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DE10149169C1 - Schallwandlerkopf und diesen umfassenden Schallwandler, insbesondere für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Schallwandlerkopf und diesen umfassenden Schallwandler, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

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Publication number
DE10149169C1
DE10149169C1 DE10149169A DE10149169A DE10149169C1 DE 10149169 C1 DE10149169 C1 DE 10149169C1 DE 10149169 A DE10149169 A DE 10149169A DE 10149169 A DE10149169 A DE 10149169A DE 10149169 C1 DE10149169 C1 DE 10149169C1
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DE
Germany
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membrane
transducer head
head according
section
chamber
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DE10149169A
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English (en)
Inventor
Anton Wolf
Josef Hohmann
Ralf Sticher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WOCO INDUSTRIETECHNIK GMBH, 63628 BAD SODEN-SALMUENSTER
Original Assignee
Woco Franz Josef Wolf and Co GmbH
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Publication date
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Priority to DE50202339T priority patent/DE50202339D1/de
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schallwandlerkopf, mit mindestens einer Einlaßöffnung (5) für eine Zufuhrleitung, mindestens einer ersten Membran (13, 13', 13'') und mindestens einem Schallabstrahlungsbereich (9) in einem Gehäuse (3), wobei eine im wesentlichen luftdichte Trennwand (7), mittels der das Gehäuse (3) in zumindest zwei Abschnitte unterteilt ist, wobei der erste Abschnitt mit der Einlaßöffnung (5) und der zweite Abschnitt mit dem Schallabstrahlungsbereich (9) in Wirkverbindung steht, die erste Membran (13, 13', 13'') in dem ersten Abschnitt angeordnet ist und denselben in eine erste (15) und eine zweite Kammer (17) unterteilt, eine Druckausgleichseinrichtung (19, 21, 63) zwischen der ersten (15) und der zweiten Kammer (17), ein Pulsationsumwandlungsglied (31, 31', 41), das zumindest teilweise in dem zweiten Abschnitt bereichsweise bewegbar angeordnet ist, und eine Übertragungseinrichtung (25, 25', 49, 51, 59, 61) zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt zur Übertragung von Schwingungen der ersten Membran (13, 13', 13'') auf das Pulsationsumwandlungsglied (31, 31', 41); sowie einen Schallwandler in einem Abgas- und/oder Ansaugbereich einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einem Schallwandlerkopf (1, 1', 1'', 1''') nach der vorliegenden Erfindung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schallwandlerkopf, mit mindestens einer Einlaßöff­ nung für eine Zufuhrleitung, mindestens einer ersten Membran und mindestens einem Schall­ abstrahlungsbereich in einem Gehäuse, und einen Schallwandler in einem Abgas- und/oder Ansaugbereich einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit solch ei­ nem Schallwandlerkopf.
Beispielsweise aus der DE 199 22 216 A1 ist ein gattungsgemäßer Schallwandlerkopf, als Teil einer Schallübertragungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt. Durch die Schal­ lübertragungsvorrichtung wird erreicht, daß eine gezielte Schallübertragung von einem An­ saugtrakt einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges zu einem Innenraum des Kraftfahr­ zeugs erreicht wird. Um eine Verbesserung der Schallabstrahlleistung zu erzielen, wird der Einsatz eines Übertragungskörpers vorgeschlagen, der einen λ/2-Resonator umfaßt. Bevor­ zugt ist dabei die Ausgangsseite dieses λ/2-Resonators mit einer Membran verschlossen.
Ferner ist in der nicht vorveröffentlichten DE 100 15 697 der Anmelderin ein Schallwandler für Abgaspulsationen beschrieben. Dieser Schallwandler ist der Abgasanlage einer Brenn­ kraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, zugeordnet und umfaßt einen gattungs­ gemäßen Schallwandlerkopf, über den, basierend auf den Abgaspulsationen, Luftschall zu­ mindest in den Raum der Brennkraftmaschine abstrahlbar ist. Dieser Schallwandlerkopf kann verschiedene Geometrien aufweisen und umfaßt eine Membran.
Nachteilig bei den gattungsgemäßen Schallwandlerköpfen ist jedoch, daß bei hohen statischen Luftdrücken innerhalb des Schallwandlerkopfes eine Verspannung der Membran auftreten und damit eine Schallabstrahlung behindert werden kann.
Für Kondensatormikrophone sind Doppelmembransysteme bekannt, siehe die DE 197 15 365 A1. Ein entsprechendes Kondensatormikrophon umfaßt dabei eine erste Membran, welche an eine Gegenelektrode zur Abtastung von Schwingungen der ersten Membran gekoppelt ist, und oberhalb der ersten Membran eine zweite Membran, durch welche ein wirkungsvoller Schutz gegen das Eindringen von Schweiß in das Mikrophon erreicht werden soll. Nachteilig bei diesem Kondensatormikrophon ist jedoch, daß der Abstand zwischen den beiden Membranen sehr klein gehalten werden muß, um eine ausreichende Übertragungswirkung von der zweiten auf die erste Membran zu erzielen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den gattungsgemäßen Schallwandlerkopf derart weiterzuentwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere in möglichst großen Druckbereichen eine optimierte Schallabstrahlung ermög­ licht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine im wesentlichen luftdichte Trennwand, mittels der das Gehäuse in zumindest zwei Abschnitte unterteilt ist, wobei der erste Abschnitt mit der Einlaßöffnung und der zweite Abschnitt mit der Auslaßöffnung in Wirkverbindung steht, die erste Membran in dem ersten Abschnitt angeordnet ist und densel­ ben in eine erste und eine zweite Kammer unterteilt, eine Druckausgleichseinrichtung zwi­ schen der ersten und der zweiten Kammer, ein Pulsationsumwandlungsglied, das zumindest teilweise in dem zweiten Abschnitt zumindest bereichsweise bewegbar angeordnet ist, und eine Übertragungseinrichtung zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt zur Übertragung von Schwingungen der ersten Membran auf das Pulsationsumwandlungsglied.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Druckausgleichseinrichtung zumindest eine Verbin­ dungsöffnung in der ersten Membran, in einem mit der ersten Membran und der Übertra­ gungseinrichtung in Wirkverbindung stehenden Verbindungsglied und/oder zwischen der ersten Membran und dem Gehäuse und/oder einen Bypass umfaßt.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Druckausgleichseinrichtung zumindest ein, vorzugs­ weise in seinen Dämpfungseigenschaften einstellbares, Dämpfungselement, insbesondere in Form einer variablen Querschnittsverringerung, eines Labyrinths und/oder eines porösen Materials, wie Schaumstoff, Eisenwolle und/oder dergleichen, umfaßt.
Erfindungsgemäß wird auch vorgeschlagen, daß die geometrischen Abmessungen des ersten Abschnitts, insbesondere der ersten und/oder zweiten Kammer, der Einlaßöffnung, der Zu­ fuhrleitung und/oder des zweiten Abschnitts, insbesondere des Schallabstrahlungsbereichs, vorzugsweise während eines Betriebs des Schallwandlerkopfes, veränderbar ist bzw. sind.
Dabei ist vorgesehen, daß der Schallabstrahlungsbereich im wesentlichen hornförmig ist.
Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Pulsationsumwandlungsglied zumindest eine zweite Membran, welche den zweiten Abschnitt in eine dritte und vierte Kammer unterteilt, und/oder zumindest einen Körperschallerzeuger, insbesondere umfassend einen Stößel, zur mechanischen Anregung eines zumindest teilweise im Schallabstrahlungsbereich angeordne­ ten Körpers, insbesondere umfaßt von dem Gehäuse, umfaßt.
Die Erfindung ist auch dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung zumindest ein, insbesondere starres, mechanisches, elektromechanisches und/oder magnetomechanisches Koppelelement und/oder zumindest eine Positioniereinrichtung, umfaßt.
Dabei kann vorgesehen sein, daß zumindest eine Dichtungseinrichtung, vorzugsweise in Form eines Simerrings, zur Lagerung und Durchführung des Koppelelements.
Bei den vorgenannten Alternativen kann erfindungsgemäß das elektromechanische Koppele­ lement zumindest eine, vorzugsweise elektromagnetische, Abtasteinrichtung, zur Abtastung der Schwingungen der ersten Membran und eine, vorzugsweise elektromagnetische, Antriebs­ einrichtung zum Antrieb des Pulsationsumwandlungsglieds umfassen.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Positioniereinrichtung zumindest ein Federelement in der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Kammer umfaßt und/oder während eines Betrie­ bes des Schallwandlerkopfes steuerbar und/oder regelbar ist.
Die vorliegende Erfindung ist vorteilhafterweise dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Schallabstrahlcharakterisken, insbesondere in Wirkverbindung mit der Trennwand, der ersten Membran, dem Dämpfungs­ element, dem Pulsationsumwandlungsglied, einem Signalgeber für zumindest ein weiteres die Schallabstrahlungscharakteristik beeinflussendes externes Signal und/oder der Übertragungs­ einrichtung.
Dabei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die erste und/oder zweite Membran ein Elastomer, ein Verstärkungsgewebe, einen Kunststoff und/oder ein Blech umfaßt bzw. umfas­ sen.
Ferner kann auch vorgesehen sein, daß die erste und/oder zweite Membran unterschiedliche Membranstärken, unterschiedliche Flexibilitäten und/oder unterschiedliche Formen aufweist bzw. aufweisen, vorzugsweise zum Bereitstellen eines steiferen Mittelbereichs und eines fle­ xibleren Randbereichs.
Schließlich wird auch vorgeschlagen, daß die Vorspannung der ersten und/oder zweiten Membran und/oder die Größe zumindest eines schwingungsfähigen Bereichs der ersten und/oder zweiten Membran, insbesondere während des Betriebs des Schallwandlerkopfes, steuerbar und/oder regelbar ist bzw. sind.
Mit der Erfindung wird ferner ein Schallwandler in einem Abgas- und/oder Ansaugbereich einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einem Schallwandlerkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, vorgeschlagen.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß ein Schallwandlerkopf so ausgeführt werden kann, daß einerseits insbesondere Abgaspulsationen einer Brennkraft­ maschine eines Kraftfahrzeugs in Schwingungen in einem im wesentlichen abgeschlossenen Raum umgewandelt werden und andererseits eine Funktionstüchtigkeit auch bei beispielswei­ se statischen Drücken von 0,5 bis 1 bar gewährleistet ist, indem eine Anregungsmembran entweder mit einer Schallabstrahlungsmembran oder einem Körperschallerreger unter Druck­ ausgleich gekoppelt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschrei­ bung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft anhand schematischer Zeichnungen erläutert sind. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schallwandlerkopfes;
Fig. 2 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schallwandlerkopfes;
Fig. 3 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schallwandlerkopfes; und
Fig. 4 eine Schnittansicht einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schallwandlerkopfes.
In Fig. 1 ist ein erster erfindungsgemäßer Schallwandlerkopf 1 mit einem Gehäuse 3 darge­ stellt, daß eine Einlaßöffnung 5 aufweist, welche mit einer nicht dargestellten Zufuhrleitung zur Zuführung von Pulsationen, insbesondere Ansaug- und/oder Abgaspulsationen einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, verbunden ist. Innerhalb des Gehäuses 3 ist eine Trennwand 7 angeordnet, welche das Innere des Schallwandlerkopfs 1 in einen der Einlaßöff­ nung 5 zugewandten ersten Abschnitt und einen einem Schallabstrahlungsbereich 9 zuge­ wandten zweiten Abschnitt unterteilt. Um eine verbesserte Schallabstrahlung des Schall­ wandlerkopfes 1 zu erreichen, ist das Gehäuse 3 im Schallabstrahlungsbereich 9 in Form ei­ nes Horns 11 ausgestaltet. In dem der Einlaßöffnung 5 zugewandten ersten Abschnitt des Schallwandlerkopfes 1 ist eine Anregungsmembran 13 angeordnet, welche den ersten Ab­ schnitt wiederum in zwei Kammern 15 und 17 unterteilt, und zwar luftdicht voneinander ge­ trennt. Jedoch weist der Schallwandlerkopf 1 ein Verbindungsrohr 19 auf, welches die Kam­ mern 15 und 17 so miteinander verbindet, daß stets ein statischer Druckausgleich zwischen diesen beiden Kammern erfolgt. Zu diesem Zweck umfaßt das Verbindungsrohr 19 auch ein Dämpfungselement 21, beispielsweise in Form einer verstellbaren Querschnittsverengung des Verbindungsrohrs 19, durch das sichergestellt wird, daß hochfrequente Druckschwankungen aufgrund von über die Einlaßöffnung 5 dem Schallwandlerkopf 1 zugeführten Pulsationen jedoch nicht über das Verbindungsrohr 19 übertragen werden. Die Anregungsmembran 13 steht in ihrem zentralen Bereich über ein Verbindungsglied, nämlich in Form eines Mitteltellers 23, mit einer starren Koppelstange 25 in Wirkverbindung. Diese Koppelstange 25 ist über eine Dichtvorrichtung in Form eines Simerrings 27 durch die Trennwand 7 reibungsfrei ge­ führt, um eine luftdichte Abtrennung des ersten Abschnitts von dem zweiten Abschnitt si­ cherzustellen. Der zweite Abschnitt ist zudem durch eine Schallabstrahlungsmembran 31 in die zwei Kammern 29 und 33 unterteilt. Die Schallabstrahlungsmembran 31 weist, wie die Anregungsmembran 13, einen Mittelteller 35 auf, der mit der Koppelstange 25 verbunden ist. Die beiden Membranen 13 und 31 werden über Positioniereinrichtungen in Form von Fe­ derelementen 37 und 39 in einer vorherbestimmten Nullage gehalten.
Zur Schallabstrahlung durch den Schallwandlerkopf 1 werden zunächst über die Einlaßöff­ nung 5 Pulsationen in die erste Kammer 15 eingeleitet. Die in die erste Kammer 15 einge­ führten Pulsationen erzwingen eine Auslenkung der Anregungsmembran 13 aus ihrer Nullage und eine Schwingung derselben. Den Pulsationen überlagerte niederfrequente Druckschwan­ kungen, insbesondere statische Druckunterschiede, werden über das Verbindungsrohr 19 zwi­ schen der ersten und zweiten Kammer 15 und 17 ausgeglichen. Dadurch wird eine Verspan­ nung der Anregungsmembran 13 verhindert. Durch das Dämpfungselement 21 wird ferner erreicht, daß hochfrequente Druckveränderungen nicht aus der ersten Kammer 15 an die zweite Kammer 17 weitergeleitet werden. Die Schwingungen der Anregungsmembran 13 werden über den Mittelteller 23 auf die Koppelstange 25 übertragen, wodurch die Schallab­ strahlungsmembran 31 in Schwingung versetzt wird und somit die gewünschte Schallab­ strahlung erfolgt.
Somit wird durch den erfindungsgemäßen Schallwandlerkopf 1 erreicht, daß eine ungehin­ derte Schallabstrahlung unabhängig von niederfrequenten Druckschwankungen erfolgt. Fer­ ner kann eine Verbindung der Einlaßöffnung 5 mit der umgebenden Atmosphäre, wie sie zur Abstrahlung von Abgaspulsationen unerwünscht ist, vermieden werden.
Die Schallabstrahlcharakteristiken des Schallwandlerkopfs 1 können auf verschiedene Weisen den dem Schallwandlerkopf 1 zugeführten Pulsationen angepaßt werden. So kann beispiels­ weise über die Form des Schallabstrahlungsbereichs 9 die gewünschten Abstrahlcharakteristik variiert werden. Ferner kann die Schwingung der Membranen 13 und 31 insbesondere über eine Einstellung des Dämpfungselements 21, der Federelemente 37 und/oder 39 und der Vor­ spannung der Membranen 13 und/oder 31 variiert werden. Eine Einstellung des Volumens insbesondere in der ersten Kammer 15 und der nicht dargestellten Zufuhrleitung kann unter Bildung eines Helmholtz-Resonators stattfinden.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schallwandlerkopfes 1' dargestellt. Identische Elemente des Schallwandlerkopfes 1' von Fig. 2 im Vergleich zum Schallwandlerkopf 1 von Fig. 1 weisen die gleichen Bezugszeichen auf. Im Gegensatz zum Schallwandlerkopf 1 der Fig. 1 umfaßt der Schallwandlerkopf 1' der Fig. 2 eine Anre­ gungsmembran 13' und eine Schallabstrahlungsmembran 31', die Bereiche unterschiedlicher Flexibilität aufweisen. Die Anregungsmembran 13' weist nämlich einen Randbereich 13'a auf, der im Vergleich zum Mittelbereich 13'b eine höhere Flexibilität aufweist. Analog weist die Schallabstrahlungsmembran 31' einen Randbereich 31'a auf, welcher eine größere Flexibilität, als ihr Mittelbereich 31'b aufweist. Diese Ausführungsform der Membranen 13' und 31' er­ möglicht es, die Schallabstrahlungscharakteristiken des Schallwandlerkopfs 1', neben der Veränderung der Vorspannung der Membranen 13' und 31', durch Veränderung der Größe der Bereiche unterschiedlicher Flexibilität und/oder der Flexibilitätsdifferenz einzustellen.
Ein erfindungsgemäßer Schallwandlerkopf muß jedoch nicht ein Doppelmembransystem um­ fassen, sondern kann anstelle einer akustisch aktiven Schallabstrahlungsmembran einen Kör­ perschallerreger aufweisen. Eine solche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schall­ wandlerkopfs 1" ist in Fig. 3 dargestellt. Gleiche Elemente des Schallwandlerkopfs 1" von Fig. 3 im Vergleich zu den Schallwandlerköpfen 1 und 1' der Fig. 1 und 2 tragen die gleichen Bezugszeichen. Bei dem Schallwandlerkopf 1" ist die Koppelstange 25' einerseits mit dem Mittelteller 23 der Anregungsmembran 13' verbunden, jedoch befindet sich am obe­ ren Ende der Koppelstange 25' ein Stößel 41. Der Schallwandlerkopf 1" ist darüber hinaus über Verbindungselemente 43 mit einem Körper 45 verbunden, so daß über die Einlaßöffnung 5 zugeführte Pulsationen zu Schwingungen der Anregungsmembran 13' und schließlich zu Aufschlägen des Stößels 41 auf den Körper 45 führt, wodurch der Körper zur Abstrahlung von Schallwellen angeregt wird. Bei einer geeigneten Ausführung der Verbindungselemente 43 dient die vierte Kammer 47 zwischen dem Körper 45 und der Trennwand 7 als Resonanz­ körper, so daß über die Bemessung dieser Kammer 47 die Charakteristiken des durch den Körper 45 erzeugten Schalls verändert werden können.
In Fig. 4 ist eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schallwandlerkopfs 1''' dargestellt. Im Gegensatz zu den in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schallwandlerkopfs wird dabei eine Übertragung der Schwingungen der Anregungsmembran 13" auf die Schallabstrahlungsmembran 31 elektromechanisch durchge­ führt. Dazu ist der Mittelteller 23 der Anregungsmembran 13" über eine Stange 49 mit einer elektromagnetomechanischen Abtasteinrichtung 51, welche beispielsweise ein piezo­ elektrisches Element umfaßt, verbunden. Die von der Abtasteinrichtung 51 aufgenommenen Signale werden über eine Leitung 53 an eine Regeleinrichtung 55 weitergeleitet. Diese Rege­ leinrichtung 55 ist über eine Leitung 57 mit einer Antriebseinrichtung 59 verbunden. Die An­ triebseinrichtung 59 ist über eine Stange 61 mit dem Mittelteller 35 der Schallabstrahlungs­ membran 31 verbunden. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen des erfin­ dungsgemäßen Schallwandlerkopfs wird der Druckausgleich zwischen den durch die Anre­ gungsmembran 13" voneinander getrennten Kammern 15 und 17 im Schallwandlerkopf 1''' von Fig. 4 durch Öffnungen 63 in der Anregungsmembran 13" erreicht. Die Öffnungen 63 sind mit einem nicht dargestellten Dämpfungselement in Form von Schaumstoff ausgefüllt. Durch diesen Schaumstoff wird erreicht, daß nur niederfrequente Druckschwankungen durch die Öffnungen 63 übertragen werden, nicht jedoch hochfrequente Schwankungen.
Eine Schwingung der Anregungsmembran 13" des Schallwandlerkopfes 1''' von Fig. 4 führt dazu, daß Schwingungssignale über die Abtasteinrichtung 51 an die Regeleinrichtung 55 weitergeleitet werden. In Abhängigkeit von der gewünschten Schallabstrahlcharakteristik werden die Schwingungssignale in der Regeleinrichtung 55 so bearbeitet, daß durch an die Antriebseinrichtung 59 abgegebenen Signale eine gewünschte Schwingung der Schallab­ strahlungsmembran 31 erzielt wird. Darüber hinaus ist vorgesehen, daß der Regeleinrichtung 55 über eine Leitung 65 weitere Signale zugeführt werden, welche die an die Antriebseinrichtung 59 abgegebenen Signale beeinflussen. Diese Signale führen dazu, daß verschiedene Umgebungsparameter, wie z. B. bei Verwendung des Schallwandlerkopfs 1''' in einem Kraft­ fahrzeug, die Drehzahl der Brennkraftmaschine, die Gaspedalstellung oder die Art des einge­ legten Ganges die Signale, welche an die Antriebseinrichtung 59 geleitet werden, beeinflus­ sen.
Es wird also erfindungsgemäß erstmals ein Schallwandlerkopf bereitgestellt, welcher eine ungehinderte Schallabstrahlung bei unterschiedlichen statischen Drücken ermöglicht und in vielfältiger Weise auf eine gewünschte Abstrahlcharakteristik abgestimmt werden kann.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offen­ barten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombi­ nation für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen we­ sentlich sein.
Bezugszeichenliste
1
,
1
',
1
''',
1
''' Schallwandlerkopf
3
Gehäuse
5
Einlaßöffnung
7
Trennwand
9
Schallabstrahlungsbereich
11
Horn
13
,
13
',
13
" Anregungsmembran
13'a Randbereich
13'b Mittelbereich
15
,
17
Kammer
19
Verbindungsrohr
21
Dämpfungselement
23
Mittelteller
25
,
25
' Koppelstange
27
Simerring
29
Kammer
31
,
31
' Schallabtrahlungsmembran
31'a Randbereich
31'b Mittelbereich
33
Kammer
35
Mittelteller
37
Federelement
39
Federelement
41
Stößel
43
Verbindungselemente
45
Körper
47
Kammer
49
Stange
51
Abtasteinrichtung
53
Leitung
55
Regeleinrichtung
57
Leitung
59
Antriebseinrichtung
61
Stange
63
Öffnung
65
Leitung

Claims (15)

1. Schallwandlerkopf, mit mindestens einer Einlaßöffnung (5) für eine Zufuhrleitung, min­ destens einer ersten Membran (13, 13', 13") und mindestens einem Schallabstrahlungsbe­ reich (9) in einem Gehäuse (3), gekennzeichnet durch
eine im wesentlichen luftdichte Trennwand (7), mittels der das Gehäuse (3) in zumindest zwei Abschnitte unterteilt ist, wobei der erste Abschnitt mit der Einlaßöffnung (5) und der zweite Abschnitt mit dem Schallabstrahlungsbereich (9) in Wirkverbindung steht, die er­ ste Membran (13, 13', 13") in dem ersten Abschnitt angeordnet ist und denselben in eine eiste (15) und eine zweite Kammer (17) unterteilt,
eine Druckausgleichseinrichtung (19, 21, 63) zwischen der ersten (15) und der zweiten Kammer (17), ein Pulsationsumwandlungsglied (31, 31', 41), das zumindest teilweise in dem zweiten Abschnitt zumindest bereichsweise bewegbar angeordnet ist, und
eine Übertragungseinrichtung (25, 25', 49, 51, 59, 61) zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt zur Übertragung von Schwingungen der ersten Membran (13, 13', 13") auf das Pulsationsumwandlungsglied (31, 31', 41).
2. Schallwandlerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichseinrichtung zumindest eine Verbindungsöffnung (63) in der ersten Membran (13"), in einem mit der ersten Membran (13, 13', 13") und der Übertragungsein­ richtung (25, 25', 49, 51) in Wirkverbindung stehenden Verbindungsglied (23) und/oder zwischen der ersten Membran (13, 13', 13") und dem Gehäuse (3) und/oder einen Bypass (19, 21) umfaßt.
3. Schallwandlerkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichseinrichtung zumindest ein, vorzugsweise in seinen Dämpfungseigen­ schaften einstellbares, Dämpfungselement (21), insbesondere in Form einer variablen Querschnittsverringerung, eines Labyrinths und/oder eines porösen Materials, wie Schaumstoff, Eisenwolle und/oder dergleichen, umfaßt.
4. Schallwandlerkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geometrischen Abmessungen des ersten Abschnitts, insbesondere der ersten (15) und/oder zweiten Kammer (17), der Einlaßöffnung (5), der Zufuhrleitung und/oder des zweiten Abschnitts, insbesondere des Schallabstrahlungsbereichs (9), vorzugsweise wäh­ rend eines Betriebs des Schallwandlerkopfes (1, 1', 1", 1'''), veränderbar ist bzw. sind.
5. Schallwandlerkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallabstrahlungsbereich (9) im wesentlichen hornförmig (11) ist.
6. Schallwandlerkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulsationsumwandlungsglied zumindest eine zweite Membran (31, 31"), welche den zweiten Abschnitt in eine dritte (29) und vierte Kammer (33) unterteilt, und/oder zumin­ dest einen Körperschallerzeuger, insbesondere umfassend einen Stößel (41), zur mecha­ nischen Anregung eines zumindest teilweise im Schallabstrahlungsbereich (9) angeord­ neten Körpers (45), insbesondere umfaßt von dem Gehäuse (3), umfaßt.
7. Schallwandlerkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung zumindest ein, insbesondere starres (25, 25'), mechanisches, elektromechanisches (49, 51, 59, 61) und/oder magnetomechanisches Koppelelement und/oder zumindest eine Positioniereinrichtung (37, 39), umfaßt.
8. Schallwandlerkopf nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch zumindest eine Dichtungseinrichtung, vorzugsweise in Form eines Simerrings (27), zur Lagerung und Durchführung des Koppelelements (25, 25').
9. Schallwandlerkopf nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromechanische Koppelelement zumindest eine, vorzugsweise elektromagneti­ sche, Abtasteinrichtung (51), zur Abtastung der Schwingungen der ersten Membran (13") und eine, vorzugsweise elektromagnetische, Antriebseinrichtung (59) zum Antrieb des Pulsationsumwandlungsglieds (31) umfaßt.
10. Schallwandlerkopf nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung zumindest ein Federelement (37, 39) in der ersten (15), zweiten (17), dritten (29) und/oder vierten Kammer (33) umfaßt und/oder während eines Betrie­ bes des Schallwandlerkopfes (1, 1', 1", 1''') steuerbar und/oder regelbar ist.
11. Schallwandlerkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (55) zum Steuern und/oder Regeln der Schallab­ strahlcharakterisken, insbesondere in Wirkverbindung mit der Trennwand (7), der ersten Membran (13, 13', 13"), dem Dämpfungselement (21), dem Pulsationsumwandlungsglied (31, 31', 41), einem Signalgeber für zumindest ein weiteres die Schallabstrahlungscha­ rakteristik beeinflussendes externes Signal und/oder der Übertragungseinrichtung (25, 25', 49, 51, 59, 61).
12. Schallwandlerkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (13, 13', 13") und/oder zweite Membran (31, 31') ein Elastomer, ein Verstär­ kungsgewebe, einen Kunststoff und/oder ein Blech umfaßt bzw. umfassen.
13. Schallwandlerkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (13, 13', 13") und/oder zweite Membran (31, 31') unterschiedliche Membran­ stärken, unterschiedliche Flexibilitäten und/oder unterschiedliche Formen aufweist bzw. aufweisen, vorzugsweise zum Bereitstellen eines steiferen Mittelbereichs (13'b, 31'b) und eines flexibleren Randbereichs (13'a, 13'b).
14. Schallwandlerkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der ersten (13, 13', 13") und/oder zweiten Membran (31, 31') und/oder die Größe zumindest eines schwingungsfähigen Bereichs der ersten (13, 13', 13") und/oder zweiten Membran (31, 31'), insbesondere während des Betriebs des Schall­ wandlerkopfes (1, 1', 1", 1'''), steuerbar und/oder regelbar ist bzw. sind.
15. Schallwandler in einem Abgas- und/oder Ansaugbereich einer Brennkraftmaschine, ins­ besondere eines Kraftfahrzeuges, mit einem Schallwandlerkopf (1, 1', 1", 1''') nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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