DE3709080A1

DE3709080A1 - Mehrschichtiges abdeckelement fuer schwingende flaechen

Info

Publication number: DE3709080A1
Application number: DE19873709080
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1988-12-15
Also published as: DE3709080C2

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Abdeck element für schwingende, Luftschallenergie emittie rende Flächen.

Im Kraftfahrzeug tritt aufgrund seiner Konzeption ein Katalog möglicher Geräuscherreger auf.

Kolben, Zahnräder, jedes rotierende Element können Schwingungen verursachen, die sich im Fahrzeugkörper über die Masse bzw. die Luft fortpflanzen. Dies führt erfahrungsgemäß zu einer Minderung von Fahrkomfort und Fahrsicherheit.

Die Zielkonzeption für ein modernes Kraftfahrzeug beinhaltet daher zwingend spürbare Reduzierung der Innengeräusche und damit Reduzierung der Beeinträch tigung von Leistungs- und Konzentrationsfähigkeit der Kfz-Insassen.

Die Wahrnehmung von Fremdfahrzeugen wird verbessert sowie Sprachverständlichkeit und damit die Informations übertragung zwischen den Insassen stärker gesichert.

Die Möglichkeiten zur Schalldämmung wurden bisher da durch begrenzt, daß der akustisch wirksame Aufwand vor allem gewichtsintensiv ist. Die neueren Lösungs varianten der Zweischichtsysteme (Feder-Masse-System) bestehen im Regelfall aus einer Schaum- oder Vlies schicht und einer darüber gelagerten mehr oder weniger steifen Schwerfolie.

Die Dämmwirkung dieses Systems ist jedoch im Regelfall sehr frequenzabhängig. Dies hat zur Folge, daß gerade im Bereich der Resonanzfrequenz die Schalldämmung im Regelfall geringer ist als die einer Einfachwand gleicher Masse. Akustische "Einbrüche" in diesem Bereich sind bisher eher die Regel.

So ist es zum Beispiel zur Verbesserung der akustischen Situation im Kraftfahrzeug bekannt, eine Schaumstoff matte aus überwiegend offenporigem Polyurethan zur Schallabsorbtion zu benutzen, welche auf ein dünn wandiges Trägermaterial aufklebbar ist, wobei die Schaumstoffmatte eine schalldurchlässige textile Polyestereinlage besitzt. (DE 35 13 955).

Der starke Einbruch im Bereich der Resonanzfrequenz kann auch hierbei nicht vermieden werden.

Eine andere Lösungsvariante wird beschrieben mit einer Einrichtung zur Körperschalldämpfung in Kraftfahr zeugen mit einer schalldämpfenden, im Abstand von dem zu dämpfenden Objekt angeordneten Schicht, die durch Verbindungsstücke mit dem Objekt gekoppelt ist. Die Schicht besteht hierbei aus einem körperschall dämpfenden Material mit einer hohen Dämpfungskonstante, wobei die dem Abstand voneinander angeordneten Ver bindungsstücke aus einem Material bestehen müssen, welches nicht weicher als das körperschalldämpfende Material ist. Der Aufbau ist hier zu kompliziert und die notwendigerweise präzise Abstimmung der Härte differenzen zwischen Brücken und Deckschicht führt zu Komplikationen bei wechselnden Temperaturen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein mehrschichtiges Abdeckelement für schwingende, luft schallemittierende Flächen zu schaffen, welches als fertiges Montageteil sowohl die akustischen wie auch die optischen Schichtabschlußprobleme löst. Wesentlich ist die erfindungsgemäße Zielsetzung, daß nicht bei ver größertem, sondern bei vermindertem Gewicht des Ab deckelementes eine bessere akustische Wirksamkeit auch im Resonanzbereich realisierbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Systemaufbau sich wie folgt darstellt:

a) weiche, mit geringen Strömungswiderstand behaftete Grenzschicht (2) zur emittierenden Fläche (1) hin,
b) angrenzend ein Federelement (3) mit elastischer Charakteristik und gleichfalls geringem Strömungs widerstand,
c) darauf folgend eine biegeweiche Schwerschicht (4)
d) mechanisch weiche, absorbiernde Finish-Fläche, z.B. Folie oder Teppich
e) zusätzliches Luftfederelement (6) als integraler Bestandteil der stoffreien Räume der Schichten (2) und (3).

Beim erfindungsgemäßen Abdeckelement setzt sich die Wirkung der Feder und somit die Federsteifigkeit c) sich aus dem hintereinandergeschalteten Federn (2) und (3) und diese überlagernde Feder (6) zusammen. Hierbei kann die Endcharakteristik der Federsysteme (2, 3, 6) sowohl durch die Materialparameter von (2) und (3) wie auch mittels des Strömungswiderstandes dieser Schichten beeinflußt werden.

Versuche haben gezeigt, daß die möglichst nur punkt weise Verbindung der Flächen (2, 3 oder 4) zu einer Erhöhung der akustischen Dämmwirkung führt.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Abdeck systems besteht darin, daß die Schicht (3), welche die höchste Materialstärke des Systems besitzt, keiner lei akustische Eigendämpfung besitzen muß. Die Material stärke für die Schicht (2) kann sehr gering (vorzugs weise 2-5 mm) gewählt werden. Wesentlich für die erfindungsgemäße Wirkung des Abdeckelements ist die mechanische Weichheit der Schichten (2) und (3), das Absenken der Gesamt-Federrate sowie die Existenz der die Schichten (2) und (3) integrierten Luftfeder.

Bei höheren mechanischen Belastungen kann das Feder material der Schicht (3) steifer gewählt werden, so daß die partielle Zusammenpressung reduziert wird. Auch im komprimierten Zustand ist die akustische Wir kung der Schichten (2) und (3) sowie der integrierten Luftfeder (6) gesichert.

Entgegen den bisherigen Erfahrungen kann in der er findungsgemäßen Schichtkombination für die Schichten (2) und (3) preiswertes, leichtes, ungedämpftes Material (z.B. Schaum oder Vlies) benutzt werden. Die akustische Wirkung ist hierbei besser als die mit teueren, gedämpften bzw. gefüllten Schäumen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden kurz beschrieben.

Fig. 1: Über der schwingenden Störfläche (1) befindet sich die weiche mit geringem Strömungswiderstand be haftete Grenzschicht (2) z.B. ein Vlies. Das angren zende Federelement (3) mit elastischer Charakteristik und möglichst geringem Strömungswiderstand. Beide Schichten (2) (3) definieren die Abmessungen der integrierten Luftfeder (6) als Bestandteil der stoff f reien Räume dieser Schichten. Mit der Schicht (3) zumindest punktuell gekoppelt ist die biegeweiche Schwerschicht (4), welche an die mechanisch weiche, absorbierende Finish-Fläche, z.B. Folie oder aber der Bodenteppich des Kraftfahrzeuges stößt.

Claims

1. Mehrschichtiges Abdeckelement für schwingende Luftschallenergie emittierende Flächen dadurch gekennzeichnet, daß der Systemaufbau sich wie folgt darstellt:

a) weiche, mit geringen Strömungswiderstand behaftete Grenzschicht (2) zur emittierenden Fläche (1) hin
b) angrenzend ein Federelement (3) mit elastischer Charakteristik und gleichfalls geringem Strömungswiderstand,
c) darauf folgend eine biegeweiche Schwerschicht (4)
d) mechanisch weiche, absorbierende Finish-Fläche z.B. Folie oder Teppich
e) zusätzliches Luftfederelement (6) als integraler Bestandteil der stoffreien Räume der Schichten (2) und (3).

2. Mehrschichtiges Abdeckelement für Luftschallenergie emittierende Flächen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federwirkung und somit auch die Federsteifigkeit c sich aus den hintereinandergeschalteten Federn (2) und (3) und der diese überlagernde Feder (6) zusammensetzt.

3. Mehrschichtiges Abdeckelement für Luftschallenergie emittierende Flächen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endcharakteristik der Federsysteme (2, 3, 6) sowohl durch die Materialparameter von (2) und (3) wie auch mittels des Strömungswiderstandes und Dämpfung dieser Schichten beeinflußbar ist.

4. Mehrschichtiges Abdeckelement für Luftschallenergie emittierende Flächen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (2, 3) und/oder (4) nicht miteinander verbunden sind.

5. Mehrschichtiges Abdeckelement für Luftschallenergie emittierende Flächen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschallisolation des Gesamtsystems, gemessen z.B. im APAMAT auch in den kritischen Bereichen der zu erwartenden Resonanzfrequenz keinen ausgeprägten "akustischen Einbruch" z.B. mit Negativwerten aufweist.

6. Mehrschichtiges Abdeckelement für Luftschallenergie emittierende Flächen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (2, 3) und/oder (4) punktweise verbunden sind.

7. Mehrschichtiges Abdeckelement für Luftschallenergie emittierende Flächen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand der Schichten (2) und (3) so gering wie möglich gehalten wird, sodaß eine "weiche" Luftfeder (6) entsteht.

8. Mehrschichtiges Abdeckelement für Luftschallenergie emittierende Flächen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß zur Realisation eines hohen Luftschallisolationswertes des Gesamtsystems das Federelement (3) eine möglichst hohe Schichtstärke (z.B. über 20 mm) mit großer Porenstruktur und geringem Spez.-Gewicht verbindet.

9. Mehrschichtiges Abdeckelement für Luftschallenergie emittierende Flächen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (2) aus einem elastischen, weichen Vlies geringer Schichtstärke (vorzugsweise 2-5 mm) besteht und als Material PP (Filtervlies) oder als "Schweißwatte" bekannte Vliese genutzt werden.

10. Mehrschichtiges Abdeckelement für Luftschallenergie emittierende Flächen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand der Schichten (2) und/oder (3) zwischen 3 und 150 mal 10³Nsm^-4 liegt.

11. Mehrschichtiges Abdeckelement für Luftschallenergie emittierende Flächen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (2) und/oder (3) aus offenporigem Schaumstoff z.B. PUR bestehen.

12. Mehrschichtiges Abdeckelement für Luftschallenergie emittierende Flächen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigendämpfung der Schicht (3) bei akustischer Beaufschlagung zur Optimierung der Gesamtwirkung so gering wie möglich gehalten wird.