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WO2018069063A1 - Schallabsorber, hohlraum und fahrzeug, sowie verwendung eines schallabsorbers - Google Patents

Schallabsorber, hohlraum und fahrzeug, sowie verwendung eines schallabsorbers Download PDF

Info

Publication number
WO2018069063A1
WO2018069063A1 PCT/EP2017/074747 EP2017074747W WO2018069063A1 WO 2018069063 A1 WO2018069063 A1 WO 2018069063A1 EP 2017074747 W EP2017074747 W EP 2017074747W WO 2018069063 A1 WO2018069063 A1 WO 2018069063A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cavity
absorber
sound
sound absorber
vehicle
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/074747
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norman Gerkinsmeyer
Original Assignee
Norman Gerkinsmeyer
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Norman Gerkinsmeyer filed Critical Norman Gerkinsmeyer
Publication of WO2018069063A1 publication Critical patent/WO2018069063A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/172—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
    • H04R1/021—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein incorporating only one transducer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/28—Transducer mountings or enclosures modified by provision of mechanical or acoustic impedances, e.g. resonator, damping means
    • H04R1/2869—Reduction of undesired resonances, i.e. standing waves within enclosure, or of undesired vibrations, i.e. of the enclosure itself
    • H04R1/2876—Reduction of undesired resonances, i.e. standing waves within enclosure, or of undesired vibrations, i.e. of the enclosure itself by means of damping material, e.g. as cladding
    • H04R1/288—Reduction of undesired resonances, i.e. standing waves within enclosure, or of undesired vibrations, i.e. of the enclosure itself by means of damping material, e.g. as cladding for loudspeaker transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/13—Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles

Definitions

  • the invention relates to a sound absorber for use in vehicles, at least having at least one
  • the invention relates to a
  • Cavity of a vehicle for mounting at least one speaker for sonicating a passenger compartment wherein the cavity of a plurality of interconnected and different, hollow chambers in the vehicle body
  • Vehicle body including bodywork, chassis,
  • Either these cavities are composed of several, interconnected, hollow chambers in the lower part of the vehicle and / or there are other attachments, usually made of plastic, mounted to the required
  • Speaker volume to form it Coupled to this cavity, the speakers are usually called so-called
  • the existing cavity is usually no optimal space for the speaker, since it is formed of several, different sizes and partially connected via small bottlenecks, hollow chambers and often these chambers are not tight, as these cavities are at risk of corrosion and moisture major Condensation must be ventilated to prevent mold.
  • An additional problem is that even with an optimum cavity or volume disadvantageous sound effects, such as standing waves,
  • Distortions, reflections, modes and resonances, etc., of the speaker sound can form. Especially in the
  • Speakers such as smaller middle or midrange tweeters or fullrange speakers makes it almost impossible.
  • the document DE 10 2012 003 769 B3 describes a sound absorber for a motor vehicle with a
  • connection channel connects the
  • Passenger compartment still arranged directly on the cavity, but connected via the pipe to the passenger compartment. That is, the sound of the speaker is over the
  • Absorber volume which interacts via a connecting channel with a composite cavity of the vehicle or is in resonance and thus frequency-dependent acts as a bandpass filter and thus absorbs the sound effects at least in part.
  • the cavity of the vehicle can be made up of several individual and different sizes
  • geometric dimensions of the connecting channel in particular of the length and the cross-sectional area of the channel, as well as the volume of the absorber. Good changes in the effect of the sound absorber can be obtained by changing the
  • Ratio of channel length to cross-sectional area and / or channel length to absorber volume A rule of thumb
  • Absorption frequency range can be lowered by a larger volume absorber is used and the channel longer
  • Connection channel to be changed.
  • the absorber volume causes the feed to absorb the sound, while in an arrangement in the connecting channel the
  • Material in motor vehicles, air and water vehicles is mainly metal wool, such as fine stainless steel wool, as these neither burn, corrode or outgas nor moisture can hold and ensures good ventilation and dehydration of the cavities.
  • metal wool such as fine stainless steel wool
  • Sound absorber acts as a bandpass filter to a certain absorption frequency. This gives a much more straightforward frequency response, especially in the lower octaves of the frequency band. This is particularly advantageous in the bass range of bass speakers.
  • a sound absorber for use in vehicles, in particular in motor vehicles, aircraft and watercraft, comprising at least one
  • At least one connecting channel which connects the at least one absorber volume with a cavity in which there is at least one speaker for direct sonication of a passenger compartment, said at least one speaker is disposed directly on the passenger compartment, so that the back of the at least one speaker protrudes into the cavity.
  • the sound absorber has only one connecting channel between the absorber volume and the cavity. In other embodiments, more than one connection channel, for example, two or more
  • the connecting channels preferably have different lengths and / or different cross-sectional areas, both in terms of shape and size.
  • a preferred embodiment provides that the length of the at least one connecting channel is greater than the sum of the wall thicknesses of a housing of the
  • connection channel is not just a hole in the housing walls of the absorber volume and cavity. Accordingly, it is further preferred that the
  • Absorber volume and / or the cavity protrudes or a supernatant is formed. If the connection channel is in the cavity over, this has the advantage that it takes away no volume or space in the absorber volume, as this has a disturbing effect on the absorption effect of the sound absorber.
  • the sound absorber inherently has a certain
  • Sound absorber designed such that it at least reduced in connection with the cavity at least one negative sound effect in the passenger compartment and / or in the cavity or extinguished.
  • the sound absorber thus has a frequency-dependent absorption behavior.
  • the absorption frequency range is particular
  • the absorption frequency range is also dependent on the number, type and shape of the cavity forming chambers. If the sound absorber, for example, a frequency of about
  • a feedstock is provided, which in the at least one absorber volume and / or in the
  • At least one connecting channel is introduced and thus at least partially fills these components.
  • Feedstock are preferably porous
  • Sound-absorbing substances with continuous, open pores ie open-pored materials.
  • materials such as melamine resin foam, mineral fiber plates, nonwoven, in particular polyester nonwoven, or non-corrodible metal wool, such as Example stainless steel wool, used.
  • non-combustible materials particularly advantageous is the use of non-combustible materials.
  • Material is formed as the housing of the cavity, for example made of plastic.
  • the sound absorber as an independent, to the cavity
  • the sound absorber can be welded, unscrewed or flanged to the housing of the cavity.
  • the invention further relates to a cavity of a
  • Vehicle in particular a force, air or
  • Cavity and / or the passenger compartment is connected and there resulting negative sound effects, such as room resonances,
  • the cavity of the vehicle is in one
  • Embodiment of several, interconnected and optionally different chambers in the vehicle body together includes cavities of the ground-level components of the vehicle, the body, etc. Often, these chambers are connected to each other via bottlenecks. In the cavity and in the passenger compartment caused by the non-optimal shape of the chambers, their compounds and thus the cavity negative sound effects such as
  • the cavity is formed only of a single chamber.
  • the cavity uses the volume of the absorber.
  • the sound absorber according to the invention is designed such that it is suitable for certain sound frequency ranges
  • the at least one sound absorber is arranged in the same chamber as the at least one loudspeaker.
  • the loudspeakers are mounted in the chamber, ie the back of the loudspeaker protrudes into the chamber.
  • the invention relates to a vehicle, in particular a motor vehicle, aircraft or watercraft, at least comprising a cavity and at least one loudspeaker, wherein the cavity is formed as described above.
  • the at least one loudspeaker is a bass loudspeaker.
  • the sound effects have a particularly adverse effect on the
  • the invention relates to the use of a
  • Sound absorber in a vehicle wherein the sound absorber in the cavity and / or in the passenger compartment resulting negative sound effects there at least partially absorbed.
  • the invention also relates to the specific
  • the invention relates to a method for reducing negative sound effects in a cavity, in which at least one at least one frequency range of the negative
  • Sound effects of tuned sound absorber via at least one connecting channel with a space in which the negative sound effects occur is connected.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a sound absorber
  • FIG 7 frequency characteristic of a loudspeaker
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a
  • Vehicle body in which there are a plurality of hollow chambers, from which the cavity according to the invention is composed. These are in this embodiment chambers in the front
  • FIG. 2 shows a schematic representation of FIG
  • the cavity 8 consists here only of a single chamber. In this chamber is the
  • the cavity 8 and the sound absorber 14 are formed as separate components.
  • FIG. 3 shows a further schematic
  • said cavity 8 is composed of a plurality of hollow chambers 9, 10, 11 and 12.
  • the chambers 9, 10, 11 and 12 are of different sizes and shapes. They are connected via bottlenecks.
  • Sound absorbers 14 are also formed here as separate components.
  • the loudspeaker 13 is mounted in the largest chamber 10 in this embodiment. Opposite to
  • the sound absorber 14 has an absorber volume 15 and a connection channel 16.
  • the connecting channel 16 connects the absorber volume 15 with the cavity 8.
  • the connecting channel 16 projects into both the absorber volume 15 and into the cavity 8. Furthermore, the
  • Sound absorber 14 still additional feedstock 17, which is arranged in the absorber volume 15 and in the connecting channel 16.
  • the feedstock 17 is for example stainless steel wool.
  • frequency characteristics of a loudspeaker without sound absorber and with sound absorber are shown in different versions. Was used, the cavity 8 according to the figure 3. On the abscissa is the
  • FIG. 4 shows the frequency curve 21 without sound absorber.
  • the frequency course 21 is clearly restless and shows strong break-ins and increases. In the range between -14 dB and +10 dB, the frequency response 21 varies over two octaves.
  • FIG. 5 shows the frequency curve 22 measured in FIG.
  • FIG. 6 shows the frequency curve 23 measured in FIG.
  • Feedstock such as stainless steel wool.
  • FIG. 7 shows the frequency curve 24, measured in FIG.

Landscapes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schallabsorber (14) für den Einsatz in Fahrzeugen, zumindest aufweisend: mindestens ein Absorbervolumen (15), wobei mindestens ein Verbindungskanal (16) vorgesehen ist, welcher das mindestens eine Absorbervolumen (15) mit einem Hohlraum (8) verbindet, in dem mindestens ein Lautsprecher (13) zur Beschallung eines Fahrgastraumes vorliegt. Weiter betrifft die Erfindung einen Hohlraum (8) eines Fahrzeuges für die Montage mindestens eines Lautsprechers (13) zur Beschallung eines Fahrgastraumes, wobei sich der Hohlraum (8) aus mindestens einer hohlen Kammer (9, 10, 11, 12) zusammensetzt, wobei mindestens ein erfindungsgemäßer Schallabsorber (14) mit dem Hohlraum (8) und/oder dem Fahrgastraum verbunden ist und dort entstehende negative Schalleffekte zumindest teilweise absorbiert, sowie ein Fahrzeug, zumindest aufweisend ein erfindungsgemäßen Hohlraum (8) und mindestens einen Lautsprecher (13). Zudem betrifft die Erfindung die Verwendung eines Schallabsorbers (14) in einem Fahrzeug.

Description

Beschreibung
Schallabsorber, Hohlraum und Fahrzeug, sowie Verwendung eines Schallabsorbers
Die Erfindung betrifft einen Schallabsorber für den Einsatz in Fahrzeugen, zumindest aufweisend mindestens ein
Absorbervolumen. Weiterhin betrifft die Erfindung einen
Hohlraum eines Fahrzeuges für die Montage mindestens eines Lautsprechers zur Beschallung eines Fahrgastraumes, wobei sich der Hohlraum aus mehreren, miteinander verbundenen und unterschiedlichen, hohlen Kammern im Fahrzeugrumpf
zusammensetzt, sowie ein Fahrzeug und die Verwendung eines Schallabsorbers .
Da in den Fahrgasträumen heutiger Kraft-, Luft- und
Wasserfahrzeuge immer weniger Platz zur Verfügung steht und auch die Gewichtseinsparung immer mehr an Bedeutung gewinnt, versucht man bereits in der Vorentwicklung des
Fahrzeugrumpfes, einschließlich Karosserie, Fahrwerk,
Schweller etc., diverse Hohlräume so zu gestalten, dass diese auch als Montage- oder Klangvolumen für Lautsprecher
Verwendung finden können.
Entweder werden diese Hohlräume aus mehreren, miteinander verbundenen, hohlen Kammern im unteren Teil des Fahrzeuges zusammengesetzt und/oder es werden weitere Anbauten, meist aus Kunststoffen, montiert, um das benötigte
Lautsprechervolumen daraus zu bilden. An diesen Hohlraum gekoppelt werden die Lautsprecher meist über sogenannte
Adapter eingebaut.
Der vorhandene Hohlraum stellt jedoch in der Regel keinen optimalen Raum für die Lautsprecher dar, da dieser aus mehreren, unterschiedlich großen und teilweise über kleine Engstellen verbundenen, hohlen Kammern gebildet wird und oftmals diese Kammern nicht dicht sind, da diese Hohlräume korrosionsgefährdet sind und gegen Feuchtigkeitsbildung dur Kondensierung belüftet sein müssen, um einem Schimmelbefall vorzubeugen. Ein zusätzliches Problem besteht darin, dass auch bei einem optimalen Hohlraum beziehungsweise Volumen sich nachteilhafte Schalleffekte, wie stehende Wellen,
Verzerrungen, Reflexionen, Moden und Resonanzen etc., des Lautsprecherschalls bilden können. Insbesondere bei dem
Einsatz von Basslautsprechern in kleineren Fahrgasträumen verursachen diese Schalleffekte einen sehr schwankenden Frequenzgang, der eine lineare Ankopplung weiterer
Lautsprecher wie zum Beispiel kleinerer Mittelbeziehungsweise Mittelhochtöner oder Fullrange-Lautsprecher fast unmöglich macht.
Bisher sind keine Lösungen für die Bildung eines akustisch idealen und dichten Hohlraums in Fahrzeugen für die
Verwendung von Lautsprechern bekannt.
Weiterhin verhindern diese Schalleffekte in dem Hohlraum auch eine sinnvolle Anwendung von bekannten Verfahren zur
Lärmkompensation, insbesondere von ANC-Anwendungen (Active Noise Cancelling) , RNC-Anwendungen (Road Noise Cancelling) oder EOC-Anwendungen (Engine Order Cancelling) , da hier sehr lineare Frequenzverläufe und Phasen des Lautsprecherschalls benötigt werden, um eine sinnvolle Kompensation zu
gewährleisten.
Die Druckschrift DE 10 2012 003 769 B3 beschreibt einen Schallabsorber für ein Kraftfahrzeug mit einem
Absorbervolumen, einem Verbindungskanal und einem
Lautsprecher. Der Verbindungskanal verbindet das
Absorbervolumen jedoch nicht mit einem Hohlraum das
Kraftfahrzeuges, sondern mit dem Lautsprecher selbst.
Weiterhin ist der Lautsprecher weder unmittelbar an dem
Fahrgastraum noch unmittelbar an dem Hohlraum angeordnet, sondern über die Rohrleitung mit dem Fahrgastraum verbunden. Das heißt, der Schall des Lautsprechers wird über die
Rohrleitung in den Fahrgastraum eingekoppelt. Einen ähnlichen Aufbau eines Schallabsorbers zeigt die
Druckschrift EP 0 429 121 AI, bei der der Lautsprecher nicht unmittelbar am Fahrgastraum angeordnet ist, sondern über ein Rohr mit dem Fahrgastraum verbunden ist.
Die Druckschriften JP 2008022174 A und EP 1 786 235 AI beschreiben verschiedene Ausführungen von Dämmmaterial für Lautsprechersysteme beziehungsweise Techniken, um eine
Lautsprecherbox akustisch zu dämmen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung die eingangs erwähnten Probleme durch eine einfach integrierbare, leichte und passive Konstruktion zur Schallabsorption, die vor allem in Fahrzeugen Verwendung findet, zu lösen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche. Der Erfinder hat erkannt, dass mit einem Schallabsorber, welcher auf bestimmte Weise mit dem Hohlraum eines Fahrzeugs, insbesondere im Bereich des Fahrzeugrumpfes, verbunden ist, auf einfache Weise nachteilhafte Schalleffekte wie
Resonanzen, Verzerrungen, Druckschnellen, Moden, stehende Wellen etc. in dem Hohlraum und auch im Fahrgastraum,
absorbiert werden können.
Bei der Erfindung handelt es sich um einen passiv wirkenden Schallabsorber aus einem geschlossenen, hohlen
Absorbervolumen, welches über einen Verbindungskanal mit einem zusammengesetzten Hohlraum des Fahrzeuges interagiert beziehungsweise in Resonanz geht und so frequenzabhängig als Bandpassfilter wirkt und damit die Schalleffekte zumindest zum Teil absorbiert. Der Hohlraum des Fahrzeuges kann sich aus mehreren einzelnen und unterschiedlich groß
ausgebildeten, hohlen Kammern zusammensetzten, welche
insbesondere Teil des Fahrzeugrumpfes sind. Die Wirkung des Schallabsorbers ist abhängig von den
geometrischen Abmessungen des Verbindungskanals, insbesondere von der Länge und der Querschnittsfläche des Kanals, sowie vom Volumen des Absorbers. Gute Veränderungen in der Wirkung des Schallabsorbers erhält man durch eine Änderung des
Verhältnisses von Kanallänge zur Querschnittsfläche und/oder Kanallänge zu Absorbervolumen. Als Faustregel gilt
grundsätzlich, je größer das Absorbervolumen ist, umso größer ist dessen Wirkung. Weiterhin gilt, je länger der Kanal ist, umso tiefer ist der sogenannte Absorptionsfrequenzbereich, also die Frequenzen des bevorzugt absorbierten Schalls, wobei in der Regel mit zunehmendem Kanalquerschnitt der Kanal auch länger wird. Bei gleichbleibender Querschnittsfläche kann also der
Absorptionsfrequenzbereich gesenkt werden, indem ein größeres Absorbervolumen verwendet wird und der Kanal länger
ausgebildet wird. Im Umkehrschluss erhält man einen höheren Absorptionsfrequenzbereich, indem das Absorbervolumen
und/auch die Kanallänge verringert wird. Für die Absorption tiefe Töne beziehungsweise Frequenzbereiche werden also größere Volumen benötigt als für die Absorption höherer Töne.
Weiterhin kann die Wirkung des Schallabsorbers auch durch die zusätzliche Verwendung von Vliesen oder anderen offenporigen Materialien in das Absorbervolumen und/oder in den
Verbindungskanal verändert werden. Im Absorbervolumen bewirkt das Einsatzmaterial eine Absorbierung des Schalls, während bei einer Anordnung im Verbindungskanal die
Schallgeschwindigkeit der Luft reduziert wird. Durch die Verwendung des Einsatzmaterials ist der
Absorptionsfrequenzbereich etwas breiter, wobei allerdings die Wirkung entsprechend schwächer wird. Ein geeignetes
Material in KFZ-, Luft- und Wasserfahrzeugen ist vor allem Metallwolle, beispielsweise feine Edelstahlwolle, da diese weder brennen, korrodieren oder ausgasen noch Feuchtigkeit halten kann sowie eine gute Durchlüftung und Austrocknung der Hohlräume gewährleistet. Durch den Schallabsorber können in Fahrzeugen negative
Schalleffekte, wie stehende Wellen, Reflexionen, Moden und Resonanzen etc., weitestgehend vermieden werden. Der
Schallabsorber wirkt als Bandpassfilter um eine bestimmte Absorptionsfrequenz. Dadurch erhält man einen wesentlich geradlinigeren Frequenzverlauf, vor allem in den unteren Oktaven des Frequenzbandes. Insbesondere im Tieftonbereich bei Basslautsprechern ist dies vorteilhaft.
Demgemäß schlägt der Erfinder vor, einen Schallabsorber für den Einsatz in Fahrzeugen, insbesondere in Kraft-, Luft- und Wasserfahrzeugen, zumindest aufweisend: mindestens ein
Absorbervolumen, dahingehend zu verbessern, dass mindestens ein Verbindungskanal vorgesehen ist, welcher das mindestens eine Absorbervolumen mit einem Hohlraum verbindet, in dem mindestens ein Lautsprecher zur unmittelbaren Beschallung eines Fahrgastraumes vorliegt, wobei der mindestens eine Lautsprecher unmittelbar an dem Fahrgastraum angeordnet ist, sodass die Rückseite des mindestens einen Lautsprecher in den Hohlraum hineinragt.
Der Schallabsorber weist in einer einfachen Ausführungsform lediglich einen Verbindungskanal zwischen Absorbervolumen und Hohlraum auf. In weiteren Ausführungsformen sind mehr als ein Verbindungskanal, beispielsweise zwei oder mehr
Verbindungskanäle, ausgebildet. Die Verbindungskanäle weisen bevorzugt unterschiedliche Längen und/oder unterschiedliche Querschnittsflächen, sowohl hinsichtlich der Form als auch der Größe, auf. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Länge des mindestens einen Verbindungskanals größer als die Summe der Wandstärken eines Gehäuses des
Absorbervolumens und eines Gehäuses des Hohlraums ist. Daraus ergibt sich, dass der Verbindungskanal nicht einfach nur als Loch in den Gehäusewänden des Absorbervolumens und Hohlraums ist. Dementsprechend weiter bevorzugt ist, dass der
mindestens eine Verbindungskanal in das mindestens eine
Absorbervolumen und/oder den Hohlraum hineinragt beziehungsweise ein Überstand ausgebildet ist. Steht der Verbindungskanal in den Hohlraum über, hat dies den Vorteil, dass er im Absorbervolumen kein Volumen beziehungsweise Raum wegnimmt, da sich dies störend auf die Absorptionswirkung des Schallabsorbers auswirkt.
Der Schallabsorber weist inhärent einen bestimmten
Absorptionsfrequenzbereich auf, wobei unter
Absorptionsfrequenzbereich die Frequenzen des vom
Schallabsorber absorbierten Lautsprecherschalls verstanden werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der
Schallabsorber derart ausgebildet, dass er in Verbindung mit dem Hohlraum mindestens einen negativen Schalleffekt in dem Fahrgastraum und/oder im Hohlraum zumindest reduziert oder auslöscht. Mit anderen Worten weist der Schallabsorber also ein frequenzabhängiges Absorptionsverhalten auf.
Dabei ist der Absorptionsfrequenzbereich insbesondere
abhängig von der Länge und der Querschnittsfläche des
Verbindungskanals sowie von dem Absorbervolumen. Weiterhin ist der Absorptionsfrequenzbereich auch abhängig von der Anzahl, Art und Form der den Hohlraum bildenden Kammern. Soll der Schallabsorber beispielsweise eine Frequenz von ca.
170 Hz absorbieren, wird ein Gesamthohlraumvolumen von ca. 20 Litern, ein Absorbervolumen von ca. 1,5 bis 2 Liter und ein Verbindungskanal mit einem Durchmesser von ca. 38 mm und einer Länge von ca. 12 bis 18 mm benötigt.
Zur weiteren Optimierung des Schallabsorbers ist in einer Ausführungsform ein Einsatzmaterial vorgesehen, welches in das mindestens eine Absorbervolumen und/oder in den
mindestens einen Verbindungskanal eingebracht wird und somit diese Bauteile zumindest teilweise ausfüllt. Als
Einsatzmaterial eignen sich bevorzugt poröse
Schallschluckstoffe mit durchgehenden, offenen Poren, also offenporige Materialien. Vorzugsweise werden Materialien wie Melaminharzschaum, Mineralfaserplatten, Vlies, insbesondere Polyestervlies, oder nicht-korrodierbare Metallwolle, wie zum Beispiel Edelstahlwolle, verwendet. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung nicht-brennbarer Materialien.
Eine weitere Ausführungsform des Schallabsorbers sieht vor, dass das Gehäuse des Absorbervolumens aus einem anderen
Material wie das Gehäuse des Hohlraums ausgebildet ist, beispielsweise aus Kunststoff. Vorteilhafterweise ist der Schallabsorber als eigenständiges, an den Hohlraum
befestigbares Bauteil ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Schallabsorber an das Gehäuse des Hohlraums angeschweißt, abgeschraubt oder angeflanscht werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Hohlraum eines
Fahrzeuges, insbesondere eines Kraft-, Luft- oder
Wasserfahrzeuges, für die Montage mindestens eines
Lautsprechers zur Beschallung eines Fahrgastraumes, wobei sich der Hohlraum aus mindestens einer hohlen Kammern
zusammensetzt, wobei mindestens ein voranstehend
beschriebener erfindungsgemäßer Schallabsorber mit dem
Hohlraum und/oder dem Fahrgastraum verbunden ist und dort entstehende negative Schalleffekte, wie Raumresonanzen,
Moden, Druckschnellen und/oder stehende Schallwellen etc., zumindest teilweise absorbiert.
Der Hohlraum des Fahrzeuges setzt sich in einer
Ausführungsform aus mehreren, miteinander verbundenen und gegebenenfalls unterschiedlichen Kammern im Fahrzeugrumpf zusammen. Insbesondere zählen hierzu Hohlräume der bodennahen Bauteile des Fahrzeuges, dessen Karosserie etc. Oftmals sind diese Kammern über Engstellen miteinander verbunden. In dem Hohlraum und im Fahrgastraum entstehen durch die nichtoptimale Form der Kammern, deren Verbindungen und damit des Hohlraums negative Schalleffekte wie beispielsweise
Raumresonanzen, Moden, Druckschnellen und/oder stehende
Schallwellen, die den Lautsprecherklang negativ beeinflussen. In einer anderen Ausführungsform wird der Hohlraum lediglich aus einer einzelnen Kammer gebildet. Beispielsweise kann als die eine Kammer des Hohlraumes das Absorbervolumen verwendet werden .
Der Schallabsorber ist erfindungsgemäß derart ausgestaltet, dass er auf bestimmte Schallfrequenzbereiche als
Bandpassfilter wirkt.
Erfindungsgemäß ist der mindestens eine Schallabsorber in derselben Kammer wie der mindestens eine Lautsprecher angeordnet. Die Lautsprecher werden in der Kammer montiert, das heißt die Lautsprecherrückseite ragt in die Kammer hinein .
Noch weiter betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraft-, Luft- oder Wasserfahrzeug, zumindest aufweisend einen Hohlraum und mindestens einen Lautsprecher, wobei der Hohlraum wie voranstehend beschrieben ausgebildet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Lautsprecher ein Basslautsprecher. Die Schalleffekte haben einen besonders nachteilhaften Einfluss auf den
Frequenzverlauf in den unteren Oktaven. Der Einsatz des Schallabsorbers als Bandpassfilter ist daher hierbei
besonders vorteilhaft.
Zudem betrifft die Erfindung die Verwendung eines
Schallabsorbers in einem Fahrzeug, wobei der Schallabsorber im Hohlraum und/oder im Fahrgastraum entstehende negative Schalleffekte dort zumindest teilweise absorbiert.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch die spezielle
Verwendung eines Schallabsorbers, wobei der Schallabsorber und das Fahrzeug wie voranstehend beschrieben erfindungsgemäß ausgestaltet sind und wobei der Schallabsorber in einem voranstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Hohlraum
angeordnet ist. Im Übrigen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Reduktion negativer Schalleffekte in einem Hohlraum, in dem mindestens ein auf mindestens einen Frequenzbereich der negativen
Schalleffekte abgestimmter Schallabsorber über mindestens einen Verbindungskanal mit einem Raum, indem die negativen Schalleffekte auftreten, verbunden ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der bevorzugten
Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen
Merkmale dargestellt sind. Es zeigen im Einzelnen:
FIG 1: schematische Darstellung eines Fahrzeugrumpfes, FIG 2: schematische Darstellung eines Schallabsorbers an
einem Hohlraum in einer ersten Ausführungsform,
FIG 3: schematische Darstellung eines Schallabsorbers an
einem Hohlraum in einer zweiten Ausführungsform,
FIG 4 : Frequenzverlauf eines Lautsprechers ohne
Schallabsorber (Stand der Technik) ,
FIG 5: Frequenzverlauf eines Lautsprechers mit
Schallabsorber in einer ersten Ausführungsform,
FIG 6: Frequenzverlauf eines Lautsprechers mit
Schallabsorber in einer weiteren Ausführungsform, und FIG 7: Frequenzverlauf eines Lautsprechers mit
Schallabsorber in einer weiteren Ausführungsform.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines
Fahrzeugrumpfes, in welchem mehrere hohle Kammern vorliegen, aus denen sich der erfindungsgemäße Hohlraum zusammensetzt. Dies sind in dieser Ausführungsform Kammern im vorderen
Achsträger 1, Schottbleche 2, im vorderen Querträger 3a und hinteren Querträger 3b, die Reserveradmulde 4, seitliche Schweller 5, im unteren Längsträger 6 und
Motorraumlängsträger 7. Diese Kammern sind hohl,
unterschiedlich groß und weisen eine unterschiedliche Form auf .
Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des
Schallabsorbers 14 an einem Hohlraum 8 in einer ersten
Ausführungsform. Der Hohlraum 8 besteht hier lediglich aus einer einzigen Kammer. In dieser Kammer ist der
Lautsprecher 13 montiert, wobei dessen Rückseite in die
Kammer hineinragt. Der Hohlraum 8 und der Schallabsorber 14 sind als eigenständige Bauteile ausgebildet.
Dahingegen zeigt die Figur 3 eine weitere schematische
Darstellung eines Schallabsorbers 14 an einem Hohlraum 8 in einer zweiten Ausführungsform, wobei dieser Hohlraum 8 aus mehreren, hohlen Kammern 9, 10, 11 und 12 zusammengesetzt wird. Die Kammern 9, 10, 11 und 12 sind unterschiedlich groß und unterschiedlich geformt. Sie sind über Engstellen miteinander verbunden. Der Hohlraum 8 und der
Schallabsorber 14 sind auch hier als eigenständige Bauteile ausgebildet .
Der Lautsprecher 13 ist in dieser Ausführungsform in der größten Kammer 10 montiert. Gegenüberliegend zum
Lautsprecher 13, also in derselben Kammer 10, ist der
Schallabsorber 14 angeordnet.
Der Schallabsorber 14 weist ein Absorbervolumen 15 und einen Verbindungskanal 16 auf. Der Verbindungskanal 16 verbindet das Absorbervolumen 15 mit dem Hohlraum 8. Hier ragt der Verbindungskanal 16 sowohl in das Absorbervolumen 15 als auch in den Hohlraum 8 hinein. Weiterhin weist der
Schallabsorber 14 noch zusätzliches Einsatzmaterial 17 auf, welches im Absorbervolumen 15 und im Verbindungskanal 16 angeordnet ist. Das Einsatzmaterial 17 ist beispielsweise Edelstahlwolle . In den Figuren 4 bis 7 sind Frequenzverläufe eines Lautsprechers ohne Schallabsorber und mit Schallabsorber in unterschiedlichen Ausführungen gezeigt. Verwendet wurde der Hohlraum 8 gemäß der Figur 3. Auf der Abszisse ist die
Lautstärke [dB] aufgetragen, jeweils in Schritten von 5 x
2 dB. Auf der Ordinate ist die Frequenz [Hz] aufgetragen. Zur Messung wurde ein elektroakustisches Messsystem verwendet, welches über einen angeschlossenen Lautsprecher einen
sogenannten Frequenz-Sweep, also ein periodisches Signal mit steigender Frequenz, ausgibt und über ein Mikrofon, welches in einem Abstand von 2 cm vor dem Lautsprecher 13angeordnet ist, aufgenommen und dann ausgegeben wird. Dargestellt ist jeweils die gemessene Amplitude bzw. der Frequenzverlauf 21, 22, 23 und 24.
Die Figur 4 zeigt den Frequenzverlauf 21 ohne Schallabsorber. Der Frequenzverlauf 21 ist deutlich unruhig und zeigt starke Einbrüche und Anhebungen. Im Bereich zwischen -14 dB und +10 dB schwankt der Frequenzverlauf 21 über zwei Oktaven.
Die Figur 5 zeigt den Frequenzverlauf 22, gemessen im
Hohlraum 8 gemäß Figur 3 mit dem erfindungsgemäßen
Schallabsorber 8, jedoch ohne die Verwendung des zusätzlichen Einsatzmaterials. Im Vergleich zum Frequenzverlauf 21 der Figur 3 ist hier deutlich eine linearisierende Wirkung des Schallabsorbers auf den Frequenzverlauf 22 zu sehen. Die Schwankungen des Frequenzverlaufes 22 betragen lediglich noch 120 Hz und 200 Hz. Die Figur 6 zeigt den Frequenzverlauf 23, gemessen im
Hohlraum 8 gemäß Figur 3 mit dem erfindungsgemäßen
Schallabsorber 8 sowie mit der Verwendung eines
Einsatzmaterials, beispielsweise Edelstahlwolle. Der
Frequenzverlauf 23 ist noch etwas linearer als der
Frequenzverlauf 22 und die Schwankungen sind noch weiter reduziert . Die Figur 7 zeigt den Frequenzverlauf 24, gemessen im
Hohlraum 8 gemäß Figur 3 mit dem erfindungsgemäßen
Schallabsorber 8 und der Verwendung eines Einsatzmaterials, beispielsweise Edelstahlwolle, wobei hier die verwendete Menge des Einsatzmaterials größer ist als bei dem
Messbeispiel der Figur 6. Im Bereich zwischen 120 Hz und 200 Hz ist weiterhin eine geringfügige Verbesserung des Frequenzverlaufes 24 erkennbar. Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte
Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der
Erfindung zu verlassen. Insbesondere beschränkt sich die Erfindung nicht auf die nachfolgend angegebenen
Merkmalskombinationen, sondern es können auch für den
Fachmann offensichtlich ausführbare andere Kombinationen und Teilkombination aus den offenbarten Merkmalen gebildet werden.
1
Bezugs zeichenliste
1 vorderer Achsträger 2 Schottbleche
3a vorderer Querträger 3b hinterer Querträger 4 Reserveradmulde
5 seitliche Schweller 6 untere Längsträger 7 Motorraumlängsträger 8 Hohlraum
9, 10, 11, 12 Kammern
13 Lautsprecher
14 Schallabsorber
15 Absorbervolumen
16 Verbindungskanal 17 Einsatzmaterial
19 Skalierung in Hz 21 Frequenzgang Amplitude 22 Frequenzgang Amplitude 23 Frequenzgang Amplitude 24 Frequenzgang Amplitude

Claims

Schallabsorber (14) für den Einsatz in Fahrzeugen, insbesondere in Kraft-, Luft- und Wasserfahrzeugen, zumindest aufweisend:
mindestens ein Absorbervolumen (15),
d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
mindestens ein Verbindungskanal (16) vorgesehen ist, welcher das mindestens eine Absorbervolumen (15) mit einem Hohlraum (8) verbindet, in dem mindestens ein Lautsprecher (13) zur Beschallung eines Fahrgastraumes vorliegt, wobei der mindestens eine Lautsprecher (13) unmittelbar an dem Fahrgastraum angeordnet ist, sodass die Rückseite des mindestens einen Lautsprecher (13) in den Hohlraum (8) hineinragt.
Schallabsorber (14) gemäß dem voranstehenden
Patentanspruch 1, dadurch ge kenn zei chnet , dass zwei oder mehr Verbindungskanäle (16) ausgebildet sind .
Schallabsorber (14) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, dadurch
gekenn zei chnet , dass die Verbindungskanäle (16) unterschiedliche Längen und/oder Querschnittsflächen aufweisen .
Schallabsorber (14) gemäß dem voranstehenden
Patentanspruch 3, dadurch ge kenn zei chnet , dass die Länge des mindestens einen
Verbindungskanals (16) größer als die Summe der
Wandstärken eines Gehäuses des Absorbervolumens (15) und eines Gehäuses des Hohlraums (8) ist.
Schallabsorber (14) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, dadurch
gekenn ze ichnet , dass der mindestens eine
Verbindungskanal (16) in das mindestens eine Absorbervolumen (15) und/oder den Hohlraum (8)
hineinragt .
6. Schallabsorber (14) gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 bis 3, dadurch
gekenn zei chnet , dass der Schallabsorber (14) derart ausgebildet ist, dass er in Verbindung mit dem Hohlraum (8) mindestens einen negativen Schalleffekt zumindest reduziert oder auslöscht.
7. Schallabsorber (14) gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 bis 6, dadurch
gekenn zei chnet , dass der Schallabsorber (14) ein Einsatzmaterial (17) zur Schallabsorption aufweist, welches das mindestens eine Absorbervolumen (15) und/oder den mindestens einen Verbindungskanal (16) zumindest teilweise ausfüllt.
8. Schallabsorber (14) gemäß dem voranstehenden
Patentanspruch 7, dadurch ge kenn zei chnet , dass das Einsatzmaterial (17) ein offenporiges Material ist, vorzugsweise Melaminharzschaum,
Mineralfaserplatten, Vlies, insbesondere
Polyestervlies, oder nicht-korrodierbare Metallwolle.
9. Schallabsorber (14) gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 bis 8, dadurch
gekenn zei chnet , dass das Gehäuse des
Absorbervolumens (15) aus einem anderen Material wie das Gehäuse des Hohlraums (8) ausgebildet ist.
10. Schallabsorber (14) gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 1 bis 9, dadurch
gekenn zei chnet , dass der Schallabsorber (14) als eigenständiges, an den Hohlraum (8) befestigbares Bauteil ausgebildet ist. Hohlraum (8) eines Fahrzeuges, insbesondere eines
Kraft-, Luft- oder Wasserfahrzeuges, für die Montage mindestens eines Lautsprechers (13) zur Beschallung eines Fahrgastraumes,
wobei sich der Hohlraum (8) aus mindestens einer hohlen Kammer (9, 10, 11, 12) zusammensetzt,
dadurch ge kennze ichnet , dass
mindestens ein Schallabsorber (14) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 10 mit dem
Hohlraum (8) und/oder dem Fahrgastraum verbunden ist und dort entstehende negative Schalleffekte zumindest teilweise absorbiert.
Hohlraum (8) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 11, dadurch ge kenn zei chnet , dass sich der Hohlraum (8) aus mehreren, miteinander verbundenen Kammern (9, 10, 11, 12) im Fahrzeugrumpf zusammensetzt.
Hohlraum (8) gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 11 bis 12, dadurch
gekenn zei chnet , dass der Hohlraum (8) aus einer einzelnen Kammer (10) gebildet ist.
Hohlraum (8) gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 13, dadurch ge kenn zei chnet , dass die
Kammer des Hohlraumes (8) das Absorbervolumen (15) ist.
Hohlraum (8) gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 11 bis 14, dadurch
gekenn zei chnet , dass der Schallabsorber (14) derart ausgestaltet ist, dass er auf bestimmte
Schallfrequenzen als Bandpassfilter wirkt.
Hohlraum (8) gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 11 bis 15, dadurch
gekenn zei chnet , dass der mindestens eine
Schallabsorber (14) in derselben Kammer wie der
mindestens eine Lautsprechers (13) angeordnet ist.
17. Fahrzeug, insbesondere Kraft-, Luft- oder
Wasserfahrzeug, zumindest aufweisend: einen
Hohlraum (8) und mindestens einen Lautsprecher (13), dadurch ge kenn zei chnet , dass der
Hohlraum (8) gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 11 bis 16 ausgebildet ist.
18. Fahrzeug gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 17, dadurch ge kennze ichnet , dass der
mindestens eine Lautsprecher (13) ein Basslautsprecher ist .
19. Verwendung eines Schallabsorbers (14) in einem
Fahrzeug, wobei der Schallabsorber (14) im Hohlraum (8) und/oder im Fahrgastraum entstehende negative
Schalleffekte dort zumindest teilweise absorbiert.
20. Verwendung eines Schallabsorbers (14) gemäß dem
voranstehenden Patentanspruch 19, dadurch
gekenn zei chnet , dass
der Schallabsorber (14) gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 10 und das Fahrzeug gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 17 bis 18
ausgestaltet ist, wobei der Schallabsorber (14) in einem Hohlraum (8) gemäß einem der voranstehenden
Patentansprüche 11 bis 15 angeordnet ist.
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