenso ist es möglich, den
Querschnitt im Bereich der ersten Membran 20 gasdurchlässig
auszugestalten, beispielsweise durch eine entsprechende Auf
hängung der ersten Membran 20. Zweckmäßig kann auch die er
ste Membran 20 aus einem Material bestehen, das gasdurchläs
sig ist, so daß die erste Membran 20 selbst gasdurchlässig
ist. Bei dieser Bauweise können zur Herstellung der ersten
Membran 20 spezielle Werkstoffe verwendet werden, die bei
spielsweise aus dem Lautsprecherbau bekannt sind und sich in
besonderer Weise zur Übertragung von Schall eignen. Bei ei
ner zweckmäßigen Weiterbildung kann demnach die Druckaus
gleichsverbindung 36 auch im Bereich der ersten Membran 20
ausgebildet werden, beispielsweise durch eine entsprechend
gasdurchlässig ausgestaltete Halterung der ersten Membran
20. Ebenso ist es möglich, die Druckausgleichverbindung 36
durch die gasdurchlässig gestaltete erste Membran 20 selbst
auszubilden.
Entsprechend Fig. 7 kann bei einer anderen Ausführungsform
in die Übertragungsleitung 14 eine Membranträgereinheit 26
eingebaut sein, die sowohl die erste Membran 20 als auch die
zweite Membran 21 enthält. Diese Membranträgereinheit 26 ist
besonders einfach vormontierbar und kann komplett montiert
in die Übertragungsleitung 14 eingebaut werden. Dieser Auf
bau vereinfacht somit die Endmontage am Fahrzeug.
Die beiden Membranen 20 und 21 begrenzen in der Membranträ
gereinheit 26 eine gemeinsame Kopplungskammer 27, die im we
sentlichen einen konstanten, hier zylindrischen, insbesonde
re kreiszylindrischen, Querschnitt aufweist. Dabei erstrec
ken sich die beiden Membranen 20 und 21 im wesentlichen par
allel zueinander und im wesentlichen senkrecht zu einer
Längsrichtung der Kopplungskammer 27. Auch bei dieser Aus
führungsform verschließen beide Membranen 20 und 21 den
Querschnitt der Membranträgereinheit 26 und somit auch den
Querschnitt der Übertragungsleitung 14. Dabei verschließt
zumindest die zweite Membran 21 den Querschnitt der Übertra
gungsleitung 14 gasdicht, um dadurch eine erhöhte Funktions
sicherheit für die Brennkraftmaschine 2 gewährleisten zu
können.
Insbesondere bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform ist
die erste Membran 20 auf bestimmte Frequenzen abgestimmt,
wobei die erste Membran 20 durch Resonanzeffekte bei be
stimmten Frequenzen besonders stark angeregt wird. Die zwei
te Membran 21 wird durch den von der ersten Membran 20 abge
strahlten Schall angeregt und unterscheidet sich hinsicht
lich ihrer Frequenzabstimmung von der ersten Membran 20, und
zwar derart, daß sich insgesamt eine im Vergleich zu einer
einzigen Membran breitbandigere Schallübertragung erzielen
läßt.
Die Kopplungskammer 27 besitzt zwischen den Membranen 20 und
21 eine Entlüftungsöffnung 28, durch die Druckänderungen des
in der Kopplungskammer 27 enthaltenen Gases (vorzugsweise
Luft) ausgeglichen werden können, die aufgrund von Wärmeän
derungen auftreten können. Die Entlüftungsöffnung 28 ist da
bei so dimensioniert, daß sie bei einem Überdruck oder Un
terdruck eine Drosselstelle bildet, die nur eine verzögerte
Gasströmung erlaubt. Auf diese Weise kann einerseits zwar
ein Druckausgleich bei thermischen Effekten gewährleistet
werden, andererseits werden Fehlfunktionen (Falschluftansau
gung, Druckabfall) bei einem Riß der ersten Membran 20 redu
ziert bzw. verhindert.
Den Membranen 20 und 21 sind jeweils Vorspannmittel 29 zuge
ordnet, die zu Erzielung einer gewünschten Frequenzabstim
mung eine bestimmte Vorspannung der jeweiligen Membran 20,21
ermöglichen. Diese Vorspannmittel 29 besitzen für jede Mem
bran 20 zumindest einen Hülsenschieber 30. Jeder dieser Hül
senschieber 30 ist in der Membranträgereinheit 26 axial, al
so senkrecht zur Membranebene verschiebbar gelagert. Die
Vorspannmittel 29 besitzen außerdem Federmittel 31, z. B. in
Form einer Schraubenfeder, welche den jeweiligen Hülsen
schieber 30 gegen die zugeordnete Membran 20,21 antreiben.
Dementsprechend kommt der jeweilige Hülsenschieber 30 senk
recht zur Membranebene an der Membran 20 bzw. 21 zur Anlage.
Hierzu besitzt jeder Hülsenschieber 30 einen kreisförmigen
Kontakbereich 32, der zur Vorspannung der Membran 20 bzw. 21
an dieser kreisförmig anliegt. Zweckmäßig kommt dieser Kon
taktbereich 32 in einem radial außen liegenden Abschnitt der
Membran 20 bzw. 21 an der Membran 20,21 zur Anlage, um deren
Schwingungsfähigkeit nicht zu beeinträchtigen.
Die Hülsenschieber 30 sind jeweils gestuft ausgebildet, wo
durch es möglich ist, die Federmittel 31 in einem radial
zwischen dem Hülsenschieber 30 und der Membranträgereinheit
26 ausgebildeten Ringraum 34 unterzubringen, um so die
Schallausbreitung innerhalb der Membranträgereinheit 26 mög
lichst wenig zu beeinträchtigen. Aus demselben Grund besit
zen die Hülsenschieber 30 außerdem im wesentlichen denselben
Innendurchmesser wie Anschlußstutzen 33 der Membranträge
reinheit 26, mit denen diese an die Übertragungsleitung 14
angeschlossen ist. Die Vorspannmittel 29 ermöglichen einer
seits die Erzielung einer gewünschten Vorspannung innerhalb
der Membran 20 bzw. 21, um diese auf eine bestimmte Frequenz
bzw. einen bestimmten Frequenzbereich abzustimmen. Des wei
teren gewährleisten die Vorspannmittel 29 auch bei Ermü
dungserscheinungen der jeweiligen Membran 20 bzw. 21 eine im
wesentlichen konstant bleibende Membranspannung, da die Vor
spannmittel 29 hier so ausgebildet sind, daß sie die Membran
20 bzw. 21 selbsttätig nachspannen. Auf diese Weise kann die
Schallübertragungscharakteristik der Schallübertragungsvor
richtung 10 über einen langen Zeitraum im wesentlichen kon
stant gehalten werden.
Die erste Membran 20 und/oder die zweite Membran 21 können
zur Frequenzabstimmung mit Massen bzw. Gewichten versehen
sein. Gemäß Fig. 8 können diese Gewichte beispielsweise in
Form von Platten 39 an der Membran 20 bzw. 21 angebracht
sein. Dabei können diese Platten 39 einseitig oder beidsei
tig an der Membran 20 bzw. 21 angebracht sein. Diese Platten
39 können aus Kunststoff oder Metall bestehen. Ebenso ist es
möglich, eine solche Platte 39 in die jeweilige Membran 20
bzw. 21 zu integrieren. Durch die Anbringung derartiger
Platten 39 werden neben der schwingenden Masse außerdem die
Elastizität in dem von der jeweiligen Platte 39 bedeckten
Bereich der Membran 20 bzw. 21 verändert, was sich ebenfalls
auf die Schallübertragungscharakteristik der Membran 20,21
auswirkt.
Claims (21)
1. Vorrichtung zur gezielten Schallübertragung von einem An
saugtrakt (1) einer Brennkraftmaschine (2) eines Kraftfahr
zeugs zu einem Innenraum (17) des Kraftfahrzeugs, mit einer
hohlen Übertragungsleitung (14), die mit einem Eingangsende
(11) mit dem Ansaugtrakt (1) kommunizierend verbunden ist,
die durch ein Ausgangsende (15) den Schall zum Fahrzeugin
nenraum (17) abstrahlt und die eine schwingungsfähige erste
Membran (20) aufweist, wobei in der Übertragungsleitung (14)
auf der vom Eingangsende (11) abgewandten Seite der ersten
Membran (20) eine zweite Membran (21) angeordnet ist, die
den Querschnitt der Übertragungsleitung (14) gasdicht
verschließt,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein zwischen erster Membran (20) und zweiter Membran
(21) liegender Innenraum (35) der Übertragungsleitung (14)
über eine Druckausgleichsverbindung (36) direkt oder indi
rekt mit dem Ansaugtrakt (1) kommunizierend verbunden ist.
2. Schallübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckausgleichsverbindung (36) durch eine Druckaus
gleichsleitung (25) gebildet ist, die einenends an den In
nenraum (35) und anderenende an den Ansaugtrakt (1) ange
schlossen ist.
3. Schallübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein zwischen Eingangsende (11) und erster Membran (20)
liegender erster Abschnitt (23) der Übertragungsleitung (14)
über eine Druckausgleichsleitung (25) mit einem zwischen er
ster Membran (20) und zweiter Membran (21) liegenden zweiten
Abschnitt (24) der Übertragungsleitung (14) kommunizierend
verbunden ist.
4. Schallübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckausgleichsleitung (25) im wesentlichen radial
in die Übertragungsleitung (14) einmündet.
5. Schallübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2
bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Querschnitt der Druckausgleichsleitung (25) wesent
lich kleiner ist als der Querschnitt der Übertragungsleitung
(14).
6. Schallübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Übertragungsleitung (14) eine Resonatorkammer (19)
enthält, in der zumindest die erste Membran (20) angeordnet
ist.
7. Schallübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6 und einem
der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckausgleichsleitung (25) außerhalb der Resona
torkammer (19) an die Übertragungsleitung (14) angeschlossen
ist.
8. Schallübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckausgleichsverbindung (36) im Bereich einer
Halterung der ersten Membran (20) ausgebildet ist.
9. Schallübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Druckausgleichsverbindung (36) dadurch gebildet
ist, dass die erste Membran (20) gasdurchlässig ausgebildet
ist.
10. Schallübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die Membranen (20, 21) hinsichtlich ihrer Fre
quenzabstimmung voneinander unterscheiden.
11. Schallübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Membranen (20, 21) eine gemeinsame Kopp
lungskammer (27) begrenzen, die im wesentlichen einen kon
stanten Querschnitt aufweist, wobei sich die Membranen (20,
21) im wesentlichen parallel zueinander und im wesentlichen
senkrecht zu einer Längsrichtung der Kopplungskammer (27)
erstrecken.
12. Schallübertragungsvorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kopplungskammer (27) zwischen den Membranen (20,
21) wenigstens eine Entlüftungsöffnung (28) aufweist.
13. Schallübertragungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens eine der Membranen (20, 21) mit Vorspannmit
teln (29) vorgespannt ist.
14. Schallübertragungsvorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorspannmittel (29) für die jeweilige Membran (20,
21) wenigstens einen, senkrecht zur Membranebene verstellba
ren Hülsenschieber (30) aufweisen, der mit Federmitteln (31)
angetrieben ist und senkrecht zur Membranebene an der Mem
bran (20, 21) anliegt.
15. Schallübertragungsvorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hülsenschieber (30) mit einem kreisförmigen Kon
taktbereich (32) an der Membran (20, 21) anliegt.
16. Schallübertragungsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hülsenschieber (30) in einem radial außen liegenden
Abschnitt der Membran (20, 21) an dieser anliegt.
17. Schallübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche
11 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Membranen (20, 21) in einer Membranträge
reinheit (26) angeordnet sind, die in die Übertragungslei
tung (14) eingebaut ist.
18. Schallübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Membran (21) das Ausgangsende (15) der Über
tragungsleitung (14) gasdicht verschließt.
19. Schallübertragungsvorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Membran (21) durch einen Abschnitt einer
Spritzwand (16) gebildet ist, die den Fahrzeuginnenraum (17)
von einem Motorraum (18) trennt und an die das Ausgangsende
(15) angeschlossen ist.
20. Schallübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Membran (20) im oder am Eingangsende (11) der
Übertragungsleitung (14) angeordnet ist.
21. Schallübertragungsvorrichtung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Übertragungsleitung (14) im Bereich ihres Eingangs
endes (11) einen größeren Querschnitt aufweist als zwischen
ihren Enden (11, 15), wobei auch der Querschnitt der ersten
Membran (20) größer ist als der Querschnitt der Übertra
gungsleitung (14) zwischen deren Enden (11, 15).
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