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Die Erfindung betrifft im Allgemeinen
einen Dachhimmel zur Verwendung in einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs
und insbesondere einen Dachhimmel mit schalldämpfenden Eigenschaften und
ein Verfahren zum Konstruieren des Dachhimmels.
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Dachhimmel für Kraftfahrzeuge sind wohlbekannt
und umfassen im Allgemeinen Baueinheiten aus mehrlagigen Platten,
die in der Fahrgastzelle und am Dach des Fahrzeugs angebracht sind,
um eine ästhetische
Abdeckung des Metallblechs und der Dachträgerstruktur zu schaffen. Bekannte
Dachhimmel weisen auf der dem Innenraum der Fahrgastzelle zugewandten
Fläche
eine Gewebeschicht oder eine Schicht mit weicher Oberfläche auf,
die auf einem fasrigen Material oder auf Schaummaterial aufgebracht
ist. Diese Innenschicht, die in der Technik als eine Oberfläche des
Typs "Klasse A" bekannt ist, ist typischerweise
an einer Verstärkungsschicht
aus einem verhältnismäßig festen
verstärkten
Papier- oder Kunststoffmaterial angebracht, die an der Innenseite des
Fahrzeugdachs befestigt ist. Die Verstärkungsschicht kann außerdem eine
zusammengesetzte Schicht sein, die einen Typ von Füllmaterial
enthält, um
einen Grad der Schalldämmung
zu schaffen.
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Auf Grund ökonomischer Faktoren sind Fahrzeug-
und Dachhimmelhersteller ständig
gezwungen, das Dachhimmelgewicht zu verringern. Leichte Dachhimmel
können
die Herstellungskosten senken, indem die Menge des Materials, das
beim Dachhimmel verwendet wird, verringert wird, und können allgemein
die Betriebskosten des Fahrzeugs senken, indem sie zur Verbesserung
des Kraftstoffverbrauchs beitragen. Andererseits müssen die
Vorteile von leichtgewichtigen Dachhimmeln mit einem konkurrierenden
Problem der Festigkeit aufgewogen werden. Ein festerer Dachhimmel
vereinfacht die Installation von Zubehör, wie etwa Innenraumleuchten, Sonnenblenden,
Spiegel und dergleichen, direkt am Dachhimmel.
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Zusätzlich zu den ökonomischen
Problemen, die oben erwähnt
wurden, legen die Fahrer beträchtlichen
Wert auf die Verringerung von Fahrzeuggeräuschen. Die Bemühungen bei
der Geräuschminderung
und der Klangsteuerung fokussieren sich stark auf den Dachhimmel,
da dieser einen Großteil
der Innenoberfläche
des Fahrzeugs bedeckt. Frühere
Versuche der Hersteller bei der Geräuschminderung, die auf die
Konstruktion des Dachhimmels gerichtet waren, haben im Allgemeinen
einen Kompromiss zwischen der gewünschten Gewichtsverringerung
und der Zugabe von schweren Füllmaterialien
erzwungen, die die durch sie hindurchlaufenden Schallwellen dämpfen oder
verringern.
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Um den Nachteil des größeren Dachhimmelgewichts
durch die Zugabe von Füllmaterial
zur Schallabsorption zu vermeiden, haben einige frühere Dachhimmelkonstruktionen
Resonanzhohlräume enthalten,
die in den oberen Schichten ausgebildet sind. Die Resonanzhohlräume erzeugen
offene Bereiche, die Schall absorbieren, während sie das Gewicht des Dachhimmels
verringern. In geeigneter Weise konstruierte Resonanzhohlräume können Schallschwingungen
absorbieren und dämpfen,
die sie aus allen Richtungen erreichen. Auf diese Weise werden unerwünschte externe
Schallschwingungen, wenn sie durch den Dachbereich in die Fahrgastzelle eintreten,
sowie Schallschwingungen von anderen Quellen, die sich in der Umgebung
des Fahrzeuginneren befinden, absorbiert. Die physikalische Natur eines
Resonanzhohlraums ist außerdem
derart, dass er durch seine speziellen Abmessungen so abgestimmt
werden kann, dass er bei bestimmten Frequenzbereichen in Resonanz
gelangt und diese dadurch absorbiert. Bestimmte Dachhimmel konstruktionen
enthalten sogar einen sehr wirkungsvollen und frequenzspezifischen
Typ des Resonanzhohlraums, der als Helmholtz-Resonator bekannt ist.
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Die typische Lösung der Einführung von
Resonanzhohlräumen
in eine Dachhimmelkonstruktion erfordert das Einsetzen von zusätzlichen
Schichten oder Bahnen aus einem dünnen aber starren Material in
die mittleren Schichten des Dachhimmels. Diese Bahnen sind vorgeformt,
um eine gewisse Art von wellenförmiger
Oberfläche
zu schaffen, die auf einer Seite die Hohlräume erzeugen, während das
Füllmaterial
auf der anderen Seite dicht gepackt oder komprimiert wird, wenn
der Dachhimmel gebildet wird. Diese speziellen starren Bahnen müssen mit
verhältnismäßig engen
Toleranzen speziell hergestellt werden und müssen dann gestanzt und so bemessen werden,
dass sie in die Form passen, die den Dachhimmel herstellt. Während die
Zugabe von starren Bahnen hilft, eine innere Festigkeit zu schaffen,
erhöhen
sie die Kosten des Dachhimmels sowohl bei den Materialien als auch
bei den Konstruktionskosten. Außerdem
ist das Füllmaterial,
das zusammen mit den starren Bahnen verwendet wird, im Allgemeinen ein
loses fasriges Material, das gegen die Wellen der starren Bahnen
gepackt und komprimiert werden kann. Die Natur des losen Füllmaterials
schafft selbst keine physikalische Festigkeit und vergrößert die Herstellungskomplexität des Dachhimmels,
da es in seinem komprimierten Zustand durch eine weitere Befestigungsschicht über Kopf
gegen die starre Bahn gehalten werden muss.
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Während
die Einführung
von Resonanzhohlräumen
in dem Dachhimmel geholfen hat, einige der früheren Kompromisse zwischen
guten schallabsorbierenden Qualitäten und dem Dachhimmelgesamtgewicht
zu überwinden,
bleiben gegenwärtige
Herstellungstechniken und die Materialien, die bei dem Aufbau des
Dachhimmels mit Resonanzhohlräumen verwen det
werden, verhältnismäßig kostspielig.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, einen leichten und trotzdem festen Dachhimmel und ein
Verfahren für
seine Herstellung zu schaffen, die die Nachteile des Standes der
Technik nicht besitzen, indem der schalldämpfende Dachhimmel einfach
ausgebildete Resonanzhohlräume
besitzt und kostengünstig
montiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
einen schalldämpfenden
Dachhimmel nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren für die Herstellung
eines schalldämpfenden
Dachhimmels nach einem der Ansprüche
13 und 19. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Nachteile bekannter Dachhimmel
werden durch die Erfindung überwunden,
indem diese einen Dachhimmel für
Kraftfahrzeuge schafft, der versehen ist mit einer inneren Schicht,
die so beschaffen ist, dass sie eine Oberfläche aufweist, die zum Innenraum
des Fahrzeugs freiliegt, mit einer Baueinheit aus einem flexiblen
Film, der von der inneren Schicht an der dem Innenraum gegenüberliegenden
Seite getragen wird, und mit einer Füllschicht, die so beschaffen
ist, dass sie über
den flexiblen Film geschüttet
und anschließend
gehärtet
wird, um einen Hauptstützkörper des
Dachhimmels zu bilden. Der Dachhimmel der Erfindung ist so beschaffen,
dass er an dem Dach des Fahrzeugs anliegend angeordnet ist. Die
Baueinheit aus flexiblem Film besitzt eine erste Filmschicht, die
so beschaffen ist, dass sie eine im Allgemeinen ebene Basisoberfläche bildet,
die an der Innenschicht angebracht ist, und eine zweite Filmschicht,
die auf der ersten Filmschicht getragen wird, mit mehreren Hohlräumen, die
durch Abschnitte der zweiten Filmschicht ausgebildet werden, die
in vorgegebenen Intervallen von der ersten Film schicht beabstandet,
um eine gewellte obere Oberfläche
der Filmbaueinheit zu schaffen. Die mehreren Hohlräume sind
so beschaffen, dass sie als mehrere Resonanzhohlräume wirken,
um Schallschwingungen in dem Fahrzeug zu dämpfen. Auf diese Weise schafft die
Erfindung einen leichtgewichtigen und trotzdem festen und starren
Dachhimmel, der Resonanzhohlräume
für die
Schallabsorption und Schalldämpfung aufweist
und einfach und kostengünstig
aufgebaut ist, wobei eine fließfähige Füllschicht
verwendet wird, die über
einer Baueinheit aus flexiblem Film härtet.
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Die Erfindung überwindet die Nachteile des Standes
der Technik, indem sie ein Verfahren zum Konstruieren eines schalldämpfenden
Dachhimmels für
ein Kraftfahrzeug schafft. Das Verfahren umfasst die Schritte des
Anordnens einer inneren Dachhimmelschicht auf einer ersten Werkzeugoberfläche einer
Dachhimmelform und des Anordnens einer Baueinheit aus flexiblem
Film, die eine erste Filmschicht, die eine glatte Basisoberfläche definiert,
und eine zweite Filmschicht, die eine gewellte obere Oberfläche definiert,
besitzt, in der Dachhimmelform, derart, dass die erste Filmschicht
mit der inneren Schicht in Kontakt ist. Die Verfahrensschritte enthalten
ferner das Schließen
der Dachhimmelform, das Einleiten einer fließenden viskosen Füllschicht über die
zweite Filmschicht der Baueinheit aus flexiblem Film, und das Zulassen,
dass die Füllschicht
in der geschlossenen Form über
der gewellten Oberfläche
des flexiblen Films härtet,
um einen Dachhimmel zu bilden, der mehrere Taschen für die Schalldämpfung aufweist. Die
Verfahrensschritte enthalten schließlich das Öffnen der Form und das Entfernen
des Dachhimmels. Auf diese Weise schafft die Erfindung außerdem ein Verfahren
zum Konstruieren eines leichtgewichtigen und trotzdem festen und
starren schalldämpfenden Dachhimmels,
der Resonanzhohlräume
zur Absorption und Dämpfung
von Schall aufweist und einfach und kostengünstig aufgebaut ist, indem
eine fließfähige Füllschicht
verwendet wird, die über
der Baueinheit aus flexiblem Film härtet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen,
die auf die Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:
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1 eine
perspektivische Teilansicht, die den Dachhimmel der Erfindung zeigt,
der in einem Kraftfahrzeug installiert ist;
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2A eine
Schnittansicht einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dachhimmels
mit Resonanzhohlräumen;
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2B eine
Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dachhimmels
mit Resonanzhohlräumen
und einer zusätzlichen
Füllschicht;
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2C eine
Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dachhimmels,
der zwei Gruppen von gegenüberliegenden,
jedoch zueinander versetzten Resonanzhohlräumen aufweist;
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2D eine
Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dachhimmels,
der zwei Gruppen von gegenüberliegenden und
ausgerichteten Resonanzhohlräumen
aufweist;
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3A eine
Draufsicht einer Filmbaueinheit des erfindungsgemäßen Dachhimmels,
wobei eine zwei te Filmschicht gleichförmige Wellen aufweist, die gleichförmige Hohlräume definieren;
und
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3B eine
Draufsicht einer Filmbaueinheit des erfindungsgemäßen Dachhimmels,
wobei eine zweite Filmschicht Wellen mit variierenden Abmessungen
aufweist, die Hohlräume
mit variierenden Abmessungen definieren.
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Der erfindungsgemäße Dachhimmel ist in den 1–2D durch
die Bezugszeichen 10, 110 und 210 angegeben,
wobei in allen Figuren gleiche Bezugszeichen, die zum Teil um 100 und 200 erhöht wurden,
verwendet werden, um gleiche Strukturen zu bezeichnen. In 1 ist der Dachhimmel 10 an
der Unterseite eines Dachs 12 im Innenraum 14 eines Kraftfahrzeugs 16 durch
ein beliebiges von mehreren bekannten Verfahren angebracht. Der
Dachhimmel 10 kann eine Öffnung 18 für eine (nicht
gezeigte) Innenraumleuchte und Öffnungen 20 zum
Aufnehmen der Beschlagteile zum Anbringen von einem Paar (nicht
gezeigter) Sonnenblenden aufweisen. In Abhängigkeit von der Anwendung
kann der Dachhimmel 10 bei Bedarf verschiedene weitere Öffnungen aufweisen.
Alternativ kann erwünscht
sein, solche Komponenten wie Innenraumleuchten, Sonnenblenden, Kleiderhaken,
Kabelbäume
und dergleichen vor dem Anbringen des Dachhimmels in dem Fahrzeug 16 an
dem Dachhimmel 10 vorzuinstallieren.
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Wie in 2A im
Querschnitt gezeigt ist, enthält
der Dachhimmel 10 eine Laminatkonstruktion oder zusammengesetzte
Konstruktion mit einer inneren Schicht, die mit dem Bezugszeichen 30 angegeben
ist, eine Baueinheit aus flexiblem Film, die mit dem Bezugszeichen 32 angegeben
ist, und eine Füllschicht,
die mit dem Bezugszeichen 34 angegeben ist. Die innere
Schicht 30 ist so beschaffen, dass sie eine fertige Oberfläche oder
eine Oberfläche 36 der "Klasse A" aufweist, die zum
Innenraum 14 des Fahrzeugs 16 freiliegend ist.
Die innere Schicht 30 besitzt einen zusammengesetzten Aufbau
mit einem Abdeckelement 38, einem Polster oder einem Verstärkungselement 40 und
einer oberen Oberfläche 42. Ein
Fachmann wird erkennen, dass das Abdeckelement 38 aus einem
Stoff- oder Gewebematerial, das die fertige Oberfläche 36 präsentiert,
hergestellt und an dem Polsterelement 40 befestigt ist.
Das Polsterelement 40 ist im Allgemeinen eine dünne Schaumschicht,
die das Abdeckelement 38 trägt und eine weiche Unterlage
schafft, um das Abdeckelement 38 vor Beschädigungen
zu schützen.
Es sollte jedoch ferner klar sein, dass das Abdeckelement 38 aus
einem klebefähigen
Material oder aus Fasern, die verschweißt oder an dem Polsterelement 40 befestigt sind,
hergestellt sein kann. Die innere Schicht 30 kann gleichfalls
aus einem homogenen härtbaren Material
gebildet sein, das eine Oberflächenschicht als
fertige Oberfläche 36 bildet,
wobei der Rest des härtbaren
Materials eine Polsterschicht bildet. Ungeachtet dessen kann die
physikalische Struktur der inneren Schicht 30 von jedem
bekannten Typ sein, der eine fertige Oberfläche 36 und eine obere
Oberfläche 42 schafft.
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Eine Baueinheit 32 aus flexiblem
Film wird von der inneren Schicht 30 an der zum Innenraum 14 des
Fahrzeugs 16 gegenüberliegenden
Seite getragen. Die Baueinheit 32 aus flexiblem Film enthält eine
erste Filmschicht 44, die so beschaffen ist, dass sie eine
im Allgemeinen ebene Basisoberfläche 46 darstellt,
die an der oberen Oberfläche 42 der
inneren Schicht 30 angebracht ist. Die Baueinheit 32 aus
flexiblem Film besitzt außerdem
eine zweite Filmschicht 48, die auf der ersten Filmschicht 44 getragen
wird. Die zweite Filmschicht 48 weist mehrere Hohlräume 50 auf,
die durch Abschnitte der zweiten Filmschicht ausgebildet sind, die
in vorgegebenen Intervallen von der ersten Filmschicht 44 beabstandet
sind, um eine gewellte obere Oberfläche 52 der Filmbaueinheit 32 zu
schaffen. Es sollte klar sein, dass die Baueinheit 32 aus
flexiblem Film eine vormontierte Komponente sein kann, die aus einem
beliebigen von mehreren flexiblen Filmmaterialien aufgebaut sein
kann. Der Aufbau der Baueinheit aus flexiblem Film ist für diese Anmeldung
nicht relevant, solange die Filmbaueinheit hergestellt ist, um die
gewellte Oberfläche 54 der zweiten
Filmschicht 48 zu erzeugen, um dadurch die mehreren Hohlräume 50 in
der beschriebenen Weise zu schaffen. Die Hohlräume 50 können z.
B. durch das Einkapseln von Luft oder eines bestimmten Gases bei
atmosphärischem
oder größerem Druck
erzeugt werden, wenn die zweite Filmschicht 48 an der ersten
Filmschicht 44 befestigt wird. Die Wellen der zweiten Filmschicht 48 können gleichfalls
auf andere Weise erzeugt werden, bevor diese an der ersten Filmschicht 44 befestigt
wird, um die gewünschten mehreren
Hohlräume 50 zu
erzeugen.
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Eine Füllschicht 34 wird über die
gewellte obere Oberfläche 52 der
zweiten Filmschicht 48 geschüttet und anschließend gehärtet, um
einen Hauptstützkörper des
Dachhimmels 10 zu bilden, der so beschaffen ist, dass er
an dem Dach des Fahrzeugs 16 anliegend angebracht wird.
Auf diese Weise ermöglichen
die mehreren Hohlräume 50 in
der Baueinheit 32 aus flexiblem Film, dass die Füllschicht 34 in
einer komplementären
Form härten,
um dadurch Hohlräume
in der gehärteten
Füllschicht 34 zu
schaffen, die auf bestimmte Frequenzen von Schallwellen, die durch
sie hindurchgehen, in Resonanz gelangen, um dadurch eine Dämpfung dieser
Schallwellen zu schaffen, wie später
genauer erläutert
wird. Obwohl die bestimmten Materialien der Baueinheit 32 aus
flexiblem Film beliebige von mehreren Materialien sein können, sollte
trotzdem klar sein, dass die resultierende Baueinheit 32 aus
flexiblem Film in der Lage sein muss, die mehreren Hohlräume 50 aufrechtzuer halten
und diese nicht zusammendrücken
darf, wenn die Füllschicht 34 über die
gewellte Oberfläche 52 geschüttet wird.
Die Baueinheit 32 aus flexiblem Film sollte ferner eine
relative Weichheit aufweisen, damit sie sich leicht den Oberflächenkonturen
der oberen Oberfläche 42 der
inneren Schicht anpasst, wenn die Filmbaueinheit während des
Aufbaus des Dachhimmels 10 an der inneren Schicht 30 angebracht
wird.
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Um den Hauptstützkörper des Dachhimmels 10 zu
bilden, kann die Füllschicht 34 des
Dachhimmels der Erfindung ein beliebiges von mehreren bekannten
leichtgewichtigen Materialien sein, das ursprünglich in einem viskosen Zustand
ist, wenn es über
die zweite Filmschicht 48 der Baueinheit 32 aus flexiblem
Film geschüttet
wird und anschließend
entweder durch äußere Einflüsse oder
durch seine inhärente
Natur zu einem harten Zustand gehärtet wird. Als ein nicht einschränkendes
Beispiel kann die Füllschicht 34 ein
heißfixierendes
Material sein, das aus wenigstens einem Material aus einer Gruppe,
die Polyurethan- oder Polystyren-Zusammensetzungen umfasst, hergestellt
ist. Alternativ kann die Füllschicht 34 außerdem ein
mehrteiliges, durch einen Katalysator beschleunigtes, härtbares
Material sein, das aus wenigstens einem Material einer Gruppe, die Epoxy-Zusammensetzungen
umfasst, hergestellt ist.
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Es sollte klar sein, dass sich verschiedene Materialien
akustisch so unterscheiden können,
dass sie Schallwellen stark reflektieren bzw. akustisch durchlässig sind.
Die Fähigkeit
von Materialien, Schallwellen entweder zu blockieren oder durchzulassen,
kann in Abhängigkeit
vom Frequenzbereich der entsprechenden Schallwellen variieren. Somit können die
Materialien des Dachhimmels der Erfindung auf der Grundlage dieser
inhärenten
physikalischen Eigenschaft im Hinblick auf die spezielle Anwendung ausgewählt werden.
Mit anderen Worten, die Wahl der Materialzusammensetzung der inneren Schicht 30 und
der Füllschicht 34 kann
dadurch gesteuert werden, wie der Dachhimmel verwendet werden soll.
Wenn Schallwellen gedämpft
werden sollen, die sich in der Fahrgastzelle befinden, kann die
innere Schicht 30 aus Materialien ausgewählt werden,
die für
den Frequenzbereich der fraglichen Schallwellen verhältnismäßig durchlässig sind,
so dass sie leicht in die Resonanzhohlräume durchgelassen werden. Die Materialien
der Füllschicht 34 können andererseits so
gewählt
sein, dass sie den Frequenzbereich dieser speziellen Schallwellen
blockieren, wodurch sie in den Resonanzhohlräumen gefangen werden und verhindert
wird, dass dieser Frequenzbereich von Schallwellen durch das Fahrzeugdach
eintritt. In der gleichen Weise sollte das gewählte Material, das in der flexiblen
Filmschicht 32 enthalten ist, für den Frequenzbereich von Schallwellen,
die gedämpft
werden, verhältnismäßig durchlässig sein,
damit sie leicht in die Resonanzhohlräume durchgelassen werden. Es
sollte ferner klar sein, dass die Resonanzhohlräume offen sein können, um
alle Schallreflexionseigenschaften, die der flexible Film haben
kann, zu beseitigen. Das kann z. B. realisiert werden, indem der
Dachhimmel 10 auf eine Temperatur erwärmt wird, die ausreicht, um
das flexible Material eine bestimmte Zeitspanne nach dem Härten der Füllschicht 34 zu
schmelzen, so dass der flexible Film, der die Hohlräume 50 umgibt,
schmilzt. Auf diese Weise werden die Hohlräume zur Füllschicht 34 und zur
inneren Schicht 30 geöffnet,
wie später
genauer erläutert
wird.
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Alternativ können in einer Ausführungsform des
Dachhimmels der Erfindung, die in 2A dargestellt
ist, in der gewellten Oberfläche 52 eine Öffnung 54 durch
die Füllschicht 34 und
in der Basisoberfläche
der ersten Filmschicht 44 eine Öffnung 56 durch die
innere Schicht erzeugt werden. Die Öffnungen 54, 56 verändern die
physikalische Natur der jeweiligen Resonanzhohlräume. Der offene Resonanzhohlraum
funktioniert entsprechend den Schalldämpfungseigenschaften eines
Helmholtz-Resonators. Ein Helmholtz-Resonator ist eine akustische
Vorrichtung, die eine sehr wirkungsvolle und spezielle Frequenzdämpfung schafft.
Die Größe des tatsächlichen Querschnitts
der Öffnung
in Relation zu den anderen Abmessungen des Hohlraums beeinflusst
mathematisch, welche Frequenzen in dem Hohlraum in Resonanz gelangen
und gedämpft
werden. Deswegen hängt
die bestimmte Form und Größe der Öffnung von
der speziellen Anwendung und dem gewünschten Bereich der Frequenzdämpfung ab.
Die Öffnungen 54, 56 können während des
Montagevorgangs oder später
hergestellt werden.
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Es sollte klar sein, dass der Helmholtz-Effekt in
einem Resonator in jeder Richtung wirksam ist. Er ist jedoch am
wirkungsvollsten, wenn die Öffnung
in die allgemeine Ausbreitungsrichtung der zu dämpfenden Schallwellen ausgerichtet
ist. Deswegen ist die Öffnung 54 oder
eine weitere ähnliche Öffnung durch
den oberen Abschnitt des Dachhimmels 10 im Allgemeinen
wirkungsvoller beim Dämpfen
von Außengeräuschen,
die in das Fahrzeug eintreten. Die Öffnung 54 ist im Allgemeinen
wirkungsvoller zum Dämpfen
von Schall und Geräuschen
von der Innenseite des Fahrzeugs. Um die Öffnungen 54, 56 zu
erzeugen, kann das Material durch eine feste oder eine bewegliche
Klinge physikalisch durchstochen werden. Ein Mikro-Präzisionsdurchstich,
wie etwa bei der Öffnung 56,
kann jedoch durch das Durchstechen mit einer feinen Nadel, durch
einen Präzisionslaser oder
durch Wasserdruckschneiden hergestellt werden. Auf diese Weise kann
eine sehr feine und genaue Öffnung
durch die innere Schicht 30 hergestellt werden, die kaum
sichtbar ist. Somit wird bei diesem Beispiel des Dachhimmels der
Erfindung wenigstens einer der mehreren Resonanzhohlräume durch
eine Stechoperation während
des Montagevorgangs angestuochen, so dass der angestochene Hohlraum später als
ein Helmholtz-Resonator zur Schalldämpfung wirkt.
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2b veranschaulicht
eine weitere Ausführungsform
des Dachhimmels der Erfindung, wobei gleiche Bezugszeichen, die
in Bezug auf die in 2A veranschaulichte
Ausführungsform
um 100 vergrößert sind,
verwendet werden, um gleiche Strukturen zu bezeichnen. Wie gezeigt
ist, enthält
der Dachhimmel, der allgemein durch das Bezugszeichen 100 angegeben
ist, eine Filmbaueinheit 132, die betriebsfähig in einem
vorgegebenen Abstand von der inneren Schicht 30 gehalten
wird, so dass die Füllschicht 134 einen
ersten Abschnitt 135 und einen zweiten Abschnitt 137 aufweist.
Der erste Abschnitt 135 der Füllschicht 134 ist
so beschaffen, dass er über
die gewellte Oberfläche 152 der
zweiten Filmschicht 148 geschüttet wird, und der zweite Abschnitt 137 der
Füllschicht 134 ist
so beschaffen, dass er zwischen die innere Schicht 130 und
die erste Filmschicht 132 geschüttet wird. Der erste und der
zweite Abschnitt 135, 137 der Füllschicht 134 werden
anschließend
gehärtet,
um einen Hauptstützkörper des Dachhimmels 110 zu
bilden, wodurch die Filmbaueinheit 132 zwischen dem ersten
und dem zweiten Abschnitt 135 bzw. 137 der Füllschicht 134 eingekapselt
wird. Auf diese Weise werden die mehreren Hohlräume 150 oder somit
die Resonanzhohlräume abgeschlossen
und funktionieren als Resonatoren des Plattentyps mit geschlossenem
Körper,
die die durch sie hindurchgehenden Schallwellen absorbieren. Es
sollte klar sein, dass die Resonanzhohlräume des Plattentyps ermöglichen,
dass Schallwellen durch das Plattenmaterial, in diesem Fall durch
den zweiten Abschnitt 135 der Füllschicht 134 hindurchgehen,
in dem Hohlraum in Resonanz gelangen und dadurch gedämpft werden.
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2C veranschaulicht
eine weitere Ausführungsform
des Dachhimmels der Erfindung, wobei gleiche Bezugszeichen, die
in Bezug auf die in 2A veranschaulichte
Ausführungsform
um 200 größer sind,
verwendet werden, um gleiche Strukturen zu bezeichnen. Wie gezeigt
ist, verwendet der Dachhimmel, der allgemein mit dem Bezugszeichen 210 angegeben
ist, eine zweite Filmbaueinheit, die allgemein mit dem Bezugszeichen 270 angegeben ist.
Die zweite Filmbaueinheit 270 besitzt eine erste Filmschicht 272,
die eine ebene Basisoberfläche 274 definiert,
und eine zweite Filmschicht 276, die eine gewellte Oberfläche und
mehrere Hohlräume 280 definiert.
Die gewellte Oberfläche 278 der
zweiten Filmbaueinheit 270 ist in einer beabstandeten Beziehung in
Bezug auf die gewellte Oberfläche 252 der
ersten Filmbaueinheit 232 angeordnet, derart, dass die
Füllschicht 234 so
beschaffen ist, dass sie zwischen die gegenüberliegenden gewellten Oberflächen 252, 278 der
ersten bzw. der zweiten Filmbaueinheit 232, 270 geschüttet wird.
Wie bei den anderen Ausführungsformen
wird die Füllschicht 234 anschließend gehärtet, um
einen Hauptstützkörper des
Dachhimmels 210 zu bilden, der zwei gegenüberliegende
Gruppen von Resonanzhohlräumen
aufweist. Es sollte klar sein, dass diese Ausführungsform des Dachhimmels der
Erfindung zusätzliche
Resonanzhohlräume schafft,
die schalldämpfende
Eigenschaften besitzen. 2C veranschaulicht
außerdem
einen Dachhimmel der Erfindung, bei dem gewellte Oberflächen 252 und 278 der
ersten und der zweiten Filmbaueinheit 234 bzw. 270 versetzt
sind, so dass die gegenüberliegenden
Resonanzhohlräume
gleichfalls in einer versetzten Beziehung sind. 2D veranschaulicht eine weitere Ausführungsform
des Dachhimmels, die die gleichen Komponenten wie das Beispiel von 2C aufweist, wobei jedoch
die gegenüberliegenden
gewellten Oberflächen
der ersten und der zweiten Filmbaueinheit 234 und 270 so
ausgerichtet sind, dass die Resonanzhohlräume gleichfalls in einer ausgerichteten Beziehung
sind.
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In 3A ist
ein Beispiel der Filmbaueinheit, die in der Erfindung verwendet
werden kann, in der Draufsicht mit dem Bezugszeichen 32A gezeigt.
Bei diesem Beispiel weist die gewellte Oberfläche 52 der zweiten
Füllschicht 48 der
Baueinheit 32A aus flexiblem Film mehrere gleichmäßige Wellen
auf, die mehrere Hohlräume 50A definieren,
die eine gleichmäßige Größe und ein
gleichmäßiges Volumen
besitzen und mehrere gleichmäßige Resonanzhohlräume erzeugen.
Auf diese Weise wird der Dachhimmel 10 auf einen bestimmten
Resonanzfrequenzbereich abgestimmt, der mit der Größe der Hohlräume 50A und der
resultierenden Resonanzhohlräume
in Beziehung steht. Es sollte klar sein, dass die Abstände der Hohlräume 50A von
der Anwendung abhängt,
da ein geringerer Abstand das Material der Füllschicht 24 verringert
und die Gesamtfestigkeit des Dachhimmels 10 beeinflussen
kann.
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Ein weiteres nicht einschränkendes
Beispiel der Baueinheit aus flexiblem Film, die bei dem Dachhimmel
der Erfindung verwendet werden kann, ist in 3B veranschaulicht. 3B ist eine Draufsicht einer Baueinheit 32B aus
flexiblem Film mit einer zweiten Filmschicht 47, die eine
gewellte Oberfläche 52 aufweist,
die Hohlräume 50B, 50C und 50D definiert,
die variierende, jedoch vorgegebene Größen und Volumina besitzen.
Die Hohlräume 50B, 50C und 50D erzeugen
mehrere Resonanzhohlräume
mit variierender Größe und Volumen,
wenn der Dachhimmel 10 aufgebaut wird. Somit kann ein Dachhimmel unter
Verwendung der Baueinheit 32B aus flexiblem Film, die in 3B veranschaulicht ist,
auf einen großen
Bereich von Resonanzfrequenzen abgestimmt werden, die mit den variierenden
Größen der
Hohlräume 50B, 50C und 50D und
der resultierenden Resonanzhohlräume
zusammenhängen.
Es sollte selbstverständlich
sein, dass der Dachhimmel der Erfin dung, der in den 2A, 2B, 2C und 2D veranschaulicht ist, eine der Baueinheiten
aus flexiblem Film verwenden kann, die Hohlräume des Typs aufweist, der
in den 3A und 3B veranschaulicht ist. Somit
kann der Dachhimmel der Erfindung in Abhängigkeit von der Anwendung
und der gewünschten Dämpfung Baueinheiten
aus flexiblem Film verwenden, die entweder gleichmäßige Hohlräume oder Hohlräume mit
variierender Größe aufweisen.
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Gemäß den Prinzipien der Erfindung
wird ein Verfahren zum Konstruieren eines schalldämpfenden Dachhimmels
für ein
Kraftfahrzeug geschaffen. Das Verfahren enthält die Schritte des Anordnens
einer inneren Dachhimmelschicht 30 auf einer ersten Werkzeugoberfläche einer
Dachhimmelform und des darauf folgenden Anordnens einer Baueinheit 32 aus flexiblem
Film mit einer ersten Filmschicht 44, die eine ebene Basisoberfläche 46 definiert,
und einer zweiten Filmschicht 48, die eine gewellte obere
Oberfläche 52 definiert,
in der Dachhimmelform, derart, dass die erste Filmschicht 44 mit
der inneren Schicht 30 in Kontakt ist. Das Verfahren enthält ferner
den Schritt des Schließens
der Dachhimmelform und daraufhin das Einleiten einer fließenden viskosen
Füllschicht 34 über die
zweite Filmschicht 48 der Baueinheit 32 aus flexiblem
Film. Die Füllschicht
kann in der geschlossenen Form über
der gewellten Oberfläche 52 des
flexiblen Films 40 härten,
um einen Dachhimmel 10 zu bilden, der mehrere Taschen zur
Schalldämpfung
besitzt. Die Form wird schließlich
geöffnet und
der Dachhimmel 10 wird entnommen.
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Das Verfahren zum Konstruieren der
Ausführungsform
eines schalldämpfenden
Dachhimmels der Erfindung, der in 2B veranschaulicht
ist, enthält
ferner den Schritt des Anordnens der Baueinheit 132 aus
flexiblem Film in der Dachhimmelform, derart, dass die erste Filmschicht 144 in
einem vorgegebenen Abstand über
der inneren Dach himmelschicht 30 getragen wird. Dann wird
die Dachhimmelform geschlossen und eine fließende viskose Füllschicht 134 wird über der
zweiten Filmschicht 148 der Baueinheit 132 aus
flexiblem Film und in den Raum zwischen der ersten Filmschicht 144 und
der inneren Dachhimmelschicht 30 eingeleitet. Auf diese
Weise wird ein Dachhimmel, der in 2B gezeigt
ist, mit ersten und zweiten Abschnitten 135 und 137 der
Füllschicht 134 konstruiert.
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Das Verfahren zum Konstruieren eines schalldämpfenden
Dachhimmels der Erfindung, der in 2C veranschaulicht
ist, enthält
den Schritt des Anordnens einer Baueinheit 232 aus flexiblem
Film und einer zweiten Baueinheit 270 aus flexiblem Film in
der Form des akustischen Dachhimmels. Die zweite Baueinheit 270 aus
flexiblem Film besitzt eine erste Filmschicht 272, die
eine ebene Basisoberfläche 274 definiert,
und eine zweite Filmschicht 276, die eine gewellte obere
Oberfläche 278 definiert.
Die zweite Baueinheit 270 aus flexiblem Film wird in die Form
gelegt, derart, dass die zweite Filmschicht 276 in einer
beabstandeten Beziehung in Bezug auf die zweite Filmschicht 248 der
ersten Baueinheit 232 aus flexiblem Film angeordnet wird.
Dann wird die Dachhimmelform geschlossen und eine fließende viskose Füllschicht 234 wird
zwischen der zweiten Filmschicht 248 der ersten Baueinheit 232 aus
flexiblem Film und der zweiten Filmschicht 276 der zweiten Baueinheit 270 aus
flexiblem Film eingeleitet, wodurch bewirkt wird, dass die Füllschicht 234 mehrere Hohlräume ausbildet,
die zwei gegenüberliegende Gruppen
von Hohlräumen 250, 280 definieren.
Auf diese Weise wird ein Dachhimmel, der in 2C dargestellt ist, mit gegenüberliegenden
Gruppen von Resonanzhohlräumen
konstruiert.
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Der Dachhimmel der Erfindung kann
außerdem
durch ein Verfahren, das nach dem Härten der Füllschicht 34 den Schritt
zum Durchstechen der zweiten Filmschicht 48 der Filmbaueinheit 32 an
jeder Welle der zweiten Filmschicht 48 umfasst, so konstruiert
sein, dass er mehrere Helmholtz-Resonanzhohlräume zur Schalldämpfung enthält. Alternativ
kann das Verfahren den Schritt des Erwärmens des Dachhimmels auf eine
Temperatur umfassen, die ausreichend ist, um ein Schmelzen der Filmschichten 44 und 48 der
Filmbaueinheit 32 zu bewirken, um dadurch in der Füllschicht 34 das
Ausbilden der mehreren Hohlräume
zu ermöglichen,
die als offene Resonanzhohlräume
zum Dämpfen
von Schallschwingungen wirken. In einer Ausführungsform des Verfahrens zum
Konstruieren eines schalldämpfenden
Dachhimmels wird ermöglicht,
dass die Füllschicht 34 des Dachhimmels 10 in
der Form härtet.
Wenn jedoch die Füllschichtzusammensetzung
vom heißfixierenden Typ
ist, umfasst das Verfahren ferner den Schritt, bei dem das Härten der
Füllschicht 34 durch
ein Erwärmen
der Baueinheit in der Form bewirkt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens zum Konstruieren eines schalldämpfenden Dachhimmels für ein Kraftfahrzeug
wird die innere Schicht 30 nicht mit den anderen Komponenten
des Dachhimmels 10 in der Form angeordnet, sondern wird
nach dem Formungsvorgang an der Baueinheit aus flexiblem Film befestigt.
Das Verfahren umfasst die Schritte des Anordnens einer Baueinheit 32 aus flexiblem
Film mit einer ersten Filmschicht 44 als eine ebene Basisoberfläche 46 und
einer zweiten Filmschicht 48 als eine gewellte obere Oberfläche 52 in einer
Dachhimmelform. Dann wird die Form geschlossen und eine viskose
Füllschicht 34 wird über die
zweite Filmschicht 48 der Baueinheit 32 aus flexiblem
Film geschüttet.
Es wird zugelassen, dass die Füllschicht 34 über der
gewellten Oberfläche 52 des flexiblen
Films 32 härtet,
um mehrere Hohlräume
zur Schalldämpfung
auszubilden. Das Verfahren umfasst die Schritte zum Öffnen der
Form und zum Ent nehmen der Baueinheit und das darauf folgende Befestigen
einer inneren Dachhimmelschicht 30 auf der ersten Filmschicht 44 der
Filmbaueinheit 32, um den Dachhimmel 10 fertig
zu stellen.
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Auf diese Weise überwindet der Dachhimmel der
Erfindung die Unzulänglichkeiten
der im Stand der Technik bekannten Dachhimmel, die zur Schalldämpfung vorgesehen
sind, die jedoch im Aufbau teuer sind und ein übermäßiges Gewicht besitzen. Der
Dachhimmel der Erfindung vermeidet die Verwendung von Schichten
aus schweren Füllstoffen
zur Schalldämpfung
und schafft Resonanzhohlräume, die
einfach aufgebaut werden, indem eine viskose Füllschicht über eine leichte und flexible
Filmschicht geschüttet
wird. Die Vorteile der Erfindung werden ferner in einer wirkungsvollen,
kostengünstigen
und verhältnismäßig einfachen
Weise erreicht.
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Die Erfindung wurde zur Veranschaulichung beschrieben.
Es sollte klar sein, dass die verwendete Terminologie beschreibend
und nicht einschränkend sein
soll. Im Licht der obigen Erkenntnisse sind viele Modifikationen
und Variationen der Erfindung möglich.
Deswegen kann die Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche anders als in der speziell
beschriebenen Weise realisiert werden.