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Quer-Bezug zu verwandten Anmeldungen
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Diese Anmeldung beanspruchte die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung 62/075,942, die am 6. November 2014 eingereicht wurde. Die gesamte Offenbarung dieser Anmeldung wird hiermit durch Bezugnahme aufgenommen.
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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Schallschutz-Baugruppe und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Solche Schallschutz-Baugruppen können in einer Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt werden, einschließlich aber nicht abschließend Kraftfahrzeugen, wie leichten Passagierfahrzeugen und leichten Lastfahrzeugen.
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Hintergrund
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Dieser Abschnitt liefert Hintergrundinformation betreffend die vorliegende Offenbarung, die aber nicht notwendigerweise Stand der Technik darstellt.
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Fahrzeughersteller installieren häufig mehrlagige Schallisolationsmatten in Fahrzeugen, um den Passagierraum des Fahrzeugs leiser zu machen. Solche mehrlagigen Schallisolationsmatten, die auch als Schalldämpfungssysteme bezeichnet werden, werden typischerweise aus einem Schaum und/oder ”Shoddy” Material hergestellt, das für leichtgewichtige Konstruktionen gemacht ist. Die Dicken dieser mehrlagigen Schallisolationsmatten liegen typischerweise im Bereich von 0,25 Inch bis zu mehreren Inch.
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Eine solche Schallisolationsmatte ist offenbart von Gahlau et al. im
US-Patent 4,655,496 mit dem Titel ”Motor Vehicle Noise Insulation”. wie in dieser Referenz dargestellt werden solche Schallisolationsmatten häufig in Decken-Form angewendet, um Flächenbereiche des Fahrzeugs, wie beispielsweise die Motorfeuerschutzwand und den Antriebstunnel abzudecken, um Motorgeräusche und Straßengeräusche, die in den Passagierraum des Fahrzeugs eindringen, zu dämpfen. Typische Schallisolationsmatten erfordern Öffnungen, da die Flächen des Fahrzeugs Durchgangsöffnungen aufweisen, die verschiedene durchdringende Elemente aufnehmen, wie beispielsweise eine Lenksäule, elektrische Kabel und Rohre. Diese Durchgangsöffnungen erzeugen Probleme mit flankierendem Schall, der durch die Durchgangsöffnungen hindurch in den Passagierraum wandert, und dadurch die Wirksamkeit der Schallisolationsmatten jeder vorgegebenen Dicke reduziert.
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Als die Treibstoff Anforderungen nicht so streng wie heute waren und Motoren mit größerer Leistung verwendet wurden, konnten die Schallisolationsmatten dicker sein was sowohl ihr Gewicht als auch ihre Schalldämpfungsfähigkeit erhöhte, ohne signifikante Auswirkungen auf die Fahrzeugleistung zu haben. Da der Treibstoffverbrauch von Fahrzeugen eine erhöhte Priorität bekommt, muss die Leistung reduziert und das Gewicht der Schalldämpfungssysteme reduziert werden. Das hat die Hersteller von Schalldämpfungssystemen dazu gezwungen, leichtere Materialien zu nutzen. Das Gewicht des Schalldämpfungssystems wurde daraufhin reduziert aber mit dem Nachteil einer schlechteren Schalldämpfung. Es ist deswegen wünschenswert, Schalldämpfungssysteme bereitzustellen, die Dämpfungspegel bereitstellen, die ähnlich sind zu den früheren dickeren/schwereren Konstruktionen, während sie von dem reduzierten Gewicht profitieren.
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Zusammenfassung
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Dieser Abschnitt liefert eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist nicht als umfassende Offenbarung des gesamten Umfangs oder all seiner Merkmale zu verstehen.
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Gemäß verschiedenen Gesichtspunkten der vorliegenden Offenbarung ist eine Schallschutz-Baugruppe beschrieben. Die Schallschutz-Baugruppe umfasst allgemein eine Entkoppler-Schicht und eine Schutz-Schicht. Die Entkoppler-Schicht erstreckt sich zwischen einem äußeren Entkoppler-Umfang und einem inneren Entkoppler-Umfang. Entsprechend definiert der innere Entkoppler-Umfang eine Entkoppler-Öffnung in der Entkoppler-Schicht. Die Schutz-Schicht grenzt an die Entkoppler-Schicht an und erstreckt sich zwischen einem äußeren Schutz-Umfang und einem inneren Schutz-Umfang. Der innere Schutz-Umfang definiert eine Schutz-Öffnung in der Schutz-Schicht, die zu der Entkoppler-Öffnung hin geöffnet ist. Die Schallschutz-Baugruppe umfasst auch eine Schallabdichtung, die integral mit der Schutz-Schicht ausgebildet ist. Die Schallabdichtung definiert einen freiliegenden Bereich der Schutz-Schicht, die nicht durch die Entkoppler-Schicht begrenzt ist. Dieser freiliegende Bereich der Schutz-Schicht erstreckt sich von dem inneren Entkoppler-Umfang zu dem inneren Schutz-Umfang. Entsprechend ist der freiliegende Bereich der Schutz-Schicht an der Schallabdichtung vorgesehen, um um ein durchdringendes Element herum abzudichten, das sich durch die Entkoppler-Öffnung und die Schutz-Öffnung hindurch erstreckt. Vorteilhafterweise blockiert die Schallabdichtung flankierenden Schall, der durch die Schallschutz-Baugruppe an dem durchdringenden Element durchwandern würde.
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Gemäß mehreren anderen Gesichtspunkten der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Schallschutz-Baugruppe beschrieben. Das Verfahren umfasst die Schritte: Ausbilden einer Entkoppler-Schicht-Platte aus einem Schall absorbierenden Material und Ausbilden von zumindest einer Entkoppler-Öffnung in der Entkoppler-Schicht-Platte. Entsprechend diesem Verfahrensschritt definiert die zumindest eine Entkoppler-Öffnung einen inneren Entkoppler-Umfang, der um die zumindest eine Entkoppler-Öffnung herum gebildet ist. Das Verfahren umfasst auch die Schritte: Ausbilden einer Schutz-Schicht-Platte aus einem Material mit einem Materialgewicht, das in einem Bereich von etwa 0,1 Pounds pro Quadratfuß (psf) bis etwa 0.7 Pounds pro Quadratfuß (psf) liegt, und Formen von zumindest einer integralen Schallabdichtung in der Schutz-Schicht-Platte durch einen Tiefzieh-Formungsprozess während des Schritts des Ausbildens der Schutz-Schicht-Platte. Entsprechend diesem Verfahrensschritt wird die zumindest eine integrale Schallabdichtung vollständig aus dem Material hergestellt, dass die Schutz-Schicht-Platte bildet, und definiert zumindest eine Schutz-Öffnung darin. Ferner ist die Schutz-Schicht-Platte ausgebildet derart, dass sie einen inneren Schutz-Umfang hat, der durch die zumindest eine Schutz-Öffnung definiert ist, wobei der innere Schutz-Umfang kleiner ist als der innere Entkoppler-Umfang. Das Verfahren umfasst ferner die Schritte: Verbinden der Entkoppler-Schicht-Platte mit der Schutz-Schicht-Platte, um eine mehrlagigen Platte auszubilden nach dem Schritt des Ausbildens der zumindest einen integralen Schallabdichtung in der Schutz-Schicht-Platte, und Schneiden von zumindest einer endgültigen Schallschutz-Baugruppe aus der mehr lagigen Platte nach dem Schritt des Verbindens der Entkoppler-Schicht-Platte mit der Schutz-Schicht-Platte.
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Weitere Anwendungsgebiete ergeben sich aus der hier vorliegenden Beschreibung. Die Beschreibung und spezifische Beispiele in dieser Zusammenfassung sind für illustrative Zwecke gedacht und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu beschränken.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus durch Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung unter Berücksichtigung der begleitenden Zeichnungen, wobei:
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1 eine Seitenquerschnittsansicht einer beispielhaften Schallschutz-Baugruppe ist, die entsprechend der vorliegenden Offenbarung ausgeführt ist und die an einer Wand mit einer Durchgangsöffnung installiert gezeigt ist;
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2 eine andere Seitenquerschnittsansicht der beispielhaften Schallschutz-Baugruppe ist, die in 1 gezeigt ist;
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3 eine perspektivische Vorderansicht der in 1 gezeigten beispielhaften Schallschutz-Baugruppe ist;
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4 eine perspektivische Rückansicht der in 1 gezeigten beispielhaften Schallschutz-Baugruppe ist;
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5 eine Seitenquerschnittsansicht einer anderen beispielhaften Schallschutz-Baugruppe ist, die entsprechende der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, die als installiert an einer Wand mit einer Durchgangsöffnung, die von einer Durchführung umgeben ist, gezeigt ist;
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6 eine Seitenquerschnittsansicht einer anderen beispielhaften Schallschutz-Baugruppe ist, die entsprechend der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, die mehrere Schutz-Öffnungen aufweist;
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7 eine perspektivische Vorderansicht der in 6 gezeigten beispielhaften Schallschutz-Baugruppe ist;
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8 eine perspektivische Rückansicht der in 6 gezeigten beispielhaften Schallschutz-Baugruppe ist;
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9 eine andere Seitenquerschnittsansicht der in 6 gezeigten beispielhaften Schallschutz-Baugruppe ist, wobei die beispielhafte Schallschutz-Baugruppe als an einer Wand mit mehreren Durchgangsöffnungen Installiert gezeigt ist;
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10 eine andere Seitenquerschnittsansicht der in 6 gezeigten beispielhaften Schallschutz-Baugruppe ist, wobei die beispielhafte Schallschutz-Baugruppe an einer Wand mit mehreren Durchgangsöffnungen umgeben von Durchführungen installiert gezeigt ist; und
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11 ein schematisches Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren der Herstellung einer Schallschutz-Baugruppe zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
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Bezugnehmend auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen durchgehend gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten kennzeichnen, ist eine Schallschutz-Baugruppe 20 offenbart. Solche Schallschutz-Baugruppen 20 werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Beispielsweise kann die offenbarte Schallschutz-Baugruppe 20 in Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Personenkraftfahrzeuge und leichte Lastkraftfahrzeuge eingesetzt werden, wobei diese Aufzählung nicht abschließend ist. Insbesondere kann die Schallschutz-Baugruppe 20 bei diesen Kraftfahrzeug-Anwendungen eingesetzt werden, um die Geräuschpegel innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs zu reduzieren.
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Beispielhafte Ausführungsformen werden nun mit größerem Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Beispielhafte Ausführungsformen sind vorgesehen, um diese Offenbarung vollständig zu machen und um den Umfang dem Fachmann vollständig zu vermitteln. Viele spezifische Details sind ausgeführt, wie Beispiele spezifischer Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein vollständiges Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Der Fachmann erkennt, dass spezifische Details nicht eingesetzt werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert werden können und dass sie den Umfang der Offenbarung nicht beschränken sollen. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen sind bekannte Verfahren, bekannte Vorrichtungen und Strukturen und bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
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Die Begrifflichkeit, die hier verwendet wird, dient nur dem Zwecke der Beschreibung bestimmter beispielhafte Ausführungsformen und ist nicht beschränkend zu verstehen. Die Singularform, die hier verwendet wird, wie „ein”, „eine” und „der”, „die” sollen auch die Pluralformen umfassen, solange der Kontext nicht klar etwas anderes angibt. Die Begriffe „aufweisen”, „umfassen”, „enthalten” und „haben” sind einschließend und spezifizieren deshalb das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten, schließen aber nicht das Vorhandensein von ein oder mehreren anderen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen aus. Die Verfahrensschritte, Prozesse und Operationen, die hier beschrieben sind, müssen nicht notwendigerweise in der entsprechenden Reihenfolge, wie sie dargestellt oder diskutiert ist, ausgeführt werden, solange nicht speziell die Reihenfolge der Ausführung angegeben ist. Es versteht sich, dass zusätzliche oder alternative Schritte verwendet werden können.
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Wenn ein Element oder eine Schicht beschrieben wird als „auf”, „in Eingriff mit”, „verbunden mit” oder „gekoppelt mit” einem anderen Element oder Schicht, kann sie direkt auf, in Eingriff mit, verbunden oder gekoppelt sein mit dem anderen Element oder anderen Schicht, oder es kann eine dazwischenliegende Schicht oder Element vorgesehen sein. Wenn ein Element im Gegensatz dazu als „direkt auf”, „direkt in Eingriff mit”, „direkt verbunden mit” oder „direkt gekoppelt mit” einem anderen Element oder Schicht bezeichnet wird, gibt es keine dazwischenliegende Schicht oder Element. Andere Wörter, die verwendet werden, um ein Verhältnis zwischen Elementen zu beschreiben, sollten in gleicher Weise interpretiert werden (beispielsweise „zwischen” gegenüber „direkt zwischen”, „benachbart” gegenüber „direkt benachbart”, etc.). Der Begriff „und/oder” umfasst jede und alle Kombinationen eines oder mehrerer der zugehörigen aufgelisteten Gegenstände.
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Obgleich die Begriffe erste, zweite, dritte etc. hier benutzt werden, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu bezeichnen, sollen diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Diese Begriffe werden nur eingesetzt, um ein Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt von einem anderen Bereich, Schicht, oder Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erste”, „zweite” und andere numerische Begriffe, wenn sie hier verwendet werden, geben keine Reihenfolge an, solange dies nicht klar aus dem Kontext ersichtlich ist. Somit könnte ein erstes Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt, die nachfolgend diskutiert werden, auch als zweites Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt bezeichnet werden, ohne die Lehre der beispielhaften Ausführungsformen zu verlassen.
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Räumliche relative Begriffe, wie beispielsweise ”innere”, ”äußere”, ”untere”, ”obere”, und dergleichen werden hier zur Vereinfachung der Beschreibung eingesetzt, um ein Element oder Merkmal im Hinblick auf das Verhältnis zu einem anderen Element oder Merkmal zu beschreiben, wie in den Figuren dargestellt ist. Räumliche relative Begriffe sind dazu gedacht, unterschiedliche Orientierungen der Vorrichtung im Gebrauch oder im Betrieb anzugeben zusätzlich zu der Orientierung, wie sie in den Figuren dargestellt ist. Falls beispielsweise die Vorrichtung in den Figuren gedreht wird, sind Elemente, die als „unten”, „unterhalb” anderer Elemente oder Merkmale beschrieben sind, dann ”oberhalb” der anderen Elemente oder Merkmale orientiert. Somit kann der beispielhafte Ausdruck „unterhalb” sowohl die Orientierung oberhalb als auch unterhalb beschreiben. Die Vorrichtung kann auch anders orientiert sein (um 90° gedreht sein oder in einer anderen Orientierung), und die räumlichen relativen Begriffe, die hier verwendet werden, sind entsprechend zu interpretieren.
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Bezugnehmend auf die 1 kann die offenbarte Schallschutz-Baugruppe 20 auf einer Wand 22 installiert sein, die eine Durchgangsöffnung 24 definiert. Bei dem Beispiel, bei dem die Schallschutz-Baugruppe 20 zur Verwendung in einem Fahrzeug ausgelegt ist, kann die Wand 22 beispielsweise eine Feuerschutzwand sein, die den Motorraum 26 des Fahrzeugs von einem Passagierraum 28 des Fahrzeugs trennt. Bei diesem Beispiel ist die Wand 22 aus einem plattenförmigen Metall hergestellt und die Durchgangsöffnung 24 nimmt ein durchdringendes Element 30 auf, dass ein oder mehrere elektrische Komponenten, mechanische Komponenten und ähnliches sein kann. Beispielsweise und ohne Einschränkung kann das durchdringende Element 30 eine Lenksäule oder ein Bremspedalgestänge und ein Gaspedalgestänge sein. Natürlich kann die Wand 22 irgendwo im Fahrzeug sein, wie beispielsweise entlang eines Antriebstunnels oder einer Karosserietafel, oder kann jegliche Wand benachbart einer Lärmquelle sein, die beispielsweise aber nicht einschränkend ein Motor sein kann. Es versteht sich, dass die Wand 22 jede geometrische Form aufweisen kann, einschließlich planarer, gekrümmter, rauer, welliger oder ähnlicher Formen, oder kann auch eine Freiform sein.
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Die Durchgangsöffnung 24 erstreckt sich vollständig durch die Wand 22 und besitzt einen Öffnungs-Umfang 32. Es versteht sich somit, dass die Durchgangsöffnung 24 kreisförmig sein kann oder auch nicht, wobei andere Formen angedacht und möglich sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Die Wand 22 stellt eine erste Wandfläche 34 bereit, die der Lärmquelle zugewandt ist, und eine zweite Wandfläche 36, die der ersten Wandfläche 34 gegenüberliegt. Entsprechend sind die erste Wandfläche 34 und die zweite Wandfläche 36 entlang der gleichen Wand 22 gegenüberliegend angeordnet. Bei der beispielhaften Konfiguration, die in 1 gezeigt ist, ist die erste Wandfläche 34 dem Motorraum 26 des Fahrzeugs zugewandt, und die zweite Wandfläche 36 ist einem Passagierraum 28 des Fahrzeugs zugewandt. Das durchdringende Element 30 erstreckt sich durch die Durchgangsöffnung 24 in der Wand 22, um einen Spalt 38 zwischen dem durchdringenden Element 30 und dem Öffnungs-Umfang 32 zu bilden. Dieser Spalte 38 ist häufig notwendig, um einen Zusammenbau zu ermöglichen und/oder zu beschleunigen, oder um ausreichend Freiraum für das durchdringende Element 30 bereitzustellen. Der Spalt 38 liefert jedoch auch einen Pfad für flankierenden Schall, durch den Schall durch die Wand 22 hindurch treten kann. Wenn die Wand 22 in diesem Fall Teil eines Fahrzeugs ist, trägt dieser flankierende Schall im Passagierraum 28 zu den Motorengeräuschen, den Straßengeräuschen und/oder den Windgeräuschen bei.
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Die Schallschutz-Baugruppe 20 der vorliegenden Offenbarung reduziert oder eliminiert vorteilhafterweise die Lärm- bzw. Geräuschübertragung durch die Wand 22 und die Durchgangsöffnung 24. Weiter bezugnehmend auf die 1–4 umfasst die Schallschutz-Baugruppe 20 eine Entkoppler-Schicht 40 mit einer ersten Entkoppler-Fläche 42, die an die zweiten Wandfläche 36 angrenzt, und eine zweite Entkoppler-Fläche 44, die gegenüber der ersten Entkoppler-Fläche 42 liegt. Die Entkoppler-Schicht 40 umgibt allgemein die Durchgangsöffnung 24 in der Wand 22 und definiert eine Entkoppler-Öffnung 46, die für die Durchgangsöffnung 24 in der Wand 22 offen ist. Die Entkoppler-Schicht 40 erstreckt sich zwischen der ersten Entkoppler-Fläche 42 und der zweiten Entkoppler-Fläche 44 in einer Querrichtung, um eine Entkoppler-Dicke 48 zu definieren und zwischen einem äußeren Entkoppler-Umfang 50 und einem inneren Entkoppler-Umfang 52 in einer Längsrichtung, die im Allgemeinen parallel zu der ersten Entkoppler-Fläche 42 und der zweiten Entkoppler-Fläche 44 ist. Beispielhaft und ohne Beschränkung kann die Entkoppler-Dicke 48 in einem Bereich von etwa 5 mm (mm) bis etwa 30 mm (mm) liegen, und kann über die Erstreckung der Entkoppler-Schicht 40 variieren, um Verdichtungen aufgrund der lokalen Raumrestriktionen aufzunehmen, wie beispielsweise durch Lüftungssystem-Leitungen, elektrische Kabelstrecken und ähnlichem. Nichtsdestotrotz muss die Entkoppler-Schicht 40 nicht flach sein oder eine gleichmäßige Dicke aufweisen, und die erste Entkoppler-Fläche 42 kann parallel zu der zweiten Entkoppler-Fläche 44 sein oder auch nicht.
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Der innere Entkoppler-Umfang 52 ist ausgebildet um die Entkoppler-Öffnung 46 herum, sodass der innere Entkoppler-Umfang 52 die Durchgangsöffnung 24 in der Wand 22 umgibt. Wie bei der Durchgangsöffnung 24 kann die Entkoppler-Öffnung 46 kreisförmig sein oder auch nicht, kann andere Formen aufweisen die innerhalb des Rahmens der vorliegenden Offenbarung liegen. Es versteht sich, dass die Entkoppler-Schicht 40 vorzugsweise aus einem Schall absorbierenden Material ausgebildet ist. Beispielsweise aber nicht beschränkend kann das Schall absorbierende Material, das die Entkoppler-Schicht 40 bildet, jede gießbare bzw. formbare Faser oder Schaum sein, der Polyesterfasern und Baumwolle enthält, und/oder eine Kombination von diesen Materialien. Das Schall absorbierende Material der Entkoppler-Fläche 40 wird ausgewählt und ist dazu gedacht, die Form der Wand 22 anzunehmen und nach zumachen und diese Form zu halten.
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Die Schallschutz-Baugruppe 20 umfasst ebenfalls eine Barriere- bzw. Schutz-Schicht 54 mit einer ersten Schutz-Fläche 56, die an der zweiten Entkoppler-Fläche 44 anliegt, und eine zweite Schutz-Fläche 58, die der ersten Schutz-Fläche 56 gegenüberliegt. Entsprechend wirkt die Entkoppler-Schicht 40 als ein Luft-Spalt zwischen der Wand 22 und der Schutz-Schicht 54, sodass Schall nicht von der Wand 22 zu der Schutz-Schicht 54 übertragen wird. Die Schutz-Schicht 54 definiert eine Schutz-Öffnung 60, die geöffnet ist zu der Durchgangsöffnung 24 in der Wand 22. Die Schutz-Schicht 54 erstreckt sich zwischen der ersten Schutz-Fläche 56 und der zweiten Schutz-Fläche 58 in Querrichtung, um eine Schutz-Dicke 62 zu definieren, und zwischen einem äußeren Schutz-Umfang 64 und einem inneren Schutz-Umfang 66 in Längsrichtung. Beispielhaft und ohne Beschränkung kann die Schutz-Dicke 62 innerhalb eines Bereichs von etwa 0,5 mm bis etwa 1,5 mm liegen. Dennoch muss die Schutz-Schicht 54 nicht flach sein oder eine gleichmäßige Dicke aufweisen. Die erste Schutz-Fläche 56 kann parallel zu der zweiten Schutz-Fläche 58 sein oder auch nicht.
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Wie am besten in 4 zu sehen ist kann der äußere Schutz-Umfang 64 größer sein als der äußere Entkoppler-Umfang 50, sodass es eine periphere Klappe 68 gibt, die durch die Schutz-Schicht 54 ausgebildet ist, die sich nach außen von dem äußeren Entkoppler-Umfang 50 erstreckt. Der innere Schutz-Umfang 66 ist ausgebildet um die Schutz-Öffnung 60 herum und ist kleiner als der innere Entkoppler-Umfang 52. Entsprechend ist die Schutz-Öffnung 60 kleiner hinsichtlich ihrer Größe als die Entkoppler-Öffnung 46. Die Schutz-Schicht 54 ist aus einem Schall reflektierenden Material gefertigt, was bedeutet, dass die Schutz-Schicht 54 Schallwellen zurückwirft, die auf die Schutz-Schicht 54 auftreffen. Im Gegensatz dazu absorbiert das Schall absorbierende Material der Entkoppler-Schicht 40 Schallwellen, die auf die Entkoppler-Schicht 40 fallen, oder dämpft diese Schallwellen. Die Schutz-Schicht 54 kann auch durch Material-Gewicht definiert sein. Beispielsweise kann die Schutz-Schicht 54 ein Material-Gewicht aufweisen, das von 0,050 Pounds pro Quadratfuß (psf) bis etwa 0,7 Pounds pro Quadratfuß (psf) reicht. Beispielhaft und nicht beschränken kann das schallreflektierende Material, dass die Schutz-Schicht 54 bildet, Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE), Ethylenvinylazetat (EVA), jedes andere thermoplastische Material oder duroplastische Material und/oder eine Kombination dieser Materialien sein.
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Bezugnehmend auf die 1–5 ist eine Schallabdichtung 70 in der Schutz-Schicht 54 integral ausgebildet. Entsprechend ist die Schallabdichtung 70 integral gemoldet als Teil der Schutz-Schicht 54 und ist vollständig aus dem schallreflektierenden Material hergestellt, das die Schutz-Schicht 54 bildet. Es versteht sich somit, dass die Schallabdichtung 70 ein Abschnitt der Grenzschicht 54 ist, die ausgebildet ist, um Schall zu blockieren, der durch die Durchgangsöffnung 24 wandert. Wie zuvor ausgeführt kann die Schallabdichtung 70 mehrere Merkmale umfassen, derart, dass die Schallabdichtung 70 die gesamte Struktur dieser kombinierten Merkmale aufweist. Die Schallabdichtung 70 definiert einen freiliegenden Bereich 72 der Schutz-Schicht 54, die nicht begrenzt ist durch die Entkoppler-Schicht 40 und die sich von dem inneren Entkoppler-Umfang 52 zu dem inneren Schutz-Umfang 66 erstreckt. Der innere Schutz-Umfang 66 kann kleiner sein als der Öffnungs-Umfang 32, oder auch nicht, sodass der Spalt 38 zwischen dem durchdringenden Element 30 und dem Öffnungs-Umfang 32 durch die Schallabdichtung 70 abgedeckt ist. Der freiliegende Bereich 72 der Schutz-Schicht 54 kann einen Kontaktabschnitt 80 aufweisen, der sich längs der zweiten Wandfläche 36 erstreckt. Es versteht sich, dass der Kontaktabschnitt 80 des freiliegenden Bereichs 72 der Schutz-Schicht 54 sich in eine Richtung erstreckt, die parallel zu der zweiten Wandfläche 36 ist. Das bedeutet jedoch nicht, dass der Kontaktabschnitt 80 planar sein muss, da der Kontaktabschnitt 80 auch einer Kontur der zweiten Wandfläche 36 folgen kann, wenn die zweite Wandfläche 36 nicht planar ist. Entsprechend ist der Kontaktabschnitt 80 bündig zu der zweiten Wandfläche 36 und berührt direkt die zweite Wandfläche 36 um die Durchgangsöffnung 24 in der Wand 22. Auf diese Weise sollen die Schallabdichtung 70 und die Ablichtungen um das durchdringende Element 30 den flankierenden Schall, der durch den Spalt 38 zwischen dem durchdringenden Element 30 und dem Öffnungs-Umfang 32 der Durchgangsöffnung 24 in der Wand 22 reduzieren. Es versteht sich, dass die Schallabdichtung 70 nicht notwendigerweise luftdicht oder wasserdicht ist und dass die Schallabdichtung 70 nicht notwendigerweise Schallübertragung 100% blockiert. Die Schallabdichtung 70 reduziert flankierenden Schall, indem ein gewundener Pfad für den flankierenden Schall erzeugt wird, wobei der Schall durch den Spalt 38 zwischen dem durchdringenden Element 30 und dem Öffnungs-Umfang 32 der Durchgangsöffnung 24 in der Wand 22 wandert.
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Wie am besten in den 1, 2 und 4 zu sehen ist, kann die Schallabdichtung 70 einen tiefgezogener Vorsprung 74 aufweisen, der sich über die zweite Entkoppler-Fläche 44 und in Richtung der ersten Entkoppler-Fläche 42 erstreckt, um sich an die Durchgangsöffnung 24 in der Wand 22 anzupassen. Entsprechend erstreckt sich der tiefgezogene Vorsprung 74 der Schallabdichtung 70 durch die Entkoppler-Schicht 40. Der tiefgezogene Vorsprung 74 der Schallabdichtung 70 definiert eine innere Bohrung 76, die darin ausgebildet ist. Der tiefgezogene Vorsprung 74 kann ferner eine innere Schulter 78 aufweisen, die sich nach innen von der inneren Bohrung 76 zu dem inneren Schutz-Umfang 66 erstreckt und somit die Schutz-Öffnung 60 definiert. Entsprechend kann die innere Schulter 78 des tiefgezogenen Vorsprungs mit zumindest dem durchdringenden Element 30 und/oder der Wandel 22 in Kontakt kommen oder nicht.
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Wie in 5 gezeigt ist kann optional eine Durchführung 82 vorgesehen sein innerhalb der Durchgangsöffnung 24 in der Wand 22 zwischen der Wand 22 und dem durchdringenden Element 30. Die Durchführung 82 kann somit dazu dienen, das durchdringende Element 30 davon abzuhalten, die Wand 22 direkt zu berühren, und/oder kann dabei helfen, zu verhindern, dass das durchdringende Element 30 am Öffnungs-Umfang 32 der Wand 22 scheuert. Wenn eine Durchführung 82 benutzt wird kann die Durchführung auch an der Schallabdichtung 70 anstoßen, sodass sich die Schallabdichtung 70 zu der Durchführung 82 erstreckt und die Durchführung 82 abdichtet.
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Es wird weiter Bezug genommen auf die 5. Die Schallschutz-Baugruppe 20 kann auch eine Absorber-Schicht 84 mit einer ersten Absorber-Fläche 86, die an die zweite Schutz-Fläche 58 angrenzt, und eine zweite Absorber-Fläche 88 aufweisen, die der ersten Absorber-Fläche 86 gegenüberliegt. Wenn die Schallschutz-Baugruppe 20 in einem Fahrzeug benutzt wird ist die zweite Absorber-Fläche 88 dem Passagierraum 28 des Fahrzeugs zugewandt. Die Absorber-Schicht 84 definiert eine Absorber-Öffnung 90, die zu der Durchgangsöffnung 24 in der Wand 22 geöffnet ist. Die Absorber-Schicht 84 erstreckt sich zwischen der ersten Absorber-Fläche 86 und der zweiten Absorber-Fläche 88 in Querrichtung, um eine Absorber-Dicke 92 zu definieren, und zwischen einem äußeren Absorber-Umfang 94 und einem inneren Absorber-Umfang 96 in Längsrichtung. Beispielhaft und nicht beschränkend kann die Absorber-Dicke 92 zwischen etwa 5 mm bis etwa 25 mm liegen, und kann über die Erstreckung der Absorber-Schicht 84 variieren, um Kompression aufgrund lokaler Raum-Restriktionen aufzunehmen, bedingt bspw. durch Lüftungssystem-Rohre, elektrische Verkabelung und ähnlichem. Nichtsdestotrotz muss die Absorber-Schicht 84 nicht flach sein oder eine gleichmäßige Dicke aufweisen, und die erste Absorber-Fläche 86 kann parallel zu der zweiten Absorber-Fläche 88 sein oder nicht. Die Absorber-Schicht 84 kann ebenfalls Diskontinuitäten aufweisen derart, dass die Absorber-Schicht 84 nur in Gebieten auf die Schutz-Schicht 54 aufgebracht wird, wo große Schallunterdrückung und Absorption notwendig ist.
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Der innere Absorber-Umfang 96 der Absorber-Schicht 84 wird gebildet um und ist definiert durch die Absorber-Öffnung 90. Der innere Absorber-Umfang 96 kann größer sein als der innere Schutz-Umfang 66 und der innere Entkoppler-Umfang 52. Derweil kann der äußere Absorber-Umfang 94 kleiner sein als der äußere Schutz-Umfang 64. Gleicherweise wie die Entkoppler-Schicht 40 ist die Absorber-Schicht 84 aus einem Schall absorbierenden Material hergestellt. Beispielhaft und nicht beschränkend kann das Absorbermaterial aus Mikrofasern, Mikro-Denier-Rider, Polypropylen (PP), Polyethylenterephthalat (PET), und/oder eine Kombination dieser Materialien hergestellt sein. Die Mikrofasern, die die Absorber-Schicht 84 bilden, können begrenzt sein durch einen akustischen Gitterstoff auf einer oder beiden Seiten, um zu verstärken und die Mikrofasern zu schützen. Kommerziell verfügbare Produkte, die als Absorber-Schicht 84 verwendet werden können, umfassen nicht abschließend AutoZorb (TM), der von AIMs erhältlich ist; SonoZorb (TM), der von GDC Inc. erhältlich ist; und Thinsulate (TM), das von 3M Corporation erhältlich ist.
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Die Entkoppler-Schicht 40, die Schutz-Schicht 54 und die optionale Absorber-Schicht 84 können zusammengefügt sein entweder durch Hitze und Druck, durch bonden, durch verkleben, durch befestigen oder durch andere geeignete Mittel. Es versteht sich, dass die Schallreduktion eine der Funktionen der offenbarten Schallschutz-Baugruppe 20 ist, aber dass die Schallschutz-Baugruppe 20 auch als Wärmeschutz dienen kann. Die Entkoppler-Schicht 40, die Schutz-Schicht 54 und die optionale Absorber-Schicht 84 erzeugen Schichten mit gewundenen Pfaden, die den Durchlass von Luft durch die Durchgangsöffnung 24 und die Wärmeübertragung durch die Wand 22 begrenzen.
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Es wird nun auf die 6–9 Bezug genommen. Die Wand 22 kann zusätzliche Durchgangsöffnungen 24 definieren, und die Schallabdichtung 70 kann zusätzliche Schutz-Öffnungen 60 definieren, die mit den zusätzlichen Durchgangsöffnungen 24 in der Wand 22 entsprechen. Mehrere durchdringende Elemente 30 können sich somit durch die zusätzlichen Durchgangsöffnungen 24 und die zusätzlichen Schutz-Öffnungen 60 erstrecken. Ferner zeigen die 6–9, dass der freiliegende Bereich 72 der Schutz-Schicht 54 an der Schallabdichtung 70 im Allgemeinen eben ist und keinen tiefgezogenen Vorsprung aufweist. Entsprechend ist ein Hohlraum 98 durch die Entkoppler-Schicht 40 benachbart zu dem freiliegenden Bereich 72 der Schutz-Schicht 54 ausgebildet. Dieser Hohlraum 98 wird folglich von dem inneren Entkoppler-Umfang 52 umgeben. Wie in 9 und 10 dargestellt ist kann die Wand 22 einen Flanschabschnitt 100 darstellen, der von der zweiten Wandfläche 36 hervorspringt. Der Hohlraum 98, der in der Entkoppler-Schicht 40 ausgebildet ist, nimmt den Flanschabschnitt 100 der Wand 22 auf, sodass die Schallabdichtung 70 gegen den Flanschabschnitt 100 der Wand 22 abdichtet. Entsprechend können eine oder mehrere Durchgangsöffnungen 24 in der Wand 22 angeordnet sein, um sich durch den Flanschabschnitt 100 der Wand 22 zu erstrecken. Wie in den 9 und 10 gezeigt ist kann die Schallschutz-Baugruppe 20 die optionale Absorber-Schicht 84 in dieser Konfiguration aufweisen oder nicht. Ferner kann die Schallabdichtung 70 dieser Konfiguration ausgelegt sein, um eine Durchführung 82 aufzunehmen, die in einer oder mehreren der Durchgangsöffnungen 24 der Wand 22 angeordnet ist.
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Die vorliegende Offenbarung liefert auch ein Verfahren zur Herstellung einer Schallschutz-Baugruppe 20, wie beispielsweise die zuvor beschriebene Schallschutz-Baugruppe 20. Mit Bezug auf die 11 umfasst das Verfahren den Schritt 100 zum Ausbilden einer Entkoppler-Schicht-Platte 40 aus einem Schall absorbierenden Material. Entsprechend Schritt 100 stellt die Entkoppler-Schicht-Platte eine erste Entkoppler-Fläche 42 und eine zweite Entkoppler-Fläche 44 bereit, die der ersten Entkoppler-Fläche 42 gegenüberliegt. Das Verfahren umfasst auch Schritt 102 zum Ausbilden von zumindest einer Entkoppler-Öffnung 46 in der Entkoppler-Schicht-Platte 40. Entsprechend Schritt 102 definiert die zumindest eine Entkoppler-Öffnung 46 einen inneren Entkoppler-Umfang 52, der um die zumindest eine Entkoppler-Öffnung 46 herum ausgebildet ist. In Schritt 104 ist eine Schutz-Schicht-Platte 54 aus einem Material ausgebildet, dass ein Materialgewicht besitzt, das von etwa 0,050 Pounds pro Quadratfuß (psf) bis etwa 0,7 Pounds pro Quadratfuß (psf) reicht. Entsprechend Schritt 104 stellt die Schutz-Schicht-Platte eine erste Schutz-Fläche 56 und eine zweite Schutz-Fläche 58 bereit, die der ersten Schutz-Fläche 56 gegenüberliegt.
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Schritt 106 umfasst das Ausbilden einer Absorber-Schicht-Platte 84 aus einem Schall absorbierenden Material. Entsprechend Schritt 106 stellt die Absorber-Schicht Platte 84 eine erste Absorber-Fläche 86 und eine zweite Absorber Fläche 88 dar, die der ersten Absorber-Fläche 86 gegenüberliegt. Schritt 108 umfasst das Ausbilden von zumindest einer Absorber-Öffnung 90 in der Absorber-Schicht-Platte 84, wobei die zumindest eine Absorber-Öffnung 90 einen inneren Absorber-Umfang 96 definiert, der sich über die zumindest eine Absorber-Öffnung 90 erstreckt. Entsprechend Schritt 108 ist der innere Absorber-Umfang 96 größer als der innere Entkoppler-Umfang 52. Da die Absorber-Schicht-Platte 84 optional ist versteht sich, dass das Verfahren ohne die Schritte 106 und 108 ausgeführt werden kann, ohne den Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu verlassen.
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Schritt 110 umfasst das Formen von zumindest einer integralen Schallabdichtung 70 in der Schutz-Schicht Platte 54 durch einen Tiefzieh-Formungsprozess während des Schritts 104, bei dem die Schutz-Schicht-Platte 54 gebildet wird. Mit anderen Worten kann Schritt 110 gleichzeitig mit Schritt 104 ausgeführt werden, oder Schritt 110 und Schritt 104 können der Reihe nach ausgeführt werden. Entsprechend Schritt 110 ist die zumindest eine integrale Schallabdichtung 70 insgesamt aus dem Material hergestellt, das die Schutz-Schicht-Platte 54 bildet, und die zumindest eine integrale Schallabdichtung 70 definiert zumindest eine Schutz-Öffnung 60 darin. Ferner versteht sich, dass entsprechend Schritt 110 die zumindest eine Schutz-Öffnung 60 durch ein Formungsverfahren ausgebildet ist und nicht durch ein Schneidverfahren. Nach Ausführung der Schritte 104 und 110 hat die Schutz-Schicht-Platte 54 einen inneren Schutz-Umfang 66, der durch die zumindest eine Schutz-Öffnung 60 definiert ist, wobei der innere Schutz-Umfang 66 kleiner ist als der innere Entkoppler-Umfang 52.
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Das Verfahren umfasst ferner Schritt 112 zum Verbinden der zweiten Entkoppler-Fläche 44 mit der ersten Schutz-Fläche 56 nach Schritt 110, bei dem zumindest eine integrale Schallabdichtung 70 in der Schutz-Schicht-Platte 54 geformt wird. Schritt 112 kann auch optional ein Verbinden der zweiten Schutz-Fläche 58 mit der ersten Absorber-Fläche 86 aufweisen. Entsprechend Schritt 112 wird eine mehrlagige Platte ausgebildet. Das Verfahren kann auch Schritt 114 zum Schneiden von zumindest einer endgültigen Schallschutz-Baugruppe 20 aus der mehrlagigen Platte aufweisen, nach dem Schritt 112 des Verbindens der Entkoppler-Schicht Platte 40 mit der Schutz-Schicht-Platte 54, und optional der Schutz-Schicht-Platte 54 mit der Absorber-Schicht-Platte 84.
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Ohne den Umfang des in der vorliegenden Offenbarung ausgeführten Verfahrens zu verlassen können die zumindest eine Entkoppler-Öffnung 46, die zumindest eine Absorber-Öffnung 90, die zumindest eine Schutz-Öffnung 60 und die zumindest eine integrale Schallabdichtung 70, die während den Schritten 102, 108 bzw. 110 hergestellt wurden, mehrere Entkoppler-Öffnung in 46, mehrere Absorber-Öffnungen 90, mehrere Schutz-Öffnungen 60 und mehrere Schallabdichtungen 70 umfassen. Ferner kann die zumindest eine endgültige bzw. fertige Schallschutz-Baugruppe, die während Schritt 114 erzeugt wurde, mehrere endgültige Schallschutz-Baugruppen 20 aufweisen, die jeweils zumindest eine der mehreren Entkoppler-Öffnungen 46, zumindest eine der mehreren Absorber-Öffnungen 90, zumindest eine der mehreren Schutz-Öffnungen 60 und zumindest eine der mehreren Schallabdichtungen 70 enthalten kann. Somit können mehrere endgültige Schallschutz-Baugruppen 20 aus einer einzelnen mehrlagigen Platte ausgeschnitten werden, um den Auswurf des Herstellungsverfahrens, wie es hier beschrieben ist, zu erhöhen, sodass mehrere endgütlige Schallschutz-Baugruppen 20 in einem einzelnen Herstellungszyklus hergestellt werden können.
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Es versteht sich, dass der hier verwendete Begriff „Formen” das Herstellen meint und damit eine Vielzahl von Herstellungsprozessen umfasst einschließlich aber nicht abschließend: Extrudieren, Weben, Pressen, Schneiden, Rollen, Bonden, und Gießen bzw. Spritzgießen. Der hier verwendete Begriff ”Gießen” umfasst eine Vielzahl von Gussprozessen einschließlich aber nicht abschließend: Tiefziehen und Spritzgießen. Der hier benutzte Begriff „Verbinden” umfasst eine Vielzahl von Herstellungsprozessen einschließlich aber nicht abschließend: Verbinden durch Hitze und Druck (Heiß-Formgebung), Bonden durch Klebstoff, Bonden durch Befestigen, Vibrationsschweißen, Hitzeschweißen, Ultraschallschweißen, Steppen und Verwenden von Heftzwecken. Schließlich umfasst der hier benutzte Begriff „Schneiden” eine Vielzahl von Herstellungsprozessen zum Trennen oder Trimmen von Material einschließlich aber nicht abschließend: mechanisches Scheren, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, Stanzen und Sägen. Es versteht sich, dass obgleich die Schritte 100–114 des Verfahrens hier in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben sind diese Schritte in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu verlassen, es sei denn, dass die Reihenfolge der Schritte explizit angegeben ist.
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Die vorliegende Beschreibung der Ausführungsformen dient dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie ist nicht abschließend oder beschränkend zu verstehen. Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung sind im Lichte der vorherigen Lehren klar ersichtlich und können anders als hier speziell beschrieben ausgeführt werden, während sie noch innerhalb des Rahmens der angehängten Ansprüche liegen. Diese vorhergehenden Ausführungen sollen interpretiert werden, um alle Kombinationen abzudecken, in denen die erfinderische Neuheit seine Nützlichkeit hat. Die Verwendung des Worts „der/die/das besagte” in den angehängten Baugruppen-Ansprüchen bezieht sich auf ein vorheriges, d. h. eine positive Nennung die im Umfang der angehängten Baugruppenansprüche liegen soll, wohingegen das Wort „der/die/das” einem Begriff vorangestellt ist, der nicht im Umfang der Ansprüche enthalten sein soll. Beispielsweise ist der Begriff „Fahrzeug” in den angehängten Baugruppenansprüchen keine positive Nennung, die in dem Umfang der angehängten Baugruppen-Ansprüchen liegen soll. Die offenbarte Schallschutz-Baugruppe kann nützlich sein, wenn sie in einem Fahrzeug installiert ist; das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Fahrzeugs soll aber nicht eine Bedingung darstellen, die für die angehängten Baugruppen-Ansprüchen erforderlich ist. Diese Konvention ist nur für die angehängten Baugruppen-Ansprüche anzuwenden und ist unberücksichtigt zu lassen, wenn die angehängten Verfahrensansprüche interpretiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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