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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeug, insbesondere LKW-Zugfahrzeug oder Nachlauffahrzeug, mit einem Fahrzeugrahmen und mit einem am Fahrzeugrahmen tragend aufgenommenen Nutzlastaufbau, wie etwa Pritsche, Tank, Kipper, Absetzkipper und dergleichen, wobei ferner an dem Fahrzeugrahmen wenigstens eine Radachse vorgesehen ist, an welcher auf jeder Fahrzeugseite bezüglich einer durch Rollachse und Gierachse aufgespannten Fahrzeugmittelebene wenigstens ein Rad drehbar angeordnet ist.
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Derartige Nutzfahrzeuge sind als Lastkraftwagen oder Anhänger, sei es nun als Gliederzug oder Sattelschleppzug, sei es als einzelnes Zugfahrzeug oder einzelnes Nachlauffahrzeug, weltweit im Einsatz. Aufgrund ihres Nutzlastaufbaus können diese Nutzfahrzeuge verschiedenartige Transportaufgaben und darüber hinaus auch Produktionsaufgaben erfüllen, wie etwa Lastkraftwagen mit einem Betonmischeraggregat als Nutzlastaufbau zeigen.
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An diesen Nutzfahrzeugen sind zahlreiche Schallquellen vorhanden, manche davon abhängig vom jeweiligen Nutzlastaufbau, manche davon fahrzeugimmanent, wie etwa die im Betrieb Abrollgeräusche erzeugenden Reifen, und manche davon fahrzeugtypabhängig, wie etwa die ausschließlich an Zugfahrzeugen vorgesehenen Antriebs- und Abgasstränge.
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Unvermeidlich müssen die hier bezeichneten Nutzfahrzeuge zur Erfüllung ihrer Aufgaben in bewohnten Gebieten bewegt werden, wodurch die vom entsprechenden Verkehr betroffenen Anwohner unerwünschten Lärmbelastungen ausgesetzt sind. Dem wirken der Gesetzgeber und Behörden mit zunehmend strengeren Vorschriften über die zulässige von einem solchen Nutzfahrzeug ausgehende Lärmbelastung entgegen.
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Eine Verringerung des von derartigen Nutzfahrzeugen ausgehenden Schalls ist daher nicht nur eine Frage der Akzeptanz derartiger Fahrzeuge in der damit konfrontierten Bevölkerung, sondern kann zur grundsätzlichen Frage der Betriebserlaubnis werden.
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Von Zugfahrzeugen im Betrieb ausgehende Motorgeräusche wurden im Stand der Technik durch Auskleidung des Motorraums mit schalldämpfenden Materialien, bis hin zur weitgehenden Verkapselung des Motors mit derartigen Materialien für die Außenumgebung wahrnehmbar gemindert.
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Aufgrund des großen Fahrzeuggewichts, der im Betrieb erreichten Fahrzeuggeschwindigkeiten und der robusten Ausbildung der Räder bzw. Reifen derartiger Nutzfahrzeuge können die im Betrieb entstehenden Abrollgeräusche erheblich zum akustischen Gesamteindruck des Nutzfahrzeugs beitragen.
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Zwar versucht man, Abrollgeräusche an eventuell vorhandenen Radkästen oder Radkastenteilen zu dämpfen. Jedoch ist diesen Versuchen nur mäßiger Erfolg beschieden, da sich die Radkästen oder Radkastenteile bauartbedingt nur über einen verhältnismäßig geringen Umfangsbereich der Räder erstrecken können.
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Weitere Schwierigkeiten bei der Schallemissionsminderung der hier diskutierten Nutzfahrzeuge entstehen durch die üblicherweise individuelle konstruktive Anpassung an die jeweilige Aufgabe des Fahrzeugs, was zu einer Vielzahl vorhandener Fahrzeuggestaltungen führt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den von den eingangs genannten Nutzfahrzeugen im Betrieb emittierten Schall für die Außenumgebung wahrnehmbar zu verringern, insbesondere den Beitrag der Abrollgeräusche zum akustischen Gesamteindruck des Fahrzeugs zu mindern.
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Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein gattungsgemäßes Nutzfahrzeug, bei welchem an dem Fahrzeugrahmen sowohl mit Abstand zum Nutzlastaufbau als auch mit Abstand zu einer Bodenaufstandsfläche, auf welcher das Nutzfahrzeug mit seinen Rädern aufsteht, ein im Wesentlichen flächiger Akustikboden aus schallemissionsminderndem Material mittelbar oder unmittelbar festgelegt ist.
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Dabei ist mit „flächig”im Wesentlichen ausgesagt, dass sich der Akustikboden in zwei zueinander orthogonalen Raumrichtungen (Haupterstreckungsrichtungen) über wesentlich größere Abmessungen hinweg erstreckt als in einer zu den beiden Haupterstreckungsrichtungen orthogonalen dritten Raumrichtung. Diese dritte Raumrichtung, kann zutreffend als Dickenrichtung bezeichnet werden.
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Mit der beschriebenen Anordnung des Akustikbodens sowohl mit Abstand zum Nutzlastaufbau als auch mit Abstand zu der Bodenaufstandsfläche muss wenigstens ein Teil des vom Nutzfahrzeug emittierten Schalls durch den Akustikboden hindurchtreten, bevor er die Außenumgebung des Fahrzeugs erreicht. Bei diesem Durchgang durch den Akustikboden kann die Schallenergie des transmittierten Schalls aufgrund der schallemissionsmindernden Eigenschaften des Akustikbodenmaterials verringert werden, wodurch wenigstens der durch den Akustikboden hindurchgetretene Schallanteil in der Außenumgebung mit geringerer Lautstärke wahrnehmbar ist.
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Zwar soll bei geeignet gestalteten und bemessenen Nutzlastaufbauten nicht ausgeschlossen sein, dass sich der Akustikboden über dem Nutzlastaufbau befindet, also genauer sich der Nutzlastaufbau zwischen Bodenaufstandsfläche und Akustikboden befindet, etwa wenn von dem Nutzlastaufbau ausgehender Schall in seiner Ausbreitung nach oben gehindert oder gemindert werden soll. Dennoch wird der Standardfall der Anordnung des Absorptionskörpers eine Anordnung desselben zwischen Bodenaufstandsfläche und Nutzlastaufbau sein.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nämlich erkannt, dass die mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit immer prominenteren Abrollgeräusche mehrfach zwischen Bodenaufstandsfläche und den Unterseiten verschiedener Fahrzeugaggregate, insbesondere des Nutzlastaufbaus, reflektiert werden können, bevor dieser Schall in die freie Außenumgebung abgestrahlt wird. Dies gilt insbesondere für die Abrollgeräusche, welche von den Rädern auf der einem seitlich positionierten Beobachter abgewandten Fahrzeugseite ausgehen.
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Bei der bevorzugten Anordnung des Akustikbodens zwischen Bodenaufstandsfläche und Nutzlastaufbau erfährt dieser mehrfach reflektierte Schall eine ebenso mehrfache Intensitätsminderung, was zu ganz erheblichen Schallemissionsminderungen des Gesamtfahrzeugs führen kann.
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Grundsätzlich soll nicht ausgeschlossen sein, dass der hier diskutierte Akustikboden in einer Weiterbildung der Erfindung um ein oder zwei oder mehr Krümmungsachsen gekrümmte Abschnitte aufweist, etwa um an bestimmten Stellen des erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugs mehr Bodenfreiheit zu erreichen oder aerodynamisch günstige Eigenschaften vorzusehen. Aus fertigungstechnischen Erwägungen heraus ist jedoch bevorzugt, dass der Akustikboden im Wesentlichen eben ist. Dies gestattet nämlich, selbst Nutzfahrzeuge mit einer ungewöhnlich großen Grundfläche mit einem entsprechenden Akustikboden auszustatten, da dieser mehrteilig aus ebenen Bestandteilen, etwa Bodenplatten, zusammengesetzt sein kann.
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Ein ebener Akustikboden erleichtert überdies, ihn mehrlagig auszuführen, vorzugsweise mit mehreren zueinander im Wesentlichen parallelen Lagen, wobei zwischen zwei parallelen Lagen ein Luftspalt vorgesehen sein kann, aber nicht muss. Mehrlagigkeit kann auch bei nicht-ebenem Akustikboden vorliegen.
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Weiter kann durch den im Wesentlichen ebenen Akustikboden eine einheitliche Bodenfreiheit des Fahrzeugs sichergestellt werden, was dem Fahrzeugführer Manövriersicherheit verschafft, da er beispielsweise erproben kann, ob die Fahrzeugfront ausreichend Bodenfreiheit aufweist und er dann weiß, dass das so erzielte Ergebnis auch für das restliche Fahrzeug gilt.
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Aus diesem Grunde möglichst einheitlicher Bodenfreiheit ist es bevorzugt, wenn der Akustikboden nicht nur eben, sondern im Wesentlichen parallel zur Bodenaufstandsfläche des Nutzfahrzeugs angeordnet ist.
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Die hervorragende Bedeutung der Minderung von Abrollgeräuschen wurde oben bereits erläutert. Derartige Abrollgeräusche lassen sich umso besser dämpfen, je größer die Fläche des Akustikbodens ist. Eine erwünscht große Fläche mit einer ebenfalls erwünscht großen Absorptionsstrecke kann ausgehend von einem Rad als einer Schallquelle dadurch erhalten werden, dass wenigstens ein Rand des Akustikbodens wenigstens einem Rad an wenigstens einer Seite gegenüberliegt. Dann ist nämlich sichergestellt, dass wenigstens der von dieser Seite ausgehende Schallanteil von Abrollgeräuschen dieses Rades durch den Durchtritt durch den Akustikboden in seiner Intensität gemindert werden kann. Aus den oben genannten Gründen ist auch ein möglichst geringes Spaltmaß zwischen dem Rand des Akustikbodens und der gegenüberliegenden Radseite bevorzugt. Es ist überdies leicht einsehbar, dass die Schallemissionsminderung durch den hier vorgestellten Akustikboden um so effektiver ist, je mehr Rädern an wenigstens einer Seite ein Rand des Akustikbodens gegenüberliegt.
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Weiter wird die Effizienz der Minderung von emittierten Abrollgeräuschen dadurch erhöht, dass dem Rad oder den Rädern an mehr als nur einer Seite, etwa an zwei Seiten oder sogar an drei Seiten mit einem vorbestimmten Abstand ein Rand des Akustikbodens gegenüberliegt. So kann sogar eine Art Einfassung des Rades durch den Akustikboden bei bestmöglicher Ausnutzung des zur Anbringung des Akustikbodens vorhandenen Bauraums erreicht werden.
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Diese „Einfassung” kann unter größtmöglicher Flächenausdehnung des Akustikbodens akustisch besonders wirksam als Radausnehmung am Akustikboden ausgestaltet sein, in welcher ein Rad des Nutzfahrzeugs aufgenommen ist, wobei ein erster Radabschnitt der Radausnehmung einer Abrollfläche des Rades gegenüberliegt, so dass die von der Abrollfläche ausgehenden Schallanteile mit großer Wahrscheinlichkeit durch den Akustikboden gedämpft werden können.
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Da die Abrollfläche um das Rad umläuft, kann ein weiterer Randabschnitt der Radausnehmung mit Abstand vom ersten Randabschnitt wiederum der Abrollfläche des Rades gegenüberliegen, wobei dann die zur Gierachse parallelen Komponenten der Relativbewegungsrichtung der Abrollfläche bei Fahrbewegung des Nutzfahrzeugs relativ zu den beiden genannten Randabschnitten entgegengesetzt gerichtet sind. Mit anderen Worten befindet sich die Radachse in Fahrzeuglängsrichtung zwischen den beiden der Abrollfläche gegenüberliegenden Randabschnitten des Akustikbodens.
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Diese beiden Randabschnitte können durch einen weiteren Randabschnitt des Akustikbodens miteinander verbunden sein, wobei dann dieser verbindende Randabschnitt zur weiteren Dämpfung der von dem Rad ausgehenden Abrollgeräusche einer zur Mittelebene des Nutzfahrzeugs hin weisenden Stirnseite des Rades gegenüberliegen kann.
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Bevorzugt sind die Ebene des Akustikbodens und die zur Radachse im Wesentlichen orthogonale Radebene orthogonal zueinander angeordnet, so dass das Rad in Gierachsenrichtung zu beiden Seiten des das Rad einfassenden Akustikbodens über diesen hinaus vorsteht.
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Dabei kann zur Verstärkung der Schallemissionsminderung der Akustikboden derart angeordnet sein, dass er gestattet, für wenigstens ein Rad einen Radkasten vorzusehen. Aus Gründen einfacher Montage kann der Radkasten mehrteilig ausgestaltet sein. Da der Radkasten außerdem üblicherweise nicht nur aus Gründen der Schalldämpfung, sondern möglicherweise sogar vorrangig als Spritz- und Steinschlagschutz am Fahrzeug vorgesehen wird, befindet er sich größtenteils über dem Akustikboden, also zwischen Akustikboden und Nutzlastaufbau. Dadurch kann der Radkasten vor allem den Nutzlastaufbau und die unmittelbar darunter liegenden Fahrzeugaggregate wirksam vor Spritzwasser und Steinschlag schützen.
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Zwar soll nicht ausgeschlossen sein, dass der Radkasten den Akustikboden durchsetzt, jedoch ist es hierfür notwendig, einen Rand zwischen Akustikboden und gegenüberliegender Radfläche zu vergrößern, um Bauraum für den Radkasten zu schaffen, was jedoch die Gesamtfläche des Akustikbodens unerwünschter Weise verringern kann.
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Da Nutzfahrzeuge im Gegensatz zu Personenkraftwagen nicht über einen Unterboden verfügen, ist zunächst am Nutzfahrzeug kein eindeutiger Anbringungsort für den hier diskutierten Akustikboden erkennbar.
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Üblicherweise ruht der Nutzlastaufbau auf dem Fahrzeugrahmen. Unter dem Nutzlastaufbau sind in der Regel allerlei Fahrzeugaggregate vorgesehen, wie etwa Fahrzeugtank, Reserverad, Druckluftspeicher, Versorgungs- und Signalleitungen und dergleichen. Ein hervorragender Kompromiss aus Schallminderungswirkung des Akustikbodens, ausreichender Bodenfreiheit des Nutzfahrzeugs und ausreichendem Bauraum zur Anbringung der benötigten Fahrzeugaggregate unter dem Nutzlastaufbau, insbesondere des oben bereits diskutierten Radkastens, wird dadurch erreicht, dass der einer Radfläche gegenüberliegende Rand des Akustikbodens in einem radachsennahen Höhenbereich des Rades vorgesehen ist, welcher vorzugsweise die Radachse enthält, besonders bevorzugt zentral enthält, und welcher sich über nicht mehr als 30% der Gesamthöhe des Rades erstreckt.
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Da es sich für die Schallminderungswirkung des Akustikbodens als vorteilhaft herausgestellt hat, wenn die Radeinfassung des Akustikbodens das darin aufgenommene Rad möglichst in der Nähe des größten bodenparallelen Querschnitts einfasst, weil dann die Relativbewegung des dem jeweiligen gegenüberliegenden Rand des Akustikbodens möglichst orthogonal zum Akustikboden verläuft, ist es werter bevorzugt, wenn der radachsennahe Höhenbereich sich über nicht mehr als 20%, weiter bevorzugt über nicht mehr als 15% der Gesamthöhe des Rades erstreckt. Vorzugsweise ist der gesamte Akustikboden in dem genannten Höhenbereich vorgesehen.
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Auf die bevorzugte mehrteilige Ausbildung des Akustikbodens und die dadurch erleichterte Fertigung und Montage desselben wurde oben bereits hingewiesen. Dann, wenn der Akustikboden mehrteilig ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, den Akustikboden im Bereich einer Radachse zu unterleilen, da – je nach konkreter Fahrzeugkonstruktion – für Radachse oder/und Radaufhängung ohnehin ein Durchgang oder Freiraum im Akustikboden vorzusehen ist. Vorzugsweise weist also der Akustikboden am Ort einer Radachse einen in Fahrzeuglängsrichtung und in Fahrzeugquerrichtung sich erstreckenden Spalt auf.
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Da der Akustikboden bereits erfindungsgemäß aus schallemissionsminderndem Material gebildet ist, ist eine weitere Verkleidung des Akustikbodens zur Gewichtseinsparung am Nutzfahrzeug unnötig. Weiterhin ist es nicht nur aus akustischen, sondern darüber hinaus auch aus aerodynamischen Gründen vorteilhaft, wenn die zur Bodenaufstandsfläche weisende Unterseite des Akustikbodens überwiegend, vorzugsweise vollständig freiliegt.
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Da das Nutzfahrzeug, wie oben bereits erwähnt wurde, anders als Personenkraftwagen nicht über einen Unterboden verfügen, liegt auch die zum Nutzlastaufbau weisende Oberseite des Akustikbodens am Nutzfahrzeug wenigstens überwiegend frei. Dabei ist es jedoch möglich, dass einzelne Fahrzeugaggregate aufgrund ihrer Baugröße bis zur Oberseite des Akustikbodens reichen. Dennoch ist es vorteilhaft, wenn die Oberseite des Akustikbodens überwiegend oder sogar vorzugsweise vollständig freiliegt, da dann sichergestellt ist, dass am Nutzlastaufbau in Richtung zur Bodenaufstandsfläche reflektierter Schall nicht bereits unerwünschterweise an einer darüberliegenden, schallharten Fläche ohne oder mit lediglich geringerer Dämpfung reflektiert wird und dieser Schall somit am Durchtritt durch den Akustikboden nicht oder kaum gehindert ist.
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Da der Akustikboden, wie bereits dargestellt, im Wesentlichen zwischen Bodenaufstandsfläche und Nutzlastaufbau reflektierten Schall beim Durchtritt durch den Akustikboden in seiner Intensität mindert, ist es vorteilhaft, wenn sich der Akustikboden über einen möglichst großen Anteil der Grundfläche des Fahrzeugs erstreckt. In einer vorteilhaften konkreten Ausführungsform eines auf der Bodenaufstandsfläche stehenden Nutzfahrzeugs bedeutet dies, dass sich vorteilhafterweise der Akustikboden über wenigstens 60%, vorzugsweise wenigstens 70%, besonders bevorzugt wenigstens 80% der Projektionsfläche des Nutzfahrzeugs bei dessen Projektion in Gierachsenrichtung zur Bodenaufstandsfläche hin erstreckt.
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Aus den oben bereits genannten Gründen ist der bevorzugt zwischen Bodenaufstandsfläche und Nutzlastaufbau angeordnete Akustikboden mit Abstand vom Nutzlastaufbau vorgesehen, so dass sich zwischen dem Nutzlastaufbau und dem Akustikboden ein in Gierachsenrichtung des Nutzfahrzeugs erstreckender Spalt befindet. Dieser Spalt kann zur weiteren Minderung der Schallemission des Nutzfahrzeugs durch eine am Außenflächenbereich des Nutzfahrzeugs angeordnete Akustikverkleidung wenigstens teilweise, vorzugsweise größtenteils, bedeckt sein. Dies bedeutet, dass zwischen Nutzlastaufbau und Akustikboden das Nutzfahrzeug verlassender Schall durch die Akustikverkleidung hindurchtreten muss, um zur Außenumgebung des Nutzfahrzeugs zu gelangen. Ist die Akustikverkleidung aus schallemissionsminderndem Material gefertigt, kann die Schallintensität auch bei diesem Durchgang vorteilhaft gemindert werden.
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Besonders einfach kann die Akustikverkleidung ohne zusätzlich notwendige Bauteile an einem in der Regel ohnehin am Nutzfahrzeug vorhandenen Unterfahrschutz vorgesehen sein. Derartige Unterfahrschutze erstrecken sich üblicherweise an den Nutzfahrzeugseiten zwischen zwei in Fahrzeuglängsrichtung aufeinander folgenden Achsen oder/und am Heck des Nutzfahrzeugs, um bei einem Auffahrunfall eines PKWs von der Seite oder vom Nutzfahrzeugheck her möglichst zu verhindern, dass der PKW unter das Nutzfahrzeug gerät.
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Grundsätzlich soll nicht ausgeschlossen sein, dass vom Akustikboden auch zur Bodenaufstandsfläche hin sich erstreckende Akustikverkleidungsschürzen vorgesehen sind, allerdings ist diese Lösung wegen der damit verbundenen Verringerung der Bodenfreiheit nicht bevorzugt.
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Die Akustikverkleidung kann in konstruktiv einfacher und daher vorteilhafter Weise aus einzelnen Verkleidungsbauteilen gebildet sein, welche mit dem Akustikboden einen Winkel, vorzugsweise einen rechten Winkel, einschließen. Ebenso wie der Akustikboden selbst kann auch die Akustikverkleidung aus plattenförmigen Verkleidungsbauteilen gebildet sein oder diese wenigstens aufweisen, so dass Akustikboden und Akustikverkleidung aus denselben Grundbauteilen gebildet sein kann.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Akustikverkleidung aus im Wesentlichen schallhartem, also im Wesentlichen Schall reflektierendem Material gebildet sein. Da der vom Fahrzeug ausgehende Schall in einem anderen Winkel auf die Akustikverkleidung trifft als auf den Akustikboden, kann es vorteilhaft sein, mit der Akustikverkleidung Schallemission durch das Prinzip der Schallreflexion zu mindern. Für den Akustikboden ist dagegen das Prinzip der Schallabsorption bevorzugt. Dabei soll zur möglichst effektiven Schallemissionsminderung nicht ausgeschlossen sein, dass Schall reflektierendes Material der Akustikverkleidung mit Schall absorbierendem Material überzogen ist Schall reflektierendes Material ist beispielsweise massives Plattenmaterial aus Kunststoff oder Metall.
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Durch die geschilderte Konstruktion kann dafür Sorge getragen werden, dass Akustikboden, Akustikverkleidung und Nutzlastaufbau ein unter dem Nutzlastaufbau gelegenes Volumen einfassen, aus welchem dann Schall nur unter Durchtritt durch entweder den Akustikboden oder, je nach gewähltem Material, die Akustikverkleidung vom Nutzfahrzeug emittiert wird. Dies gilt unter der Voraussetzung, dass der Nutzlastaufbau und seine Außenflächen Schall größtenteils reflektieren.
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Mit „Einfassen” ist dabei keine hermetische Abriegelung des bezeichneten Volumens gegenüber der Außenwelt gemeint, vielmehr sind durchaus zur Vereinfachung der Montage der oben diskutierten Akustikbauteile Spalte zwischen diesen zugelassen. Vorteilhaft ist natürlich, wenn etwa Akustikverkleidung und Akustikboden wenigstens abschnittsweise, vorteilhafterweise vollständig, aneinander anschließen, notwendig ist dies jedoch nicht. Vielmehr soll mit „Einfassen” ein Zustand bezeichnet sein, in welchem der Nutzlastaufbau die Akustikverkleidung und der Akustikboden ein unter dem Nutzlastaufbau vorhandenes Schallausbreitungsvolumen erkennbar anzeigen.
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Da bereits im Zusammenhang mit den oben erwähnten Reflektionen zwischen Nutzlastaufbau und Bodenaufstandsfläche der für die Schallemissionsminderung vorteilhafte wiederholte Durchtritt von Schall durch den Akustikboden erläutert wurde, ist es verständlich, dass grundsätzlich die Vervielfachung von Schalldurchtritt durch schallemissionsminderndes Material zu einer zunehmend verbesserten Schallemissionsminderung führt. Aus diesem Grunde kann vorgesehen sein, dass das durch Akustikboden, Akustikverkleidung und Nutzlastaufbau eingefasste Volumen durch Zwischenwände aus schallemissionsminderndem Material unterteilt ist. Diese Zwischenwände sind vorzugsweise orthogonal zum Akustikboden oder/und parallel zu Abschnitten der Akustikverkleidung angeordnet.
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Mit den Zwischenwänden können Kammern geschaffen werden, deren Volumina auf einen zu absorbierenden Frequenzbereich abgestimmt sein können, wie dies für sogenannte „Kammerabsorber” der Fall ist. Daher können in dem eingefassten Volumen Kammern unterschiedlichen Volumens oder/und unterschiedlicher Abmessungen vorgesehen sein, um die Schallemission in einem möglichst großen Frequenzbereich mindern zu können.
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Die Zwischenwände können Schall absorbierend oder/und Schall reflektierend ausgebildet sein.
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Die so gebildeten Kammern können durch einen Deckel abgedeckt sein, um ihr Resonanzverhalten möglichst exakt einstellen zu können.
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Als schallemissionsminderndes Material kommt bevorzugt plattenförmiges Material in Betracht, welches eine gewisse Porosität aufweist. Dabei kann das plattenförmige Material offen- oder/und geschlossenzelligen Schaumstoff oder Fasermaterial umfassen. Wenngleich das Fasermaterial als Fasergewebe folgen kann, ist ein ungeordnetes Fasergewirr zur Schallemissionsminderung bevorzugt. Hierzu kann das schallemissionsmindernde Material wenigstens eine Lage aus so genanntem „LWRT” (= Low Weight Reinforced Thermoplast; verstärkter Thermoplast mit niedrigem Gewicht) umfassen, welcher ein Fasermaterial und einen die Fasern des Fasermaterials miteinander verbindenden Binder umfassen kann. Ein derartiger Werkstoff mindert die Schallemission im Wesentlichen durch Schallabsorption. Zum Schutz einer oder mehrerer derartiger akustisch wirksamer Lagen aus Schaumstoff- oder/und Fasermaterial vor äußerer Belastung, wie etwa Steinschlag, Spritzwasser und dergleichen, können die akustisch wirksamen Lagen wenigstens an ihren Außenseiten mit Schutzlagen versehen sein. Als derartige Schutzlagen haben sich besonders Vliese bewährt, die zum einen eine hohe mechanische Dämpfung und zum anderen aufgrund ihrer Fasergewirrstruktur eine gewisse zusätzliche akustische Wirksamkeit bereitstellen können. Ebenso kann wenigstens eine Schicht aus gelochtem massiven Kunststoff oder aus Metall zum Schutz des schallemissionsmindernden Materials vorgesehen sein. Derartige gelochte Lagen weisen vorzugsweise Löcher mit mindestens 1 mm Durchmesser und einem Anteil gelochter Fläche an der Gesamtfläche von 5% bis 40%, vorzugsweise von 10 bis 30% auf, so dass sie die akustische Wirksamkeit des von ihnen geschützten Akustikbodens nicht oder nicht wesentlich beeinträchtigen.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es stellt dar:
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1 in einer Seitenansicht ein Zug aus einem LKW-Zugfahrzeug und einem Nachlauffahrzeug als erfindungsgemäße Ausführungsformen eines Nutzfahrzeugs,
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2 das in 1 dargestellte LKW-Zugfahrzeug in einer Seitenansicht,
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3 in einer Seitenansicht das LKW-Zugfahrzeug der 1 zusätzlich ausgestattet mit einer Akustikverkleidung und
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4 eine Draufsicht auf einen mehrteiligen Akustikboden mit bereichsweise angeordneter Akustikverkleidung.
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In 1 ist ein lediglich grobschematisch dargestellter Zug mit zwei erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugen allgemein mit 10 bezeichnet. Er umfasst ein motorisch angetriebenes LKW-Zugfahrzeug 12 und ein von diesem gezogenes Nachlauffahrzeug 12a, das über eine Deichsel 14 an das LKW-Zugfahrzeug 12 angekuppelt ist. Basis für die jeweiligen Nutzfahrzeuge 12 und 12a bilden ihre jeweiligen Fahrzeugrahmen 16 bzw. 16a, an die alle weiteren Fahrzeugbestandteile mittelbar oder unmittelbar anmontiert sind. Auf jedem Fahrzeugrahmen 16, 16a ist ferner ein Nutzlastaufbau 18, 18a vorgesehen, hier beispielsweise in Form einer Pritsche. Unterhalb des Fahrzeugrahmens 16 des LKW-Zugfahrzeugs 12 sind weitere Aggregate vorgesehen. Beispielhaft ist der Fahrzeugtank 19 dargestellt. Weitere in diesem Fahrzeugbereich vorgesehene Aggregate können sein: Reserverad, Druckluftspeicher, Werkzeugkasten und dgl.
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In der vorliegenden Figurenbeschreibung sind zum Nachlauffahrzeug 12a gehörende Bauteile oder Bauteilabschnitte mit gleichen Bezugszeichen versehen wie gleiche oder funktionsgleiche Bauteile bzw. Bauteilabschnitte des LKW-Zugfahrzeugs 12, jedoch erweitert mit dem Kleinbuchstaben „a”.
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Zur Beschreibung des Zuges 10 bzw. seiner Bestandteile: LKW-Zugfahrzeug 12 und Nachlauffahrzeug 12a, wird ein an sich übliches Fahrzeugkoordinatensystem aus in Fahrzeuglängsrichtung L verlaufender Rollachse R, in Fahrzeugquerrichtung, orthogonal zur Rollachse R verlaufender Nickachse N und orthogonal zu jeder der vorgenannten Achsen verlaufender Gierachse G verwendet.
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Die Gierachse G und die Rollachse R spannen eine Fahrzeugmittelebene FME auf, zu deren beiden Seiten Räder 20, 20a an Radachsen 24, 24a vorgesehen sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist sowohl das LKW-Zugfahrzeug 12 als auch das Nachlauffahrzeug 12a mit jeweils vier Rädern 20, 20a ausgestattet, wobei über jedem Rad 20, 20a jeweils ein an sich bekannter Radkasten 22, 22a angeordnet ist.
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In einem seitlichen Bereich der Nutzfahrzeuge 12, 12a in deren Längsrichtung L zwischen zwei Rädern unterhalb des Fahrzeugrahmens 16, 16a ist ferner sowohl beim LKW-Zugfahrzeug 12 als auch beim Nachlauffahrzeug 12a jeweils ein Unterfahrschutz 26, 26a vorgesehen.
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Zwischen dem Fahrzeugrahmen 16, 16a und einer Bodenaufstandsfläche 28, auf der das Nutzfahrzeug 10 mit seinen Rädern 20, 20a betriebsmäßig aufsteht, ist ferner ein ebener, flächiger Akustikboden 30, 30a aus schallemissionsminderndem Material angebracht, welcher über Streben 32, 32a an dem Fahrzeugrahmen 16, 16a unmittelbar befestigt ist, wobei der Akustikboden 30, 30a zur Dämpfung insbesondere von Abrollgeräuschen der Räder 20, 20a vorgesehen ist.
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Wie in 1 zu erkennen ist, befindet sich der Akustikboden 30, 30a im Wesentlichen in einem konstanten Abstand p, pa von der Bodenaufstandsfläche 28 und befindet sich ebenso in einem Abstand q, qa von dem Nutzlastaufbau 18, 18a. Im Falle eines Nutzlastaufbaus 18, 18a mit nicht ebener Unterseite soll das Abstandsmaß zwischen Akustikboden 30, 30a und Nutzlastaufbau 18, 18a an der Stelle größter Annäherung zwischen Akustikboden 30, 30a und Nutzlastaufbau 18, 18a bestimmt werden. Der Abstand q, qa vom Nutzlastaufbau 18, 18a gestattet die Unterbringung der oben genannten Aggregate, wie etwa Reserverad, Fahrzeugtank 19, Druckluftspeicher, Werkzeugkasten und dergleichen.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist der Akustikboden 30, 30a im Wesentlichen parallel zur Bodenaufstandsfläche 28 angeordnet und kann hierbei jeweils ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Wie aus 1 und 4 ersichtlich, weist der Akustikboden 30, 30a mehrere Radausnehmungen 38, 38a auf. Aufgrund der dadurch erzielten Nähe des Akustikbodens 30, 30a zu den Rädern 20, 20a kann ein Großteil des an den Rädern 20, 20a entstehenden Schalls durch den Akustikboden 30, 30a hindurchtreten, so dass hierdurch die Schalldämpfung durch den Akustikboden 30, 30a verbessert wird.
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Ferner liegen in diesem Ausführungsbeispiel sowohl die zum Nutzlastaufbau 18, 18a als auch die zur Bodenaufstandsfläche 28 weisenden Seiten des Akustikbodens 30, 30a im Wesentlichen frei, wodurch eine effiziente Schalldämpfung erzielt werden kann, da hierdurch in Richtung zur bzw. aus Richtung der Bodenaufstandsfläche 28 reflektierter Schall durch den Akustikboden hindurchtreten kann und nicht vor Erreichen des Akustikbodens 30, 30a an Flächen, etwa der zuvor genannten Aggregate, mit geringer Dämpfung reflektiert wird.
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Wie aus 2 ersichtlich, ist der Akustikboden 30 in einem mit h bezeichneten radachsennahen Höhenbereich montiert. Dieser Höhenbereich h, welcher sich in Richtung der Gierachse G etwa zu gleichen Teilen über und unter der Radachse 24 erstreckt, entspricht hier ungefähr 30% der Gesamthöhe H des Rades 20. Es ist besonders vorteilhaft, den Akustikboden 30 innerhalb dieses Höhenbereichs zu montieren, um einen möglichst großen bodenparallelen Querschnitt des Rades 20 zu umfassen. Hierdurch können zusätzliche, direkt am Rad 20 entstehende Geräusche, beispielsweise durch Luftverwirbelungen, mit einem optimalen Kompromiss aus Bodenfreiheit des Nutzfahrzeugs einerseits und Schalldämpfungswirkung andererseits effizient gedämpft werden.
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Am Hinterrad 20 des LKW-Zugfahrzeugs 12 in 2 ist zu erkennen, dass ein erster zur Zeichenebene der 2 im Wesentlichen orthogonaler Rand 40 der Radausnehmung 38 des Unterbodens 30 mit geringem Abstand von der im Fahrbetrieb auf der Bodenaufstandsfläche 28 abrollenden und damit relativ zum Akustikboden 30 bewegten Radlauffläche 42 angeordnet ist. Ein Relativgeschwindigkeitsvektor v1 der Radlauffläche 42 weist bezüglich des dem ersten Rand 40 des Akustikbodens 30 gegenüberliegenden Abschnitts der Radlauffläche 42 im Wesentlichen zur Bodenaufstandsfläche 28 hin. Befände sich der Akustikboden 30 auf Höhe der Radachse 24, so wäre der Relativgeschwindigkeitsvektor v1 des dem ersten Rand 40 gegenüberliegenden Abschnitts der Radlauffläche 42 orthogonal zum Akustikboden 30 orientiert.
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An der in 2 dargestellten Anbringungssituation des Akustikbodens 30 geringfügig unterhalb der Radachse 24 weist der Relativgeschwindigkeitsvektor v1 der Radlauffläche 42 an der bezeichneten Stelle immer noch eine überwiegend zum Akustikboden 30 orthogonale Komponente auf, wenngleich eine geringfügige in Rollachsenrichtung verlaufende Geschwindigkeitskomponente hinzutritt.
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Ebenso liegt ein weiterer, zur Zeichenebene der 2 ebenso orthogonaler Rand 44 der Radlauffläche 42 mit geringem Abstandsmaß gegenüber. Jedoch befindet sich die Radachse 24 im Wesentlichen zwischen den im Wesentlichen zueinander parallelen Rändern 40 und 44 des Akustikbodens 30 im Bereich der Radausnehmung 38, so dass der Relativgeschwindigkeitsvektor v2 eines dem weiteren Rand 44 des Akustikbodens 30 gegenüberliegenden Abschnitts der Radlauffläche 42 zwar wiederum eine überwiegend zur Erstreckungsebene des Akustikbodens 30 orthogonale Geschwindigkeitskomponente aufweist. Jedoch ist diese der zur Erstreckungsebene des Akustikbodens 30 orthogonalen Komponente des Relativgeschwindigkeitsvektors v1 entgegengesetzt gerichtet.
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Der oben bezeichnete weitere Rand 44 ist ein dritter Rand im Sinne der vorhergehenden Beschreibung.
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Durch ein möglichst geringes Spaltmaß zwischen Radlauffläche 42 und einem Rand 40 bzw. 44 des Akustikbodens 30 können am Nutzfahrzeug entstehende Geräusche durch den Akustikboden 30 effektiv gedämpft werden, da der Akustikboden 30 mit möglichst großer Fläche ausgebildet ist.
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3 zeigt im Wesentlichen das LKW-Zugfahrzeug 12 von 2, wobei an dem Zugfahrzeug 12 von 3 eine Akustikverkleidung 34 am Außenwandbereich des LKW-Zugfahrzeugs 12 zwischen dem Akustikboden 30 und dem Nutzlastaufbau 18 vorgesehen ist.
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Wie zuvor mit Bezugnahme auf 1 erläutert wurde, ist der Akustikboden 30 mit einem Abstand q von der Unterseite des Nutzlastaufbaus 18 angeordnet, so dass in dem hier diskutierten Beispiel zwischen der Oberseite des Akustikbodens 30 und der Unterseite des Nutzlastaufbaus 18 ein sich längs der Gierachse G erstreckender Spalt S (siehe 2) befindet, welcher durch die Akustikverkleidung 34 im Wesentlichen abgedeckt wird.
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Die Akustikverkleidung 34 umfasst vorteilhafterweise im Wesentlichen orthogonal zur Erstreckungsebene des Akustikbodens 30 orientiertes, im Wesentlichen ebenes Plattenmaterial, welches mit dem Material zur Bildung des Akustikbodens 30 zur Erleichterung von Herstellung und Montage im Wesentlichen identisch sein kann. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, die Akustikverkleidung schalldicht auszuführen, einerseits um über das eingeschlossene Volumen einen Resonator (gedämpft über den porösen absorbierenden Unterboden) zu bilden, andererseits um seitlichen Schallaustritt zu unterbinden.
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Akustikboden 30 und Akustikverkleidung 34 fassen somit ein unter dem Nutzlastaufbau 18 gelegenes Volumen ein, ohne dies in der Regel hermetisch abzuschließen. So können beispielsweise in einem die Räder 20 unmittelbar umgebenden Längsbereich des Fahrzeugs Öffnungen 35 in der Akustikverkleidung 34 vorgesehen sein, welche von der Außenumgebung des Nutzfahrzeugs 12 in das von Akustikverkleidung 34, Akustikboden 30 und Unterseite des Nutzlastaufbaus 18 eingefasste Volumen hineinführen.
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Die Akustikverkleidung kann aber auch eine eigene Abdeckung besitzen, um die Volumina aus seitlicher Akustikverkleidung und Abdeckung und damit den Resonanzeffekt noch besser an die Schallspektren der zu dämpfenden Geräusche anpassen zu können. Mit den Volumina kann also die Absorptionscharakteristik des Akustikbodens abgestimmt werden.
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Ebenfalls kann zwischen Elementen der Akustikverkleidung 34 und dem Akustikboden 30 ein Spalt 36 vorgesehen sein.
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Zur Erleichterung der Montage und zur Verminderung der zum Aufbau des Nutzfahrzeugs 12 benötigten Bauteile kann die Akustikverkleidung 34 dort, wo ein Unterfahrschutz 26 vorhanden ist, vorteilhafterweise an diesen anmontiert sein. Dadurch wird für die Akustikverkleidung 34 ein gesonderter Halter, der von der vorliegenden Erfindung nicht ausgeschlossen sein soll, eingespart.
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Das Material zur Bildung des Akustikbodens 30 und der Akustikverkleidung 34 ist vorzugsweise ein so genannter „LWRT”, also ein Faserverbundwerkstoff aus einem Fasermaterial, vorzugsweise Fasergewirr, dessen Fasern durch thermoplastischen Binder miteinander an stochastisch verteilten Stellen verbunden sind. Statt des Fasermaterials kann auch ein offen- oder geschlossenzelliger Schaumstoff verwendet werden.
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Um dem schallemissionsmindernden Material des Akustikbodens 30 und der Akustikverkleidung 34 eine für die Begleitung eines Lastkraftwagenbetriebs vorteilhafte mechanische Robustheit zu verleihen, kann dieses Material an wenigstens einer, vorzugsweise an beiden Seiten mit wenigstens einer schützenden Deckschicht, etwa einer Vliesschicht oder einer Schicht aus gelochtem Blech oder Kunststoff, versehen sein.
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Wenn in der vorliegenden Anmeldung ausgesagt ist, dass die Akustikverkleidung an einem Außenflächenbereich des Nutzfahrzeugs 12 vorgesehen ist, so soll damit bewirkt werden, dass wertvoller Bauraum im Inneren des Fahrzeugs nutzbar ist bzw. bleibt und nicht durch die Akustikverkleidung gestört wird. Als Außenflächenbereich des Nutzfahrzeugs kann beispielsweise ein Bereich angesehen werden, welcher ausgehend von einer virtuellen, das Nutzfahrzeug einhüllenden Hüllfläche an einem bestimmten Ort nicht mehr als 20%, vorzugsweise 10% der zur Hüllfläche an dem betreffenden Ort orthogonalen Fahrzeugabmessung in das Nutzfahrzeug hineinragt.
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In 4 ist ein vereinfachter Schnitt längs der die Radachsen 24 enthaltenden Schnittebene IV-IV von 3.
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4 zeigt grobschematisch die vier Räder 20 des Nutzfahrzeugs 12, die paarweise auf je einer Seite der durch die Gierachse G und die Rollachse R aufgespannten Fahrzeugmittelebene FME liegen. Die Fahrzeugmittelebene FME ist orthogonal zur Zeichenebene der 4 orientiert.
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Zu erkennen ist die dreiteilige Ausführung des Akustikbodens 30, welcher einen in Vorwärtsfahrtrichtung vor den Radachsen 24 gelegenen Frontteil 50, einen zwischen den Radachsen 24 gelegenen Mittelteil 52 und einen hinter den Radachsen 24 gelegenen Heckteil 54 aufweist. Jeder dieser Teile des Akustikbodens 30 kann wiederum aus mehreren Elementen, beispielsweise ebenen Platten, zusammengesetzt sein. Im Bereich der Radachsen 24 weist der Akustikboden 30 einen Raum für die Radachsen 24 aussparenden Spalt 54 auf.
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Weiter sind an dem in 4 rechten Hinterrad 20 die bereits zuvor erläuterten Ränder 40 und 44 des Akustikbodens 30 dargestellt. Wie 4 zeigt, sind der Rand 40 und der Rand 44 durch einen Rand 56 miteinander verbunden, wenn man von dem Radachsenspalt 54 absieht. Aufgrund des Radachsenspalts 54 ist daher der Rand 56, welcher ein zweiter Rand im Sinne der vorstehenden Beschreibung ist, mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgeführt und umfasst den vor der Radachse 24 liegenden Randteil 58 und den hinter der Radachse 24 liegenden Randteil 60.
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Dieser Rand 56 des Akustikbodens 30 liegt einer zur Fahrzeugmittelebene FME weisenden Stirnfläche 62 des Rades 20 gegenüber und dient somit über die erreichte Maximierung der Fläche des Akustikbodens ebenfalls der Emissionsminderung des von dem rechten Hinterrad 20 ausgehenden Schalls.
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Die obigen Ausführungen zu den Rändern 40, 44 und 56 sind lediglich der Übersichtlichkeit halber nur an dem rechten Hinterrad 20 und dessen Radausnehmung 38 erläutert. Die gegebenen Erläuterungen treffen jedoch ebenso für alle anderen Räder 20 des Nutzfahrzeugs 12 oder auch des Nutzfahrzeugs 12a zu.
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Weiter ist in 4 die im Außenflächenbereich des Fahrzeugs vorgesehene Akustikverkleidung 34 zu erkennen.
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Wie in 4 weiter gezeigt ist, kann das zwischen Nutzlastaufbau 18, Akustikboden 30 und Akustikverkleidung 34 gelegene Volumen durch weitere Zwischenwände 64 aus ebenfalls schallemissionsminderndem Material weiter unterteilt sein.
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Die Zwischenwände 64 umfassen wiederum bevorzugt ein ebenes, flächiges Plattenmaterial, so dass die gesamte zuvor beschriebene akustisch wirksame Ausstattung des Nutzfahrzeugs 12 oder auch des Nutzfahrzeugs 12a aus im Wesentlichen denselben Grundbestandteilen gebildet werden kann.
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Dies erleichtert gerade die im LKW-Bau aufgrund der starken Individualisierung einzelner Fahrzeuge erforderliche Montagearbeit.
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Wie man in 4 weiter erkennen kann, können mit den Zwischenwänden 64 in dem bezeichneten Volumen Kassetten 66 gebildet sein, welche untereinander unterschiedliche Größe oder/und Form aufweisen können. Die Form und Größe einer gebildeten Kassette 66 kann dabei vom Bauraumbedarf am Nutzfahrzeug 12 abhängen, etwa wenn in der Kassette 66 eines der oben genannten Aggregate Platz finden soll. Außerdem kann über die Abmessung der Kassetten 66 deren Resonanzverhalten, insbesondere der Resonanzfrequenzbereich, eingestellt werden. Die Kassetten 66 können also als Resonatoren wirken und dementsprechend eingesetzt werden. Weiter können die Zwischenwände 64 zur Durchführung von Energieversorgungsleitungen oder Signalleitungen Unterbrechungen aufweisen.
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Ein unter dem Führerhaus 68 gelegener Bereich des Nutzfahrzeugs 12 ist in dem dargestellten Beispiel aus Platzgründen nicht mit einer Akustikverkleidung 34 versehen. Vorzugsweise ist jedoch auch unter dem Führerhaus Akustikboden vorgesehen.
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Strichliniert ist in 4 der Umriss U des Nutzfahrzeugs 12, also dessen Projektion längs der Gierachse G zur Bodenaufstandsfläche 28 hin, gezeigt. Der Umriss U ist daher auch eine Projektion der zuvor genannten das Nutzfahrzeug einhüllenden Hüllfläche.
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Zum einen ist erkennbar, dass sich der Akustikboden 30 über etwa 85% der innerhalb des Umrisses U gelegenen Grundfläche des Nutzfahrzeugs 12 erstreckt. Zum anderen ist erkennbar, dass die Akustikverkleidung 34 in einem Außenflächenbereich 70 im Sinne der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, da sich etwa die in 4 rechte Wandung 72 des zwischen den rechten Rädern 20 gelegenen Abschnitts der Akustikverkleidung 34 innerhalb eines Bereichs gelegen ist, welcher sich nicht tiefer als 10% der Abmessung des Nutzfahrzeugs in Fahrzeugquerrichtung (längs der Nickachse N) von der Umrisslinie U in das Innere des Nutzfahrzeugs 12 hinein erstreckt.
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Alle obigen Darlegungen, die beispielhaft am LKW-Zugfahrzeug 12 gegeben wurden, gelten mutatis mutandis auch für die akustisch wirksame Ausrüstung des Nachlauffahrzeugs 12a. Mit den oben beschriebenen vorteilhaften Maßnahmen kann die von in beschriebenen Nutzfahrzeugen ausgehende Schallemission im Betrieb deutlich verringert werden.
