DE102004028389A1

DE102004028389A1 - Wandstruktur, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004028389A1
Application number: DE102004028389A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl.-Ing. Klingler; Fritz Mundigl
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2005-12-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wandstruktur (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei die Wandstruktur (1) wabenförmig ausgebildet und zumindest bereichsweise mit einem Füllmaterial (3) versehen ist, sowie die Verwendung einer solchen Wandstruktur (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Wandstruktur, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Anforderungen bezüglich der Reduzierung von Geräuschen werden durch stetig steigende Komfortansprüche im Bereich des Kraftfahrzeugbaus immer größer. Dies bedeutet, dass beispielsweise Belüftungs-, Heizungs-, oder Klimaanlagen im Betrieb immer höheren Anforderungen in Hinblick auf eine Vermeidung von störenden Geräuschen erfüllen müssen. Es erweist sich als vorteilhaft, Wandstrukturen solcher Anlagen akustisch, insbesondere durch Materialien mit erhöhtem Schallabsorptionsvermögen oder verbesserter Schalldämmung, zu optimieren. Zusätzlich sollen diese Wandstrukturen eine genügende große Festigkeit und Stabilität aufweisen, ohne zusätzliches Gewicht oder Materialkosten zu verursachen.

Zur Vermeidung einer zu starken Geräuschentwicklung, die durch durchströmende Luft oder durch eine Vielzahl unterschiedlicher Schallquellen eines Kraftfahrzeugs hervorgerufen und insbesondere an großwandigen Gehäuseteilen verstärkt wird, sind dazu aus dem Stand der Technik verschieden Maßnahmen bekannt.

Die Wandstrukturen von Bauteilen von Klimaanlagen, wie Luftführungsgehäuse, Luftklappen, Wasserkästen, sind in der Regel als Vollmaterial ausge bildet, jedoch lassen diese Wandstrukturen noch Wünsche, insbesondere in Hinblick auf die akustischen Eigenschaften offen.

Aus der OS 36 39 138 ist ein Gehäuse zur Führung von Luftströmen, insbesondere für Heizungs- oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen offenbart, bei dem Wandteile oder einzelne Wandbereiche zur Vermeidung einer Geräuschentwicklung bzw. zur Schalldämmung mit Schaumstoffauflagen versehen sind. Das Anbringen dieser Schaumstoffauflagen erfolgt auf gesondert ausgebildeten Stützgerippen.

Eine weitere Möglichkeit zur Schalldämmung besteht in der Ausbildung von Resonanzabsorbern, insbesondere nach Art eines Helmholtzresonators. Diese Absorber bestehen im Wesentlichen aus Hohlkörpern mit Öffnungen, wobei die Luft im Bereich der Öffnungen mit dem in den Öffnungen befindlichen Luftvolumen als Schwingungssystem zusammenwirkt. Solche als Schallabsorber ausgebildete Resonatoren sind beispielsweise in der europäischen Patenschrift EP 0 968 857 B1 als zusätzlich ausgebildete Hohlräume an Wandungen eines Kraftfahrzeugsheiz- und/oder Klimagehäuses beschrieben.

Absorber, die auf solchen Resonanz- oder Interferenzeffekten beruhen, zeigen lediglich eine schmalbandige Wirkung. Um eine erwünschte breitbandige Absorption zu erreichen, müssen mehrere solcher Absorber miteinander kombiniert werden. Durch die Komplexität solcher Vorrichtungen und den beanspruchten Bauraum, ist mit erhöhten Kosten zu rechnen.

Aus der EP 0 800 030 A1 ist die Ausgestaltung einer Klappe als Hohlkörper für einen Luftkanal bekannt. Öffnungen in der Klappenwand sorgen ebenfalls für einen Helmholtzresonatoreffekt zur Schallabsorption.

Eine Struktur eines Strömungskanals für ein Luftführungsgehäuse mit einem formstabilen Kern, der innen- und außenseitig mit einer schalldämmenden Schicht aus Schaum versehen ist, ist in der Gebrauchsmusterschrift DE 296 11 394 U1 offenbart. Der innere Kern weist dabei zur Stabilisierung Rippen oder Stege auf.

Eine Wandstruktur in Form einer Wabenstruktur ist in der nicht vorveröffentlichten europäischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer EP 03291282.6 beschrieben, diese lässt allerdings hinsichtlich der schalldämmenden Wirkung noch Wünsche offen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Wandstruktur zur Verfügung zu stellen, die sich insbesondere auszeichnet durch geringen Materialaufwand bei vergleichsweise hoher Stabilität und Festigkeit, sowie eine hohe schalldämmende oder -absorbierende Wirkung.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wandstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist eine wabenförmige Wandstruktur vorgesehen, wobei die einzelnen Waben eine vieleckige, insbesondere sechseckige Form haben und zumindest bereichsweise mit einem Füllmaterial versehen sind. Das Füllmaterial wird bevorzugt an Stellen mit akustischen Quellen oder Störstellen eingesetzt, kann aber auch über die gesamte Flächenausdehnung der wabenförmigen Wandstruktur in die Waben eingebracht werden. Die Waben können auch innerhalb einer Wandstruktur verschiedene Formen aufweisen, beispielsweise aus einer Kombination fünf- und sechseckiger Formen bestehen.

Eine derartige, gleichmäßig ausgebildete Wandstruktur stellt sicher, dass auf die Struktur einwirkende Spannungen gleichmäßig in alle Richtungen verteilt werden. Gleichzeitig werden durch die Wabenstruktur und das Füllmaterial die akustischen Eigenschaften der Wandstruktur, wie beispielsweise die Schalldämmung oder -absorption, verbessert. Auf Grund der Optimierung können die Wandstärken verringert werden, so dass Material und somit auch Gewicht eingespart werden kann. Wird eine entsprechende Struktur für Klappen verwendet, so kann, da sich auch die Bauhöhe verringern lässt, der Strömungswiderstand der Klappen verringert werden.

Bevorzugt sind die einzelnen Seitenlängen der die Wabenstruktur bildenden Waben gleich lang, so dass eine Kraftweiterleitung möglichst gleichmäßig in alle Richtungen erfolgt und die Belastungen gleichmäßig verteilt werden. In Bereichen mit höherer Belastung kann die Wabenstruktur, beispielsweise durch eine Erhöhung der Wabendichte angepasst werden.

Vorzugsweise ist die Wandstärke über wesentliche Bereiche der Wandstruktur gleich stark. Bei unterschiedlichen Wandstärken kann eine Veränderung der Wabenabmessungen sinnvoll sein, um weiterhin eine gleichmäßige Belastungsverteilung zu gewährleisten.

Die Waben erstrecken sich im Wesentlichen flächig, wobei sie in Richtung der größten flächigen Abmessung der Wandstruktur ausgerichtet sind.

Vorteilhafterweise sind die Waben zumindest in Teilbereichen zumindest einseitig mittels flächiger Schließelemente geschlossen. Die Waben und zumindest ein flächiges Schließelement sind vorzugsweise einstückig, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, beispielsweise auf Polypropylenbasis, ausgeführt.

Zur Verbesserung der Strömungseigenschaften entlang erfindungsgemäßer Wandstrukturen sind die Waben in einer weiteren erfindungsgemäßen Variante, zumindest bereichsweise ein- oder zweiseitig durch eine dünne Schicht abgedeckt. Die dünne Schicht ist insbesondere in Form einer Membrane ausgeführt. Bevorzugt ist die dünne Schicht aufgeklebt, beispielsweise als Klebefolie, oder aufgepresst und als Textilstoff-Vlies oder als Thermoplast ausgeführt.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung ist es besonders vorteilhaft, die Waben zumindest bereichsweise auszuschäumen, insbesondere mit einem Polyurethanschaum. Ein Verschließen von, mit offenporigen Schaum verfüllten Waben erweist sich für eine verbesserte Luftführung bzw. einen geringen Strömungswiderstand als günstig. Dies kann beispielsweise auch durch eine Verhautung des zur Füllung verwendeten Schaummaterials, erfolgen.

Bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Wandstrukturen bei Luftführungsgehäusen, Klappen und/oder Wasserkästen von Belüftungs-, Heizungs-, und/oder Klimaanlagen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, verwendet.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Wandstruktur, und
2a, 2b Schnitte durch eine erfindungsgemäße Wandstruktur mit ausgefüllten Waben.
Ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Wandstruktur 1 weist über die gesamte flächige Erstreckung hinweg eine wabenförmige Struktur mit einer Vielzahl einzelner, miteinander verbundener Waben 2 auf. Hierbei haben die Waben 2 eine sechseckförmige Gestalt, wobei die einzelnen Seitenlängen im Wesentlichen gleich lang sind. Die wabenförmige Wandstruktur 1 erstreckt sich beispielsweise über die gesamte Fläche einer Luft-Klappe oder eine Gehäusewandung eines Luftführungsgehäuses, wobei der sechseckige Querschnitt der einzelnen Waben 2 in der Ebene der größten flächigen Erstreckung des entsprechenden Bauteils liegt. Die Wandstärke C der Waben und der Wandabstand A der einzelnen sechseckförmigen Waben sind an verschiedene Anforderungen an die entsprechenden Bauteile, wie beispielsweise die Festigkeit der Wandstruktur, anpassbar bzw. wählbar.
Die 2a und 2b zeigen einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße wabenförmige Wandstruktur 1 mit sechseckigen, miteinander verbundenen Waben 2 entlang der Schnittachse X-X. Der gezeigte Bereich zeigt wieder um nur einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Wandstruktur und der, dargestellte, im Wesentlichen plane Verlauf ist nur beispielhaft zu verstehen, da sich selbstverständlich nahezu beliebig gekrümmte wabenförmige Wandstrukturen, insbesondere für Luftführungsgehäuse realisieren lassen.
In 2a ist die Wabenstruktur einseitig und einstückig mittels eines flächigen Schließelementes 4 geschlossen. Auf der gegenüberliegenden Seite sind die Waben mittels einer dünnen Schicht 5, beispielsweise einer Kunststoffmembrane abgedeckt. Diese Schicht ist in der dargestellten Variante aufgepresst oder aufgeklebt. Im Inneren der Wabenstruktur entstehen Hohlräume 6, in die zumindest bereichsweise ein Füllmaterial 3 eingebracht ist.
In ähnlicher Weise ist die in 2b, ebenfalls im Schnitt dargestellte Wabenstruktur aufgebaut. Hier sind die Hohlräume 6 zwischen den Waben ebenfalls zumindest bereichsweise mit einem Füllmaterial 3 ausgestattet. Vorzugsweise findet als Füllmaterial 3 ein Schaummaterial Verwendung, insbesondere da es die Möglichkeit bietet eine dünne Schicht 7 in Form einer Haut auf den Waben auszubilden, so dass diese ebenfalls verschlossen werden.
Die Ausrichtung der Waben 2 hängt insbesondere von der Haupt-Belastungsrichtung ab, so dass eingeleitete Kräfte möglichst gleichmäßig über die gesamte Struktur verteilt und Verformungen möglichst gering gehalten werden können.

1: Wandstruktur
2: Waben
3: Füllmaterial
4: Schließelement
5: dünne Schicht
6: Hohlraum
7: Haut

Claims

Wandstruktur, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstruktur (1) wabenförmig ausgebildet und zumindest bereichsweise mit einem Füllmaterial (3) versehen ist.
Wandstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Waben (2) der Wandstruktur (1) vieleckig, insbesondere sechseckig ausgebildet sind.
Wandstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Seitenlängen, der, die Wabenstruktur (1) bildenden Waben (2) gleich lang sind.
Wandstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke über wesentliche Bereiche der Wandstruktur (1) gleich stark ist.
Wandstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wabenförmige Wandstruktur (1) sich im Wesentlichen flächig unter Bildung einer Vielzahl einzelner Waben (2) erstreckt.
Wandstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Waben (2) in Richtung der größten flächigen Abmessung der Wandstruktur ausgerichtet sind.
Wandstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Waben (2) zumindest in Teilbereichen zumindest einseitig mittels flächiger Schließelemente (4; 5; 7) geschlossen sind.
Wandstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Waben (2) und zumindest ein flächiges Schließelement (4) einstückig, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil ausgeführt sind.
Wandstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Waben (2) zumindest bereichsweise ein- oder zweiseitig durch eine dünne Schicht (5; 7) abgedeckt sind.
Wandstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Schicht (5) in Form einer Membrane ausgeführt ist.
Wandstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Waben (2) zumindest bereichsweise ausgeschäumt, sind.
Verwendung einer Wandstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein Luftführungsgehäuse, eine Luft-Klappe und/oder einen Wasserkasten einer Belüftungs-, Heizungs-, und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs.