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CN107299846B - 车辆上减小或产生发动机声音的声音产生装置及排气系统 - Google Patents

车辆上减小或产生发动机声音的声音产生装置及排气系统 Download PDF

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CN107299846B CN201710248797.0A CN201710248797A CN107299846B CN 107299846 B CN107299846 B CN 107299846B CN 201710248797 A CN201710248797 A CN 201710248797A CN 107299846 B CN107299846 B CN 107299846B
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Abstract

本发明涉及一种车辆上减小或产生发动机声音的声音产生装置及排气系统，特别地用于车辆的内燃发动机的排气系统。该声音产生装置(14)具有壳体(21)，扬声器(30)被以螺栓旋拧至壳体(21)中，使得扬声器(30)将壳体(21)的内部空间分成以气密方式分开的两个子空间(32，34)。通过使用焊接的螺栓，确保了螺纹连接的气密性。设置有用于将扬声器(30)相对于壳体(21)气密密封的密封缘以及用于将扬声器(30)定位在壳体(21)的内部空间中的抵接缘。抵接缘与密封缘在扬声器的中心轴线(36)的方向上彼此间隔开。还涉及一种用于车辆的内燃发动机的具有声音产生装置(14)的排气系统。

Description

车辆上减小或产生发动机声音的声音产生装置及排气系统
技术领域
本发明涉及车辆上的用于减小或产生发动机声音的声音产生装置。具体地，声音产生装置设置在车辆的内燃发动机的排气系统上或排气系统中。根据本发明的声音产生装置包括壳体，扬声器被以螺栓旋拧到该壳体中，使得扬声器将该壳体的内部空间分成以气密的方式彼此分开的两个子空间。
另外，本发明涉及车辆的内燃发动机的具有如上所述的声音产生装置的排气系统。
背景技术
现有技术中将声音产生装置用于排气系统，以减少内燃发动机的排气系统的声音排放或人为地产生期望的发动机声音。针对由排气流产生的声音，由声音产生装置产生的声音用作对抗声音以减小声音。用于此目的的声音产生装置产生一个或多个频率上的声音。该声音相对于由排气流产生的声音被移相，使得该声音对不期望的声音排放进行消弱，或者至少消除某些频率的不期望的声音排放。
上述声音产生装置例如从DE 10 2012 201 725 A1已知。该文献涉及以相对低的成本制造用于排气系统的有源消声器。
通常，声音产生装置包括将壳体的内部空间分成两个子空间的扬声器。第一子空间位于扬声器的其中由声音产生装置产生的声音会传播的那一侧。第二子空间通常布置在扬声器的相对一侧。在该第二子空间中还定位有用于扬声器膜的激励机构，其中，该扬声器膜通常包括相关联的电连接触头。因此，这两个子空间除此之外被扬声器膜分开。
由于第一子空间与排气系统的排气输送管道连接，所以对这两个子空间的气密密封是用于对第二子空间的密封，从而相对于排气流密封扬声器的连接触头和电气系统。保护扬声器后侧上的电气触头和电气线路免受化学侵蚀性排气的腐蚀是必要的。
必须在声音产生装置的以及因此排气系统的整个使用寿命内都确保这种密封。因此，扬声器在壳体中的附接和密封是非常重要的。
发明内容
因此，本发明的目的是创造一种用于车辆的内燃发动机的排气系统的声音产生装置，在该声音产生装置中，扬声器相对于壳体的密封被改进。具体地，应该创造一种特别长寿命的密封。同时，应该创造一种可以容易地且成本较低地制造的声音产生装置。
另外，必须确保足够的刚度和较小的总高度。
该目的通过通用的声音产生装置来解决，在该声音产生装置中，设置有用于将扬声器相对于壳体气密密封的密封缘和用于将扬声器轴向地(即沿扬声器的中心轴线的方向)定位在壳体的内部空间中的抵接缘，并且抵接缘和密封缘彼此轴向地且还径向地间隔开。密封缘和抵接缘可以设置于扬声器上(特别是设置在扬声器篮架上)或者设置于壳体上。抵接缘和密封缘形成为例如抵接面或密封面，或者形成为抵接边或密封边。抵接缘具体地相对于密封缘突出。由于抵接缘和密封缘在结构上的分离，可以确保扬声器在壳体中的长寿命的密封，因此可以确保声音产生装置的长使用寿命，这是因为密封件不采用任何支撑功能。
本发明还创造了一种声音产生装置，用于减小或产生发动机声音，特别地用于车辆的内燃发动机的排气系统，该声音产生装置包括壳体，扬声器被以螺栓旋拧至壳体中，使得扬声器将壳体的内部空间分成彼此以气密的方式分开的两个子空间，其中，设置用于将扬声器相对壳体气密密封的密封缘以及用于将扬声器轴向地定位在壳体的内部空间中的抵接缘，并且抵接缘与密封缘在轴向上彼此间隔开，其特征在于，扬声器附接至中央壳体部，并且扬声器后侧的子空间的最大内径比扬声器的外径大至少25％。这确保了声音产生装置在纵向方向上构造得非常平坦，因为特别是纵向方向对于安装空间是很关键的。
根据本发明的声音产生装置可以安装在排气系统上，并且可选地，声音可以经由管道被引入排气管道中，或者声音产生装置可以与排气系统分离地安装在车辆上，而非通过排气系统将声音排放到环境中。优选地，扬声器附接至中央壳体部。
根据一个变型，中央壳体部包括环形凸缘部，抵接缘、密封件以及螺栓布置在该环形凸缘部上。在环形凸缘部的内部设置有用于使由扬声器产生的声音穿过的开口。优选地，中央壳体部在环形凸缘部的外周处至少部分地被设计为漏斗状或截锥状。因此获得了一种结构简单且使用寿命长的声音产生装置。
有利地，凸缘部在开口的区域中具有轴向成角度的开口边缘。凸缘部被加强，从而整个壳体被加强。通过肋来加强壳体或增大壁的厚度也是可以的。
根据一个方面，中央壳体部在一侧与上壳体部连接，并且在相对的一侧与底壳体部连接。这种三部分式壳体的构造使声音产生装置容易组装。
在一个变型中，底壳体部具有侧向声音出口，底壳体部通过该侧向声音出口与排气输送管道连接。经由该声音出口，声音产生装置与排气系统的排气输送管道连接。因此，由声音产生装置产生的声音可以与由排气流产生的声音叠加。
根据一个实施例，中央壳体部突出到壳体的内部中，并且形成了子空间之间的分隔壁的一部分。中央壳体部可以设计为成形的金属板部件。
优选地，密封件和抵接缘抵靠于共用的平坦的对接表面。平坦的对接表面可以在壳体上、特别是中央壳体部上实现，或者可以在扬声器上、特别是在扬声器篮架上实现。这导致声音产生装置的结构简单。
为了提供在纵向方向上更紧凑的结构且同时能够实现扬声器后侧的子空间的较大体积，中央壳体部从外径向抵接表面的直径的改变是通过中央壳体部的截锥状部实现的。因此，扬声器部分地位于由截锥状部产生的凹部处并且更靠近声音出口定位。
根据一个实施例，扬声器经由抵接缘抵靠于壳体。优选地，扬声器直接抵靠于壳体。这确保了扬声器在壳体处的准确且简单的定位。在直接抵靠于壳体上的情况下，可以省去任何中间部件。
此外，密封缘与壳体之间可以布置有密封件，并且密封缘与抵接缘之间的距离可以决定密封缘与壳体之间的距离，其中，密封缘与抵接缘之间的距离被选择成使得密封件以限定的方式被压缩。在整个使用寿命内都保持密封件的限定压缩。此外，密封件的压缩不会受到扬声器在壳体中的螺纹连接的更紧或更松的紧固程度的影响。因此，密封件的压缩始终不变。这确保了密封件的长使用寿命和始终最佳的密封效果。此外，密封件的可能的收缩或密封材料的弹性的变化不影响扬声器与壳体的螺纹连接。
一种改进方案提供了：抵接缘和密封缘形成在扬声器篮架或壳体部上，优选地一体地形成在扬声器篮架或壳体部上。扬声器篮架和壳体部例如可以被设计为成形的金属板部件。因此，密封缘和抵接缘的形成可以结合现有的加工工步来实现。抵接缘例如是扬声器篮架或壳体部的筒形部分的轴向端部，而密封缘是相邻的径向肩部。
优选地，扬声器借助于焊接至壳体或扬声器的螺栓而旋拧至壳体，并且螺栓各自穿过布置在扬声器上或壳体上的孔，并且优选地通过自锁螺母固定在其中。与具有螺钉穿过的两个通孔的螺纹连接不同，螺栓在一侧焊接至壳体或扬声器。该焊接是气密的。即使在发生振动的情况下，自锁螺母也不会释放，这在车辆中的排气系统的操作中是相当常见的。由于热环境条件，优选使用自锁螺母而不使用塑料环。优选地，螺栓焊接至壳体并穿过设置在扬声器篮架上的孔。
在一个优选变型中，孔径向地布置在密封缘与抵接缘之间，以及/或者螺栓径向地布置在壳体与扬声器轴向间隔开的区域中。因此，获得了简单结构的声音产生装置，其仅需要很少的安装空间并且易于安装。
优选地，设置了穿过相关联的孔的四至十二个螺栓。更优选地，使用五个至十个螺栓。具体地，设置了八个螺栓和相关联的孔。
螺母优选地以2.5Nm的扭矩被拧紧。
抵接缘和/或密封缘大致可以具有周向封闭的几何形状，并且优选地是环形的。封闭的几何形状具体地包括方形、多边形、椭圆形和圆形几何形状。
替代性地，抵接缘不是周向地延伸，而是仅在螺栓周围的区域中延伸，特别地是在螺栓周围的弧形部分上延伸，其中，抵接缘在该弧形部分处抵靠于壳体。当抵接缘位于与纵向轴线的方向上的声音出口相交的径向平面中时，扬声器在壳体内定位得非常深，并且靠近声音出口，使得后侧的子空间比前侧的子空间大。
当沿扬声器的中心轴线的方向观察时，密封缘可以在径向上位于抵接缘内。替代性地，当沿扬声器的中心轴线的方向观察时，密封缘也可以位于抵接缘的外侧。这产生了可以以较低的成本制造的紧凑的结构。
替代性地，抵接缘可以包括若干个抵接部。在这种替代方案中，抵接缘在彼此间隔开的若干个离散点处抵靠于壳体或抵靠于扬声器。例如，抵接缘可以由若干个抵接脚部形成。这导致了抵接缘设计得非常轻。
本发明的另一目的是创造一种设置有改善的使用寿命的声音产生装置的排气系统。
该目的通过用于车辆的内燃发动机的具有根据本发明的声音产生装置的排气系统来解决。
附图说明
下面将参照附图详细地描述本发明，在附图中：
·图1示意性地示出了根据本发明的具有本发明声音产生装置的排气系统的部分，
·图2以局部截面侧视图的方式示出了根据本发明的声音产生装置，
·图3示出了根据本发明的如图2中所示的声音产生装置的分解图，
·图4示出了根据本发明的如图3中所示的声音产生装置的中央壳体部的截面图，以及
·图5和图6示出了根据本发明的如图2所示的声音产生装置的细节。
具体实施方式
图1示意性地示出了车辆的未图示的内燃发动机的排气系统10。排气系统10包括内燃发动机一侧上的排气管12，排气管12输送来自内燃发动机的排气。
此外，排气系统10包括声音产生装置14。在声音产生装置14中产生声音，所产生的声音经由声音线路16和孔口18与在内燃发动机一侧上的排气管12中被引导的排气结合。通过孔口18，声音线路16和排气管12与排气输送管道20连接，排气输送管道20在示出的实施方式中被设计为例如排气尾管。
图2示出了声音产生装置14。声音产生装置14包括壳体21，壳体21包括盆状的上壳体部22、中央壳体部24和底壳体部26。
各壳体部22、24、26优选地由金属(特别地由金属板)制成，并且各壳体部22、24、26例如通过焊接、钎焊、胶合、折叠、以螺栓旋拧和/或其他合适的方法彼此连接。
在盆状的底壳体部26处形成有椭圆形的声音出口，声音出口经由声音线路16与排气输送管道20连接。
在示出的实施方式中，扬声器30被以螺栓旋拧至中央壳体部24，使得扬声器30将壳体21分成分别位于扬声器的后侧上和前侧上的两个子空间32和34。子空间32、34沿着扬声器的中心轴线36定位在扬声器30的相对的两侧上。
子空间32通向声音出口28，而在子空间34中布置有扬声器30的电连接触头以及激励机构。
子空间34通过扬声器30并且部分地通过中央壳体部24与子空间32气密地分离。
图3以分解图的方式示出了声音产生装置14。可以看到，扬声器30借助于螺栓38和螺母40紧固在漏斗状的中央壳体部24中。在示出的实施方式中，可以看到总共八个螺栓38中的六个螺栓。同样可以看到总共八个螺母40中的六个螺母。
为了紧固扬声器30，螺栓38穿过扬声器30中的孔42并用螺母40固定。螺母40优选地被设计为自锁螺母，其优选地不包括任何塑料部件。图3中还示出了扬声器30的电连接触头。
在示出的实施方式中，孔42布置在漏斗状的、侧向部分地开口的扬声器篮架43上。特别地，孔42布置在扬声器篮架43的大致筒形的部分上。
图4以截面图的方式示出了中央壳体部24。中央壳体部24的外边缘由筒形部分形成。筒形部分邻接有截锥状或漏斗状部44。截锥状部44明显地伸到底壳体部中。截锥状的设计加强了中央壳体部。截锥状部44改变形成环形凸缘部45，其布置在与扬声器的中心轴线36垂直的平面中。
扬声器30伸到由截锥状部44形成的凹部中，使得可以增大子空间34并且可以减小轴向安装空间。此外，由于扬声器后侧的子空间34的最大内径D(该最大内径D此处位于中央壳体部24的区域中)比扬声器的通常位于扬声器篮架的外缘(此处是抵接缘)的区域中的外径d大至少25％，因此实现了平坦的结构。此外，在中心轴线36的方向上，抵接缘52位于与声音出口28相交的中心轴线36的径向平面中。
环形凸缘部45通过成角度的开口边缘48围出了开口46。角度赋予中央壳体部24并从而赋予整个壳体21额外的刚度。
在环形凸缘部45上，螺栓38被布置并被焊接至环形凸缘部45。环形凸缘部45的气密性不受螺栓38的影响。螺栓38大致平行于扬声器的中心轴线36延伸。
图3和图4的概示还显示开口46被布置成使得由扬声器30产生的声音可以穿过该开口46，并且从底壳体部26沿声音出口28的方向被引导。
图5以截面图的方式示出了环形凸缘部45的一部分。此外，可以详细地看到扬声器30与壳体21的螺纹连接以及扬声器30对于壳体21的密封。
如图3那样，螺栓38所穿过的孔42布置在扬声器篮架43上。螺栓38借助于螺母40紧固在孔42中。
此外，扬声器篮架43处设置有抵接缘52和密封缘54。抵接缘52在轴向上(即在扬声器中心轴线36的方向上)与密封缘54间隔开，其中，抵接缘52与密封缘54优选地位于平行的平面中。
抵接缘52直接抵靠于中央壳体部24，因而直接抵靠于壳体21，即，没有任何中间元件。通过抵接缘52，扬声器30被定位在壳体21中。
由于抵接缘52以周向封闭的方式直接抵靠于中央壳体部24或者更准确地说是直接抵靠于中央壳体部24的环形凸缘部45，所以抵接缘52与密封缘54之间的距离对应于密封缘54距中央壳体部24的距离，或者更准确地说是对应于密封缘54距中央壳体部24的环形凸缘部45的距离。
密封缘54与中央壳体部24的环形凸缘部45之间设置有封闭的环形密封件56。密封件56因此将扬声器30对壳体21密封。
在图5的图示中，密封件56被压缩，使得密封件56在张力下填充密封缘54与环形凸缘部45之间的区域。由于密封缘54与抵接缘52之间的距离是固定的，所以密封件56的压缩是限定的压缩。
具体地，密封件56的压缩不取决于扬声器30借助于螺母40和螺栓38有多么牢固地以螺栓旋拧至中央壳体部24。重要的仅在于抵接缘52抵靠于中央壳体部分24。
密封件在密封缘54上可能会松动或硬化(vulcanized)，但优选的是密封件以一个部件的方式与所谓的扬声器圈(bead)85结合，扬声器膜(未示出)又被胶合至扬声器圈85的径向内侧。
相反地，扬声器30与中央壳体部24的螺纹连接产生的力流不经过密封件56，而是经过扬声器30的、更准确地说是经过扬声器篮架43的面向抵接缘52的部分。因此，螺纹连接的强度独立于密封件56的弹性的可能的改变或者密封件56的可能的收缩。
因此，总而言之，扬声器30在壳体21处的定位独立于扬声器30相对于壳体21的密封。
在示出的实施方式中，在相对于扬声器的中心轴线36观察时，螺栓38和孔42在径向方向上布置在密封缘54与抵接缘52之间。密封缘54在径向上位于抵接缘52内。
此外，在螺栓38的区域，壳体21、更准确地说是中央壳体部24与扬声器30、更准确地说是与扬声器篮架43间隔开。
在示出的实施方式中，抵接缘52、密封件56和螺栓38布置在环形凸缘部45上。因此，该环形凸缘部45形成密封件56和抵接缘52共用的平坦对接表面(counter surface)。
还可以看到，中央壳体部24突出到壳体21的内部，因此与扬声器30一起形成子空间32、34之间的分隔壁。当然，抵接缘和密封缘也可以设置于中央壳体部24处，并且扬声器30、更准确地说是扬声器篮架43是平坦的，以形成相关联的对接表面。此外，螺栓38然后可以焊接至扬声器30或扬声器篮架43。
在图6中，以立体图的方式示出了抵接缘52和密封缘54。扬声器30被设计成大致圆形，从而扬声器篮架43也被设计成大致圆形。围绕每个支撑螺栓均形成有弧形的抵接缘52，扬声器篮架43仅通过弧形的抵接缘52抵靠于中央壳体部24。在各弧形的抵接缘52之间，存在针对中央壳体部24的最小间隙。这会导致免受嘈杂声。作为替代方案，抵接缘当然也可以围绕扬声器周围以环形封闭的方式延伸。密封缘54总是以大致环形的方式延伸，其中该环是圆环。密封缘54具有封闭的圆周几何形状。围绕支撑螺栓，扬声器篮架43的轴向成角度部81像半管那样大致筒形地延伸。在图6中，这个半管带有附图标记83。
半管83是扬声器篮架43的经由支撑螺栓压缩的部分。
声音产生装置替代性地可以附接至排气系统，而不是通过声音出口开口通向排气旁路，从而直接发出声音以用于产生另一发动机声音或用于降低发动机噪音，其中，为此目的，声音产生装置替代性地还可以被容纳在车辆的其他位置处。

Claims (18)

1.一种车辆上的声音产生装置(14)，用于减小或产生发动机声音，特别地用于车辆的内燃发动机的排气系统(10)，所述声音产生装置(14)包括壳体(21)，扬声器(30)被以螺栓旋拧至所述壳体(21)中，使得所述扬声器(30)将所述壳体(21)的内部空间分成彼此以气密的方式分开的两个子空间(32、34)，
其中，设置用于将所述扬声器(30)相对所述壳体(21)气密密封的密封缘(54)以及用于将所述扬声器(30)轴向地定位在所述壳体(21)的所述内部空间中的抵接缘(52)，并且所述抵接缘(52)与所述密封缘(54)在轴向上彼此间隔开，以及/或者其中，所述扬声器(30)附接至中央壳体部(24)，并且所述扬声器的后侧的子空间的最大内径比所述扬声器的外径大至少25％，并且
在所述密封缘(54)与所述壳体(21)之间布置有密封件(56)，并且所述密封缘(54)与所述抵接缘(52)之间的距离决定了所述密封缘(54)与所述壳体(21)之间的距离，其中，所述密封缘(54)与所述抵接缘(52)之间的距离被选择成使得所述密封件(56)以限定的方式被压缩。
2.根据权利要求1所述的声音产生装置(14)，其特征在于，所述中央壳体部(24)包括环形凸缘部(45)，所述抵接缘(52)和密封件(56)以及螺栓(38)布置在所述环形凸缘部(45)上，在所述环形凸缘部(45)的内部设置有开口(46)，以用于使由所述扬声器(30)产生的声音穿过。
3.根据权利要求2所述的声音产生装置(14)，其特征在于，所述环形凸缘部的外圆周上的所述中央壳体部(24)至少部分地设计成漏斗状或截锥状。
4.根据权利要求2所述的声音产生装置(14)，其特征在于，在所述开口(46)的区域中，所述环形凸缘部(45)具有轴向成角度的开口边缘(48)。
5.根据权利要求1所述的声音产生装置(14)，其特征在于，所述中央壳体部(24)在一侧与上壳体部(22)连接，并且在相对的一侧与底壳体部(26)连接。
6.根据权利要求5所述的声音产生装置(14)，其特征在于，所述底壳体部(26)具有侧向声音出口开口(28)，所述底壳体部(26)通过所述侧向声音出口开口(28)连接至排气输送管道(20)。
7.根据权利要求1所述的声音产生装置(14)，其特征在于，所述中央壳体部(24)突出到所述壳体(21)的内部中，并且形成子空间(32，34)之间的分隔壁的一部分。
8.根据权利要求1所述的声音产生装置(14)，其特征在于，所述中央壳体部从外径向抵接表面的直径的改变是通过所述中央壳体部的截锥状部(44)实现的。
9.根据权利要求1所述的声音产生装置(14)，其特征在于，所述扬声器(30)经由所述抵接缘(52)抵靠于所述壳体(21)。
10.根据权利要求1所述的声音产生装置(14)，其特征在于，所述抵接缘(52)和所述密封缘(54)形成在扬声器篮架(43)的一部分上或壳体部的一部分上。
11.根据权利要求1所述的声音产生装置(14)，其特征在于，所述扬声器(30)借助于被焊接至所述壳体(21)或被焊接至所述扬声器(30)的螺栓(38)旋拧至所述壳体(21)，并且所述螺栓(38)各自穿过布置在所述扬声器(30)上或布置在所述壳体(21)上的孔(42)并且被固定在所述孔(42)中。
12.根据权利要求11所述的声音产生装置(14)，其特征在于，所述孔(42)径向地布置在所述密封缘(54)与所述抵接缘(52)之间，以及/或者其特征在于，所述螺栓(38)径向地布置在所述壳体(21)与所述扬声器(30)轴向地间隔开的区域中。
13.根据权利要求6所述的声音产生装置(14)，其特征在于，所述抵接缘(52)和/或所述密封缘(54)具有大致周向封闭的几何形状，以及/或者其特征在于，所述密封缘(54)在沿所述扬声器的中心轴线(36)的方向观察时径向地位于所述抵接缘(52)内。
14.根据权利要求1所述的声音产生装置(14)，其特征在于，所述抵接缘(52)不是周向地延伸，而是仅在所述螺栓周围的区域中抵靠于所述壳体(21)。
15.根据权利要求1所述的声音产生装置(14)，其特征在于，所述抵接缘(52)在所述螺栓周围的弧形部分上抵靠于所述壳体(21)。
16.根据权利要求1所述的声音产生装置(14)，其特征在于，密封件(56)和所述抵接缘(52)抵靠于共用的平坦对接表面。
17.根据权利要求13所述的声音产生装置(14)，其特征在于，在所述中心轴线(36)的方向上，所述抵接缘(52)位于与所述声音出口开口相交的径向平面中。
18.一种车辆的内燃发动机的具有根据权利要求1所述的声音产生装置(14)的排气系统(10)，所述声音产生装置(14)连接至排气输送管道(20)。
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