有源消声器.pdf

本发明涉及一种特别用于机动车中的内燃机排气系统的有源消声器(1)，其包括：具有多个壳体的外壳(2)，该外壳具有一壶形的上壳体(3)和一壶形的下壳体(4)；一漏斗形的声音引导体(5)，其插入下壳体(4)并具有一连接部(6)，该连接部穿过下壳体(4)来到外壳(2)外；一扬声器(8)，其位于上壳体(3)内并连接到距离连接部(6)一定距离的声音引导部(5)的凸缘部(7)，这样被凸缘部(7)围绕的声音引导体(5)的一任意的内侧横截面通过空气密封而密封；和一旁路(31)，通过其上壳体(3)的内部空间(16)连接到下壳体(4)的内部空间(17)，这样它们相连通。

1.  一种特别用于机动车中的内燃机排气系统的有源消声器(1)，包括：
多壳体的外壳(2)，其具有一壶形的上壳体(3)和一壶形的下壳体(4)；
一漏斗形的声音引导体(5)，其插入下壳体(4)并具有一连接部(6)，该连接部穿过下壳体(4)来到外壳(2)外；
一扬声器(8)，其位于上壳体(3)内，并连接到声音引导体(5)的凸缘部(7)，该凸缘部(7)距连接部(6)有一段距离，这样被凸缘部(7)围绕的声音引导体(5)的一任意的内侧横截面通过空气密封而封闭，
一旁路(31)，上壳体(3)的内部空间(16)通过其连接到下壳体(4)的内部空间(17)，这样使两个内部空间相通。

2.  根据权利要求1所述的消声器，其特征在于：旁路(31)由凸缘部(7)的凹陷(15)形成。

3.  根据权利要求1或2所述的消声器，其特征在于：在消声器(1)的安装状态下，声音引导体(5)在其内部形成从凸缘部(7)延伸至连接部(6)的排水管。

4.  根据权利要求3所述的消声器，其特征在于：该排水管设计成没有阶梯和/或凹陷。

5.  根据权利要求1-4所述的消声器，其特征在于：该外壳(2)设计成球形，这样外壳(2)的高度、宽度和长度彼此偏差小于30％，或小于20％。

6.  根据权利要求1-5所述的消声器，其特征在于：凸缘部(7)具有几个突出部(22)，其在外侧径向延伸并且在周向上彼此间隔一定距离，从外侧径向支撑在下壳体(4)的内侧上。

7.  根据权利要求2-6所述的消声器，其特征在于：凹陷(15)设置在周向上两个相邻的突起部(22)之间。

8.  根据权利要求6或7所述的消声器，其特征在于：凸缘部(7)被压进下壳体(4)中，这样突出部(22)通过径向预应力支撑在下壳体(4)上。

9.  根据权利要求1-8所述的消声器，其特征在于：在外侧上具有边缘部(24)的上壳体(3)设置在下壳体(4)边缘部(23)上。

10.  根据权利要求1-9所述的消声器，其特征在于：上壳体(3)具有平底部(25)，扬声器(8)支撑在其上。

11.  根据权利要求1-10所述的消声器，其特征在于：上壳体(3)具有线缆连接部(21)，通过其用于扬声器(8)的电运转的线缆被连接，并且通过其，使得上壳体(3)的内部(16)和外壳(2)的周围环境之间等压。

12.  一种特别用于机动车的内燃机的排气系统，其中，根据权利要求1-11中任一所述的至少一个有源消声器(1)连接到输送废气的管线(27)。

有源消声器
技术领域
本发明涉及一种特别用于机动车中的内燃机排气系统的有源消声器。本发明还涉及一种特别用于机动车中的装备有该有源消声器的内燃机的排气系统。
背景技术
有源消声器用于消除噪音，其由至少一个扬声器主动生成，并且通过例如相位抵消以削弱抑制特定的频率等，从而降低内燃机的排气系统排放到环境中的噪音。
已知的有源消声器，例如可见US5600106，US5233137，EP1055804，US5336856，EP0755045，US5343533，EP1627996，US4177874，US5229556，US5432857，EP0674097，US5619020，EP0916817，DE19751596，EP0373188。
内燃机排气系统中的有源消声器存在的一个问题是由于废气的高温而导致的扬声器上的热应力。由于传统的扬声器可以在100度至200度的范围内工作，废气温度通常可以达到400-700度。因此，需要花大力气防止扬声器的过热。进一步，当在内燃机排气系统中使用有源消声器时，在工作过程中产生的冷凝物也是一个问题。内燃机的排气系统可以具有一个相对高的湿度，这样冷凝物产生在相对于废气而言具有较低温度表面上，该表面温度例如比废气低100度。特别的，冷凝物可以形成在扬声器的振膜上。在扬声器上聚集的冷凝物会给振膜造成负担，很大程度上削弱了扬声器的效果，并且其在有霜存在的情况下会凝固，从而最终导致扬声器的损坏。此外，扬声器需要一个相对较大的后部体积，特别是在低频率范围内产生当相对高的声压水平时。然而，采用这样一个相对较大的后部体积会导致很多设计空间的问题，特别是在机动车的排气系统中。
发明内容
本发明涉及的问题是，提供一种在前言中定义的类型的有源消声器的改进的实施方式，以及装备有该有源消声器的排气系统的改进的实施方式，从而特别的降低了消声器由于过热和/或冷凝物而损坏的风险，同时扬声器也具有相对较大的后部体积。
根据本发明的独立权利要求的主题，该问题得以解决。优选的实施例是从属权利要求的主题。
本发明基于通常的想法，即制造一外壳以容纳扬声器，该外壳是具有两个壶形的壳体的薄壳结构，一漏斗形的声音引导体容纳在外壳内。一方面该声音引导体通过连接部从下壳体穿出到外壳外，另一方面其用于连接扬声器至一凸缘部。设置一旁路，旁通凸缘部并允许上壳体的内部空间和下壳体的内部空间之间相通连接。声音引导体外部的下壳体内部体积和除去扬声器所占体积的上壳体的内部体积一起形成扬声器的后部体积。扬声器的相对较大的后部体积可以通过相对紧凑的设计方式而实现。热废气可以或多或少的从底部通过声音引导体至扬声器的振膜，因此实现最小距离的穿过声音引导体并且防止热废气对振膜和/或扬声器的直接影响。同时，该装配情况确保了冷凝物可以相对容易的流出扬声器和/或它的振膜和/或冷凝物可以通过声音引导体而被除去。在分开的外壳内安装扬声器和声音引导体，使得可以特别容易地在排气系统上设置有源消声器，因此可以防止扬声器的过热。例如，特别容易维持与输送废气的热管线的最小距离。此外，外壳可以很容易的安装在车上，这样在车子工作过程中，它暴露在滑流中。进一步，该消声器形成一可预制的单元，它差不多是通用的，而不用考虑具体的安装情况。
其中的一个特别有利的实施例中，在消声器的安装状态下，声音引导体在它内部形成一排水管，其从凸缘部延伸至连接部。这样，例如当排出端上的消声器工作时，在振膜上聚集的冷凝物能够特别容易的从消声器移除。
所述的排水管可以被设计制作成没有阶梯和/或下陷，这样防止水在消声器中的聚集，并减少伴随其产生结冰的风险。
其中的一个优选的实施例中，该外壳设计成近似球形。例如其主要尺寸，即外壳的高度、宽度和长度可以存在少于30％或少于25％或少于20％的差别。该外壳基本球形的形状使得在具有相对较小的表面积的外壳内部产生相对较大的体积，其可以特别地作为扬声器的后部体积。
在另一优选的实施例中，为凸缘部设置几个径向突起，这些径向突起在外侧径向地在周向上间隔设置，从外侧径向地支撑在下壳体的内侧上。该支撑可以特别设计成具有紧密配合和/或摩擦配合，这样就不需要额外的单独固定元件、例如螺钉来固定声音引导体。这样可以防止外壳和声音引导体之间的热桥，从而减少到扬声器的热量传递。
本发明其他重要的特征和优点来自从属权利要求、附图和参照附图的相应的附图说明。
很显然的是以上所提及的和将在以下阐述的特征不仅仅用于给定的特别组合，也可用于其他组合或单独使用而不超出本发明的范围。
附图说明
本发明优选的实施例在附图中进行了描述并在以下的说明书中中进行了详细的解释，其中，同样的附图标记代表相同或相似的元件或具有相同功能的元件。
在该附图中，示出了：
图1示出了有源消声器的侧视图，
图2示出了与图1中一样的侧视图，但具有一透明的外壳，
图3示出了省略了下壳体的消声器的仰视图，
图4示出了省略了上壳体的消声器的透视图，
图5示出了具有消声器并省略了连接片的上壳体的排气系统的透视图。
附图标记说明
1消声器           2外壳
3上壳体           4上壳体
5声音引导体       6连接部
7凸缘部           8扬声器
9电机转换器       10保持架
11振膜            12连接部
13开口            14边缘
15凹陷            163的内部
174的内部         186的纵向中心轴
197所在平面       20对称轴
21线缆连接部      22突出部
23边缘部          24边缘部
25底部            26排气系统
27废气管线        28连接片
29排气管30        27的端部
31旁路
具体实施方式
根据附图1-4，一有源消声器1包括外壳2，外壳2被设计成具有多个壳体，优选的为两个壳体，并且相应的具有至少一上壳体3和一下壳体4。上壳体3和下壳体4都设计成壶形。整体上，这产生一个基本上球形的外壳2。
消声器1在它的外壳2中包括一声音引导体5，其被设计成漏斗形并具有一连接部6和一凸缘部7。该连接部6用于将消声器1连接到空气声在其中传播的空间或线路；该声音将在消声器1的帮助下被有源抑制。
为了有源的声音抑制，消声器1具有传统设计的扬声器8。相应的，扬声器8具有一电机转换器9，电机转换器9连接到一保持架，并激发振膜11振动，所述的振膜在保持架10上伸展。此外，扬声器8通过设置在其上的电接头而通电工作。
声音引导体5在下壳体4中使用。下壳体4具有开口13，连接部6通过开口13延伸到外壳2外。连接部6穿过下壳体4。与其形成对比的是，扬声器8设置在上壳体3的内部，并在背对连接部6的一侧上连接到凸缘部7。扬声器8以这样的方式设置在凸缘部7上，即被凸缘部7围绕的但在这里不更具体指定的声音引导部5的一任意内侧横截面通过扬声器8和/或它的振膜以气密的方式密封。为了作到这一点，相应的垫圈(未示出)设置在凸缘部7和扬声器保持架10的一个边缘14之间，通过扬声器保持架10，扬声器8连接到声音引导体5。
外壳2具有一旁路31，其旁通凸缘部7。在所示的实施例中，凸缘部7具有用于实现旁路31的几个凹陷15。这些凹陷15形成通孔。上壳体3的内部空间16连接到下壳体4的内部空间17，这样它们经由旁路31通过这些通孔15相连通。这样上壳体3的内部空间16围绕着扬声器8，同时下壳体4的内部空间17围绕着声音引导体5。这两个内部空间16、17一起形成扬声器8的后部体积。该后部体积以气密的方式与声音引导体5的内部隔开，从而防止声短路。
声音引导体5可以方便的用作工作过程中在振膜11的废气侧上形成的冷凝物的排水管。为此，声音引导部5在安装的状态下在其内部倾斜的设置(在这里没有被具体的指出)，这样在其上聚集的液体由于重力可以向下流出。在该实施例中，连接部6具有纵向的中心轴18，其相对于凸缘部17所在的平面19以大约45度倾斜。在该纵向的中心轴18和所述平面19之间的30度至60度的倾斜角度可以使得下壳体4以及外壳2实现特别紧凑的设计。然而，至90度的倾斜角度实质上也是可能的。
设置在声音引导体5的内部的排水管优选以没有阶梯和/或下陷的设计方式实施。这样可以防止水或其他液体在声音引导体5内部以及外壳2内部聚集。因此降低了消声器1内部形成冰块的风险。
如上所述，外壳2设计成基本球形。这将通过，例如在外壳2的宽度、外壳2的高度和外壳2的长度上相对较小的尺寸偏差来实现。例如，外壳2的高度、宽度和长度彼此相差小于30％，特别小于25％，并优选小于20％。此外，外壳2可以设计成相对与垂直于凸缘的平面19的垂直轴20而基本上旋转对称。该旋转对称终止于下壳体4上的开口13区域内和上壳体3上的线缆连接部21的区域内。所述的线缆连接部21用于接收通过外壳2的电缆(未示出)，以用于扬声器8的工作。在一特别优选的实施例中，该线缆连接部21的设计使得其额外的允许在上壳体3的内部空间16和外壳2的外部空间的压力均衡。这样，线缆连接部21具有双重功能。可选择的，也可安装至少一压力均衡开口(未示出)，其特别在上壳体3和/或下壳体4中可以防溅。例如，该压力均衡开口在气体可以透过但液体不能透过的振膜的帮助下被密封。
这样，当声音引导体5在特别的安装状态下不可能作为排水管使用时，消声器1可以额外的设置有抽吸管，其通过抽吸将冷凝物从声音引导体5内部移除。然而，该实施例在这里未示出。
凸缘部7在外侧径向上具有几个突出部22。它们在周向上间隔设置并且相对于余下的凸缘部7径向突出。轴向插入下壳体4的该声音引导体5通过这些突出部22从外侧径向支撑在下壳体4内侧上(在这里没有进一步示出)。从根本上讲，可以将凸缘部7以这样的方式压入下壳体4中，所述的突出部22由于径向预应力径向支撑在下壳体4上。这样可以实现在下壳体4内和/或下壳体4上的声音引导部5的纯摩擦啮合和/或应力啮合的固定。额外的或可供选择的，也可为下壳体4上的边缘部23设置一个台阶(未示出)，突出部22轴向地支持在该台阶上。可以以这样的方式使得声音引导部5合体地连接在下壳体4上或连接至下壳体4。
为了形成旁路31，每一个凹陷15和/或通孔15在周向上设置在两个突出部22之间和/或由邻近的突出部22之间的间距形成。
这里示出的实施例中，上壳体3轴向连接至下壳体4。上壳体3的边缘部24在外侧上径向延伸在前述的下壳体4的边缘部23上。另外，还设置快速紧固元件(未示出)以将上壳体3固定在下壳体4上。
在该实施例示出的上壳体3具有一平底部25。上壳体3和扬声器8的尺寸彼此有利的配合，这样当上壳体3密封外壳2时，扬声器8大面积的支撑在底部25上。
根据附图5，这里仅部分示出排气系统26，其用于内燃机中以排出废气，其包括至少一个这样的有源消声器1和输送废气的管线27。该消声器1通过它的连接部6连接管线27。为此，废气管线27具有连接片28，这里仅示出了截面图，即仅示出一半。连接片28设计成基本上是Y型，将管线27连接至排气管29，并还可以与消声器1连接。在该实施例中，消声器1连接到排气系统26，使得连接部6与管线27的一端部30取向基本相同。这样可以防止热废气直接流进连接部6，从而防止扬声器8直接暴露于废气。
在该实施例中，消声器1的位置相对靠近排气管29，因此被称为后部消声器。该消声器1可以适宜的设置在车辆底板上，这样它暴露于滑流中。另外，隔板元件可安装在车辆底板上，促使外壳2直接暴露于滑流中。
消声器1在排气系统26上的安装，以这样的方式适宜的实施，即外壳2保持一预定的离输送废气的管线即废气管线27的最小距离，大约10mm至20mm。另外，连接部6具有最小长度，例如在100mm和200mm之间。通过这些措施可以防止扬声器8的过热。
该外壳壳体3，4可以例如由塑料部件制成。它们也可以是模压金属片部件。该声音引导体5优选为一模压金属片部件，其中声音引导体5可以由多个单独的部件组装而成。同样，一体制造的方法也是可行的。