-
Die Erfindung betrifft ein Akustikelement zur Geräuschreduzierung für ein Fahrzeugbauteil, wobei das Akustikelement ein Dämpfungselement, welches ein zur Minderung von Geräuschen geeignetes erstes Material beinhaltet und zur Minderung von Geräuschen geeignet ist, aufweist und wobei das Dämpfungselement an einer Oberfläche anordenbar ist. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Fahrzeugbauteil aufweisend ein solches Akustikelement.
-
Bei einem auf einer Fahrbahn abrollenden Fahrzeugluftreifen, welcher luftdicht auf einer Felge montiert ist, entstehen Geräusche durch Vibrationen der Luft im von dem Reifen und der Felge eingeschlossenen Reifeninnenraum. Hierbei bilden sich Resonanzen, d.h. Frequenzen, bei welchen der Schalldruckpegel besonders hoch ist, aus. Bei Reifen für Personenkraftwagen liegen übliche Resonanzfrequenzen bei 200 Hz bis 250 Hz. Die Geräusche werden in den Fahrgastraum übertragen.
-
Gemäß des Eingangs geschilderten Gegenstands ist es aus der
DE 10 2007 028932 A1 zur Reduzierung solcher Geräusche bekannt, einen Schaumstoffring als Akustikelement bzw. als Dämpfungselement an der Innenseite des Fahrzeugluftreifens anzubringen. Dieses Dämpfungselement reduziert die Luftvibrationen im Reifeninnenraum, was das Geräuschverhalten des Fahrzeuges verbessert. Allerdings ist für eine optimale Schallabsorption eine Mindestmenge an Schaum zu verwenden. Der Materialeinsatz für solche Dämpfungselemente ist mit hohen Kosten verbunden.
-
Einen entsprechenden Effekt erzielt der Einsatz eines an der Felge angebrachten Schaumstoffrings als Dämpfungselement, wie beispielsweise aus der
DE 198 20 590 A1 bekannt.
-
Weiter ist in der
DE 199 01 820 A1 ein Fahrzeugluftreifen offenbart, der eine Vielzahl an Hohlraum-Resonatoren aufweist, wobei jeder Hohlraum-Resonator einen Hohlraum und einen den Hohlraum mit der inneren Reifenoberfläche verbindenden Mündungskanal aufweist, wobei der Hohlraum einen größeren Durchmesser aufweist als der Mündungskanal. Einen solchen sich zur inneren Reifenoberfläche hin verjüngenden Hohlraum-Resonator in den Reifen einzubringen ist allerdings aufwändig und schwierig. Insbesondere die zerstörungsfreie Entformung des Formmittels ist aufwändig. Auch durchbrechen die Mündungskanäle die in der Regel luftdicht ausgeführte Innenschicht des Reifens.
-
Die Anbringung von externen Hohlraum-Resonatoren an der inneren Reifenoberfläche ist durch die Belastungen bei dem sich im Reifenbetrieb vielmals verformenden inneren Reifenoberfläche stark erschwert.
-
Auch an anderen Stellen eines Fahrzeuges werden Anstrengungen zur Geräuschreduzierung unternommen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Akustikelement für ein Fahrzeugbauteil zur Verfügung zu stellen, das bei verringerten Kosten verbesserte akustische Eigenschaften aufweist.
-
Die Aufgabe wird gelöst, indem das Dämpfungselement als Gehäuse mit zumindest einem Innenbereich ausgebildet ist, indem das Akustikelement zumindest einen Hohlraum-Resonator aufweist, indem der zumindest eine Hohlraum-Resonator in dem zumindest einen Innenbereich angeordnet ist, indem der zumindest eine Hohlraum-Resonator zumindest einen Hohlraum und eine Öffnung, über welche der Hohlraum mit einem Volumen außerhalb des Hohlraum-Resonators in Verbindung steht, aufweist und indem der zumindest eine Hohlraum-Resonator zumindest teilweise aus einem zum ersten Material verschiedenen zweiten Material, welches eine höhere Massendichte als das erste Material aufweist, gebildet ist.
-
Das Akustikelement weist somit ein Dämpfungselement, welches an einer Oberfläche, bevorzugt an einer Oberfläche des Fahrzeugbauteils, anordenbar ist, sowie zumindest einen Hohlraum-Resonator auf.
-
Somit vereint das Akustikelement ein Dämpfungselement, welches ein zur Minderung von Geräuschen geeignetes erstes Material, welches zur Minderung von Geräuschen geeignet ist, beinhaltet und in der Regel in einem breiten Frequenzbereich Geräusche absorbiert, sowie zumindest einen Hohlraum-Resonator, welcher durch akustische Schwingungen insbesondere bei seiner Eigenfrequenz angeregt werden kann und in einem im Vergleich zum breiten Frequenzbereich schmalen Frequenzbereich Geräusche mindern kann. Über die Geometrie des Hohlraum-Resonators kann dessen Eigenfrequenz gezielt, z.B. auf eine typische Resonanzfrequenz eines Fahrzeugrades, eingestellt werden. Hierdurch ist die Geräuschreduzierung des Akustikelements gezielter einstellbar, wodurch das Akustikelement verbesserte akustische Eigenschaften aufweist und auch kostenintensives erstes Material kann eingespart werden.
-
Vorteilhaft ist zudem, dass das Dämpfungselement als Gehäuse mit einem Innenbereich ausgebildet ist und dass der zumindest eine Hohlraum-Resonator in dem Innenbereich angeordnet ist. Der Hohlraum-Resonator ist somit zumindest teilweise von Deformationen oder Erschütterungen der Oberfläche, wie sie beispielsweise an einer Oberfläche eines Fahrzeugbauteils, insbesondere an einer inneren Oberfläche eines Fahrzeugradbauteils, im Fahrbetrieb auftreten können, entkoppelt.
-
Sowohl das Dämpfungselement aufweisend das erste Material als auch der zumindest eine Hohlraum-Resonator können jeweils einzeln auf einfache und kostengünstige Art und Weise vorgefertigt werden und dann zum Akustikelement zusammengefügt werden. Durch die Einstellbarkeit des Hohlraum-Resonators kann die Menge an kostenintensivem ersten Material erheblich reduziert werden. Auch ist das Akustikelement auf einfache Art und Weise an der Oberfläche eines ansonsten fertig vorgefertigten Bauteils, bevorzugt eines Fahrzeugbauteils, besonders bevorzugt eines Fahrzeugradbauteils, anordenbar und/oder nachrüstbar.
-
Somit ist ein Akustikelement für ein Fahrzeugbauteil zur Verfügung gestellt, das bei verringerten Kosten verbesserte akustische Eigenschaften aufweist.
-
Ein solches Akustikelement ist bei Anordnung an einer Oberfläche eines Fahrzeugbauteils hervorragend zur Geräuschreduzierung für die im Fahrbetrieb auftretenden Geräusche geeignet. Besonders geeignet ist das Akustikelement zur Geräuschreduzierung bei Anbringung an einer inneren Oberfläche eines Fahrzeugradbauteils wie einem Fahrzeugluftreifen und/oder einer Felge.
-
Beim Einsatz an einem Fahrzeugradbauteil bleiben Vorteile wie das einfache Anbringen eines solchen Akustikelements an der inneren Oberfläche, die Nachrüstbarkeit des Reifenbauteils sowie die einfache Montage und Demontage eines Reifenbauteils aufweisend ein solches Akustikelements erhalten.
-
Bei dem Radbauteil kann es sich um eine Felge und/oder um einen Fahrzeugluftreifen handeln. Dementsprechend kann die Oberfläche eine radial äußere Felgenoberfläche oder eine luftundurchlässige Innenschicht eines Fahrzeugluftreifens sein.
-
Die geometrische Form des Hohlraum des Hohlraum-Resonators kann sich zur Öffnung hin verjüngen oder konstant bleiben. Es kann sich beispielsweise um einen Polyeder, eine Tropfenform, eine Kugelform oder eine kugelartige Form, einen Quader, eine Pyramide, einen Pyramidenstumpf, einen umgedrehten Pyramidenstumpf, ein Parallelepiped oder einen allgemeinen Zylinder handeln. Es kann sich auch um eine senkrechte oder eine schiefe dreidimensionale Form handeln. Auch Kombinationen der genannten Formen sind möglich. Die Öffnung ist insbesondere kreisförmig, ellipsoid oder polygonal.
-
Vorteilhaft ist es, wenn das Akustikelement als den zumindest einen Hohlraum-Resonator zumindest einen oder mehrere Helmholtz-Resonatoren aufweist. Ein Helmholtz Resonator weist einen Mündungskanal auf, wobei der Hohlraum mit der Öffnung über den Mündungskanal in Verbindung steht und wobei der Mündungskanal einen kleineren Innendurchmesser aufweist als der Hohlraum. Der Innendurchmesser eines Raums ist der maximale Durchmesser einer Kugel, welche in den jeweiligen Raum einbeschrieben werden kann. Die Dämpfungseigenschaften eines solchen Hohlraum-Resonators sind besonders effizient und können sehr gezielt eingestellt werden. Die Wirkungsweise ist durch ein Feder-Masse System veranschaulichbar: Dem Volumen innerhalb des Mündungskanal kann eine Masse und dem Volumen des Hohlraums kann eine Federkonstante zugeordnet werden. Durch Vibrationen der Luft im Reifeninnenraum kann dieses Feder-Masse System angeregt und somit der Schalldruck im Reifeninnenraum verringert werden. Eine besonders starke Geräuschreduktion ergibt sich hierbei bei der Eigenfrequenz des Hohlraum-Resonators.
-
Die Eigenfrequenz des Helmholtz-Resonators kann über die geometrischen Eigenschaften hervorragend eingestellt und an die Anforderungen des jeweiligen Einsatzes angepasst werden. Als vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, wenn eine Länge L des Mündungskanals 0,01 mm bis 20 mm, bevorzugt 1 mm bis 10 mm, beträgt und / oder wenn eine Fläche F der Öffnung 1% bis 1000 % der quadrierten Länge L des jeweiligen Mündungskanals beträgt und / oder wenn ein Volumen V des Hohlraums 10 bis 1010 mal größer ist als ein Volumen des Mündungskanals.
-
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Akustikelement als den zumindest einen Hohlraum-Resonator einen Hohlraum-Resonator mit zylinderförmig ausgebildetem Hohlraum sowie mit einer Öffnung oder mit zwei Öffnungen aufweist. Bei dem zylinderförmigen Hohlraum kann es sich um einen Hohlraum in Form eines allgemeinen Zylinders handeln. Der Geometrie des Hohlraums kann ein gerader oder ein schiefer Zylinder zugrunde gelegt sein. Die Grundflächen des zylinderförmigen Hohlraums können kreisförmig, elliptisch oder quadratisch oder polygonal sein. Die beiden Grundflächen des zylinderförmigen Hohlraums können parallel zueinander oder unter einem Winkel angeordnet sein. Der zylinderförmige Hohlraum kann auch eine geschwungene Form aufweisen. Eine oder beide Grundflächen des zylinderförmigen Hohlraums können als Öffnung ausgebildet sein. Solche zylinderförmigen Hohlraum-Resonatoren sind besonders einfach zu fertigen und ermöglichen eine effiziente Geräuschminderung.
-
Es kann sich bei dem zumindest einen Hohlraum-Resonator um einen sogenannten λ/2-Resonator handeln. Ein λ/2-Resonator weist üblicherweise einen zylinderförmigen Hohlraum auf, wobei beide Zylindergrundflächen als Öffnungen des Hohlraum-Resonators ausgebildet sind. Üblicherweise entspricht die Wellenlänge der Eigenfrequenz des λ/2-Resonators in etwa der doppelten Zylinderlänge.
-
Es kann sich auch um einen sogenannten λ/4-Resonator handeln. Ein λ/4-Resonator weist üblicherweise einen zylinderförmigen Hohlraum auf, wobei genau eine der Zylindergrundflächen als die Öffnung des Hohlraum-Resonators ausgebildet ist. Die zweite Zylindergrundfläche ist geschlossen ausgebildet. Üblicherweise entspricht die Wellenlänge der Eigenfrequenz des λ/4-Resonators in etwa der vierfachen Zylinderlänge.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Gehäuse einen Innenbereich auf, der einen abgeschlossenen Hohlraum bildet und einen oder mehrere der Hohlraum-Resonatoren aufweist, wobei jeder Hohlraum-Resonator mit maximal 80 % seiner Oberfläche mit dem Gehäuse in Kontakt ist. Hierdurch ist eine besonders einfache Kombination aus geräuschminderndem ersten Material und dem zumindest einen Hohlraum-Resonator gebildet. Bei Anordnung des Gehäuses an einer Oberfläche ist der zumindest eine Hohlraum-Resonator weitgehend schwingungsisoliert im Innenbereich gelagert. Der zumindest eine Hohlraum-Resonator kann an einer Oberfläche des Dämpfungselements befestigt, insbesondere stoffschlüssig befestigt, sein. Ein solcher Innenbereich des Gehäuses eignet sich sowohl zur Aufnahme eines einzelnen Hohlraum-Resonators als auch zur Aufnahme von mehreren gleichen oder verschiedenen Hohlraum-Resonatoren.
-
Vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse zwei Dämpfungselementstücke aufweist, wobei jedes der zwei Dämpfungselementstücke den zumindest einen Innenbereich mitbegrenzt. Eines der zwei Dämpfungselementstücke kann somit als Deckel aufgefasst werden. Durch Abnahme des Deckels bzw. vor Anbringung des Deckels ist bei der Herstellung des Akustikelements der zumindest eine Innenbereich zur einfachen Positionierung des zumindest einen Hohlraum-Resonators auf einfache Art und Weise zugänglich. Bei dem Innenbereich kann es sich dabei um einen abgeschlossenen Hohlraum handeln. Der Innenbereich kann aber auch über eine Öffnung des Gehäuses mit einem Volumen außerhalb des Akustikelements in Verbindung stehen.
-
Vorteilhaft ist es auch, wenn der zumindest eine Innenbereich des Gehäuses genau einen Hohlraum-Resonator des zumindest einen Hohlraum-Resonators, welcher formschlüssig in den Innenbereich eingebettet ist, aufweist. Hierdurch ist eine sehr exakte Positionierung des einzelnen Hohlraum-Resonators innerhalb des Akustikelements ermöglicht. Zusätzlich kann der Hohlraum-Resonator stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig fixiert sein. Das Akustikelement kann genau einen solchen Innenbereich aufweisen. Das Akustikelement kann auch mehrere solche Innenbereich aufweisen, welche voneinander beabstandet ausgebildet sind. Hierdurch ist auf einfache Art und Weise eine relative, insbesondere weitgehend parallele, Positionierung der Hohlraum-Resonatoren zueinander ermöglicht.
-
Vorteilhaft ist es dabei auch, wenn der Hohlraum des zumindest einen Hohlraum-Resonators über eine Öffnung des Gehäuses mit einem Volumen außerhalb des Akustikelements in Verbindung steht. Der Innenbereich steht somit mit einem Volumen außerhalb des Akustikelements über die besagte Öffnung des Gehäuses in Verbindung. Hierdurch ist eine direkte Schall-Wechselwirkung zwischen dem zu minderndem Geräusch und dem Hohlraum-Resonator ermöglicht.
-
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Akustikelement genau einen Hohlraum-Resonator aufweist. Die Ausrichtung und Positionierung des Akustikelements auf der Oberfläche kann dann in Bezug auf die Geometrie des Hohlraum-Resonators und/oder der zu reduzierenden Raummode optimiert werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Akustikelement jedoch zumindest zwei, bevorzugt zumindest 20, besonders bevorzugt zumindest 200, Hohlraum-Resonatoren auf. Hierdurch wird die Geräuschreduktion bei gleichbleibender Komplexität der Anbringung des Dämpfungselements an der Oberfläche weiter verbessert.
-
Die Hohlraum-Resonatoren können alle gleich ausgebildet sein. Zumindest zwei der Hohlraum-Resonatoren können die gleiche Eigenfrequenz aufweisen. Dies ist besonders leicht dadurch erreichbar, dass sie sich in ihrer Geometrie gleichen.
-
Es können aber auch zumindest zwei, mehrere oder alle Hohlraum-Resonatoren der zumindest zwei Hohlraum-Resonatoren unterschiedlich ausgebildet sein. Sie können der gleichen oder einer unterschiedlichen Resonator-Art angehören. Sie können sich in ihrer Geometrie und/oder ihrer Ausrichtung und/oder in ihrem zweiten Material unterscheiden.
-
Vorteilhaft ist es, wenn zumindest zwei der Hohlraum-Resonatoren eine unterschiedliche Eigenfrequenz aufweisen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass sie sich in ihrer Geometrie, insbesondere im Volumen ihres Hohlraumes und/oder in zumindest einer Erstreckungslänge ihres Hohlraums und/oder in der Geometrie des Mündungskanals und/oder in der Form der Öffnung unterscheiden. Bei zylinderförmigen Hohlraum-Resonatoren kann dabei die Zylinderlänge und/oder der Zylinderdurchmesser variieren. Mehrere zylinderförmige Hohlraum-Resonatoren können wie eine Panflöte angeordnet sein.
-
Bedeutend ist hierbei, dass über die Einstellung der Eigenfrequenz der Hohlraum-Resonatoren das Absorptionsspektrum des Akustikelements gezielt beeinflussbar ist. Besonders bedeutend ist hierbei, dass die Absorption gezielt auf ein ganzes Frequenzspektrum oder auch auf mehrere einzelne Resonanzfrequenzen, z.B. des Rades aufweisend ein Fahrzeugradbauteil mit dem Akustikelement, eingestellt werden kann. Auch können typische Resonanzfrequenzen unterschiedlicher Räder durch die mehreren Hohlraum-Resonatoren berücksichtigt werden, wodurch ein breiter Einsatz des Akustikelements für eine Vielzahl an unterschiedlichen Radbauteilen berücksichtigbar ist.
-
Zweckmäßig ist es auch, wenn die Öffnungen von zumindest zwei der Hohlraum-Resonatoren in unterschiedliche, bevorzugt in entgegengesetzte, Richtungen weisen.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das zweite Material einen höheren Reflexionskoeffizienten für Schall auf als das erste Material. Solche Materialien sind hervorragend für den Einsatz für einen Hohlraum-Resonator geeignet. Der Schall-Reflexionsgrad kann gemessen werden für eine senkrecht auf das Material vom Medium Luft bei Normalbedingungen, d.h. bei einem Luftdruck von 1013,25 hPa und einer Temperatur von 293,15 Kelvin, treffende Schallwelle. Der Schall-Reflexionsgrad kann gemessen werden gemäß DIN EN ISO 10534-2.
-
Zweckmäßig ist es, wenn das zweite Material für eine auf das Material treffende Schallwelle einen Schall-Reflexionsgrad von mindestens 0,80, bevorzugt von mindestens 0,95, besonders bevorzugt von mindestens 0,99, aufweist, gemessen bei einer Referenzfrequenz von fo = 250 Hz. Ein solches zweites Material eignet sich hervorragend für einen Hohlraum-Resonator.
-
Bevorzugt handelt es sich beim zweiten Material um ein Material aus einer Gruppe welche gebildet ist aus einem Metall, vorzugsweise Aluminium, und/oder einem Kunststoff, beispielsweise einem Thermoplast, einem Duroplast, einem Elastomer, einem Polyamid, einem Polycarbonat, einem Acrylnitril-Butadien-Styrol oder einem Glasfaserverstärkten Polyester, und/oder einem Festigkeitsträger aufweisenden Elastomer. Aus diesen Materialien ist auf einfache und kostengünstige Weise ein Hohlraum-Resonator herstellbar, der sich für den Einsatz in einem Akustikelement eignet.
-
Das zweite Material kann insbesondere eine Massendichte von 600 kg/m3 bis 6000 kg/m3 aufweisen.
-
Zweckmäßig ist es, wenn der Hohlraum-Resonator ganz aus dem zweiten Material gebildet ist. Zweckmäßig ist es auch, wenn der Hohlraum-Resonator ein weiteres Material aus der genannten Gruppe aufweist. Zweckmäßig ist es auch, wenn das Dämpfungselement zur Gänze aus dem ersten Material gebildet ist.
-
In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist das erste Material ein poröses Material, bevorzugt ein Schaumstoff, und zur Minderung von Geräuschen geeignet. Durch gezielte Kombination von porösem Material und Hohlraum-Resonatoren ist eine noch effizientere Geräuschreduktion bei geringem Materialeinsatz möglich.
-
Bei dem porösen ersten Material des Dämpfungselements kann es sich um Standard ContiSilent®-Schaum und/oder um einen Schaumstoff und/oder um beispielsweise Polyurethan oder Polyester handeln. Das poröse erste Material kann eine Dichte von 20 kg/m3 bis 85 kg/m3 und einer Härte von 3,5 kilo-pascal bis 10 kilo-pascal aufweisen. Weitere mögliche poröse Materialien weisen eine Mischung aus Polyurethan und/oder Polyester und/oder Polyether, oder Polyurethanschäume auf einer Polyetherbasis oder einer Polyesterbasis auf, und/oder sie weisen eine beliebige, schallabsorbierende Materialienmischung, beispielsweise Glas- oder Steinwolle, Schlingenware oder Hochflor oder Vliesmaterialien oder Kork auf. Weitere mögliche poröse Materialien, die sich für die Nutzung als Dämpfungselement eignen, sind beispielsweise ein Melaminharzschaum oder ein Bauschaum. Ferner weist das erste Material des Dämpfungselementes insbesondere eine Dichte von beispielsweise bis zu 100 kg/m3 und/oder eine Stauchhärte von beispielswiese 1,5 kilo-pascal auf. Es kann sich bei dem porösen Material um einen offenzelligen Schaumstoff oder um einen gemischtzelligen Schaumstoff oder um einen geschlossenzelligen Schaumstoff handeln.
-
Zweckmäßig ist es weiter, wenn das Dämpfungselement mittels eines Haftmittels fest mit der Oberfläche, bevorzugt der Fahrzeugoberfläche, besonders bevorzugt der inneren Oberfläche eines Fahrzeugradbauteils, verbunden ist. Bei dem Haftmittel kann es sich um ein Dichtmittel und / oder um ein Klebemittel handeln. Bei Anbringung eines Dämpfungselements an der Reifenoberfläche handelt es sich bevorzugt um ein Dichtmittel, besonders bevorzugt um ein selbsttätig abdichtendes Dichtmittel. Bei der Anbringung des Dämpfungselements an der Felge oder einem Fahrzeugbauteil handelt es sich bevorzugt um ein Klebemittel.
-
Bei dem Dichtmittel handelt es sich insbesondere um ein Polyurethan-Gel oder um eine Butylkautschukbasiertes Dichtmittel. Bevorzugt handelt es sich um ein Butylkautschukbasiertes Dichtmittel in Kombination mit einem Klebemittel. Bei dem Klebemittel kann es sich um ein Klebeband und/oder einen silikonbasierten Kleber und/oder einen Zwei-Komponenten-Kleber und/oder einen Baukleber und/oder einen Polyurethan-Kleber und/oder einen kautschukbasierten Kleber und/oder einen Reifenreparaturkleber und/oder einen Sekundenkleber und/oder einen Kleber basierend auf Cyanacrylat und/oder basierend auf einem wasserbasierten Acryl-System mit einer Polyethylenterephthalat-Struktur und/oder basierend auf Acryl-Nitril-Butadien-Kautschuk in Verbindung mit einem in Aceton gelösten Formaldehyd-Harz und/oder basierend auf einem Silan-Polyether und/oder basierend auf einem mit Butyl-Kautschuk vernetzten Polybuten und/oder basierend auf einem Alkoxy-Silikon handeln.
-
In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der zumindest eine Hohlraum-Resonator ganz oder teilweise stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Dämpfungselement verbunden. Bei einer stoffschlüssigen Verbindung kann es sich um eine Klebeverbindung, insbesondere um eine Klebeverbindung mit einem der genannten Klebemittel, handeln. Bei einer formschlüssigen Verbindung ist der Hohlraum-Resonator zumindest teilweise in dem Dämpfungselement eingebettet. Eine kraftschlüssige Verbindung kann erreicht werden, indem der Hohlraum-Resonator rundführend unter Spannung auf dem Dämpfungselement angebracht ist.
-
Die Vorteile der Geräuschminderung durch die zwei unterschiedliche Komponenten Dämpfungselement und Hohlraum-Resonator sowie die einfache Anbringung des Akustikelements an der Oberfläche zusammen mit der weitgehend schwingungsisolierten Anbringung des Hohlraum-Resonators mittels des Dämpfungselements zeigen die besondere Eignung des Akustikelements zur Geräuschminderung für ein Fahrzeugbauteil.
-
Die Erfindung umfasst auch ein Fahrzeugbauteil, wobei an einer Oberfläche des Fahrzeugbauteils ein vorbeschriebenes Akustikelement angeordnet ist. Die Oberfläche ist dabei insbesondere eine Oberfläche, die einen Hohlraum des Fahrzeuges mitbegrenzt.
-
Zweckmäßig ist es, wenn mehrere Akustikelemente an der Oberfläche des Fahrzeugbauteils angeordnet sein. Zumindest zwei der Akustikelemente können dabei gleich oder verschieden ausgebildet sein.
-
Besonders geeignet ist das Akustikelement zur Reduzierung der Geräusche die im Reifeninnenraum eines Fahrzeugrades beim Betrieb des Fahrzeugrades entstehen. Die Erfindung umfasst auch ein Fahrzeugradbauteil aufweisend ein an seiner Oberfläche angeordnetes Akustikelement, wobei es sich insbesondere um einen Fahrzeugluftreifen und/oder um eine Felge handelt und wobei die Oberfläche eine innere Oberfläche des Fahrzeugradbauteils ist, welche bei dem an einem Fahrzeugrad montierten Fahrzeugradbauteil einen Reifeninnenraum mitbegrenzt.
-
Zweckmäßig ist es, wenn das Akustikelement in Umfangrichtung geschlossen ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich eine sehr einfache Ausführung mit guten Reifen-Rundlauf-Eigenschaften.
-
Die Erfindung umfasst auch ein Fahrzeugrad aufweisend ein Akustikelement an seiner Felge und/oder an seinem Fahrzeugluftreifen.
-
Es kann sich um ein Rad oder ein Fahrzeugradbauteil für einen Personenkraftwagen, einen Van, ein SUV, einen Light-Truck, ein Nutzfahrzeug, ein Kraftrad, ein Multi-Purpose Vehicle oder einen Bus handeln.
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der schematischen Zeichnungen, die Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Dabei zeigt die
- 1 einen radialen Teilquerschnitt durch ein Fahrzeugrad mit einem Fahrzeugluftreifen aufweisend ein Akustikelement gemäß der Erfindung;
- 2 einen Querschnitt eines Akustikelements;
- 3 einen Querschnitt eines Akustikelements;
- 4 eine Ansicht eines Akustikelements angeordnet auf einer Oberfläche.
-
Die 1 zeigt einen radialen Teilquerschnitt durch ein Fahrzeugrad mit den zwei Fahrzeugradbauteilen 1, 2 Felge 1 und dem auf der Felge 1 montierten Fahrzeugluftreifen 2 üblicher Bauart. Die wesentlichen Bauteile, aus welchen sich ein solcher Fahrzeugluftreifen 2 zusammensetzt, sind (nicht dargestellt) eine weitgehend luftundurchlässige Innenschicht, eine zumindest eine Verstärkungslage aufweisende Karkasse, die in herkömmlicher Weise vom Zenitbereich des Fahrzeugluftreifens 2 über die Seitenwände bis in die Wulstbereiche reicht und dort durch Umschlingen zugfester Wulstkerne verankert ist, einen radial außerhalb der Karkasse befindlichen profilierten Laufstreifen und einen zwischen dem Laufstreifen und der Karkasse angeordneten mehrlagigen Gürtelverband, welcher eine Gürtelbandage aufweisen kann.
-
Der Reifen 2 kann luftdicht auf der Felge 1 montiert werden. Der von Felge 1 und Reifen 2 mitbegrenzte Raum wird als Reifeninnenraum 10 bezeichnet, die den Reifeninnenraum 10 begrenzende Oberfläche von Reifen 2 und Felge 1 jeweils als innere Oberfläche 11.
-
Beim dargestellten Rad weist der Fahrzeugluftreifen 2 ein Akustikelement 3 zur Geräuschreduzierung auf. Wie in den 2 bis 4 näher dargestellt, umfasst das Akustikelement 3 umfasst ein Dämpfungselement 4, welches ein zur Minderung von Geräuschen geeignetes erstes Material beinhaltet und zur Minderung von Geräuschen geeignet ist. Das Dämpfungselement 4 ist an der inneren Oberfläche 11 angeordnet. Das Dämpfungselement 4 ist als Gehäuse mit zumindest einem Innenbereich 12 ausgebildet. Das Akustikelement 3 umfasst weiter zumindest einen Hohlraum-Resonator 5 aufweisend ein zum ersten Material verschiedenes zweites Material, welches eine höhere Massendichte als das erste Material aufweist. Der zumindest eine Hohlraum-Resonator 5 ist in dem zumindest einen Innenbereich 12 angeordnet. Der zumindest eine Hohlraum-Resonator 5 weist zumindest einen Hohlraum 7 und eine Öffnung 6 auf, über welche der Hohlraum 7 mit einem Volumen 13 außerhalb des Hohlraum-Resonators in Verbindung steht.
-
Das erste Material kann ein poröses Material welches zur Minderung von Geräuschen geeignet ist, bevorzugt ein Schaumstoff, sein. Das zweite Material kann einen höheren Schall-Reflexionskoeffizient aufweisen als das erste Material. Das zweite Material kann einen Schall-Reflexionsgrad von mindestens 0,80, bevorzugt von mindestens 0,95, besonders bevorzugt von mindestens 0,99, aufweist, gemessen bei einer Referenzfrequenz von fo = 250 Hz, aufweisen. Es kann insbesondere ausgewählt sein aus einer Gruppe gebildet aus einem Aluminium und/oder einem Kunststoff, beispielsweise einem Thermoplast, einem Duroplast, einem Elastomer, einem Polyamid, einem Polycarbonat, einem Acrylnitril-Butadien-Styrol oder einem Glasfaserverstärkten Polyester.
-
Das Dämpfungselement 4 ist mittels eines nicht dargestellten Haftmittels fest mit der inneren Oberfläche 11 verbunden. Bei dem Haftmittel kann es sich um ein Dichtmittel und / oder ein Klebemittel handeln. Bei Anbringung des Dämpfungselements 4 an der inneren Reifenoberfläche 11 handelt es sich bevorzugt um ein Dichtmittel, besonders bevorzugt um ein selbsttätig abdichtendes Dichtmittel. Bei Anbringung des Dämpfungselements 4 an der Felgenoberfläche 11 oder einer Oberfläche handelt es sich bevorzugt um ein Klebemittel.
-
Das Akustikelement 3 kann einen Helmholtz-Resonator und/oder einen Hohlraum-Resonator mit zylinderförmig ausgebildetem Hohlraum 7 und einer oder zwei Öffnungen 6 als den zumindest einen Hohlraum-Resonator 5 aufweisen.
-
Die 2 bis 4 zeigen jeweils ein Beispiel für eine mögliche Ausführungsform des in der 1 dargestellten Akustikelements 3. Das jeweilige Akustikelement 3 kann auch an der inneren Oberfläche 11 der Felge 1 angeordnet sein.
-
Die 2 zeigt einen Querschnitt eines Akustikelements 3 zur Geräuschminderung, das an einer Oberfläche 11, insbesondere einer Oberfläche eines Fahrzeugbauteils, anbringbar ist. Der zumindest eine Innenbereich 12 des als Gehäuses ausgebildeten Dämpfungselements 4 bildet einen abgeschlossenen Hohlraum und weist einen oder mehrere der Hohlraum-Resonatoren 5 auf, wobei jeder Hohlraum-Resonator mit maximal 80 % seiner Oberfläche mit dem Gehäuse in Kontakt ist. Im dargestellten Fall handelt es sich um Hohlraum-Resonatoren 5 mit zylinderförmigem Hohlraum 7 handeln, die weitgehend parallel zueinander angeordnet sind. Es kann sich um λ/2-Resonatoren bzw. um λ/4-Resonatoren handeln, die zwei bzw. eine Öffnung 6 aufweisen. Die Hohlraum-Resonatoren 5 können alle gleich oder zumindest zwei der Hohlraum-Resonatoren 5 können verschieden zueinander ausgebildet sein. Sie können sich insbesondere in ihrer Eigenfrequenz unterscheiden. Hierzu können sie sich in ihrer Länge oder in ihrem Durchmesser voneinander unterscheiden.
-
Das Gehäuse weist zwei Dämpfungselementstücke 41, 42 auf, wobei jedes der zwei Dämpfungselementstücke 41, 42 den zumindest einen Innenbereich 12 mitbegrenzt. Eines der beiden Dämpfungselementstücke 41 fungiert dabei als Deckel.
-
Die 3 zeigt einen Querschnitt eines weiteren Akustikelements 3. Das Akustikelement 3 unterscheidet sich von dem in der 2 gezeigten Akustikelement 3 v.a. darin, dass es genau einen Hohlraum-Resonator 5 aufweist, welcher als Helmholtz-Resonator ausgebildet ist. Der Helmholtz-Resonator 5 weist eine Öffnung 6 und einen Hohlraum 7, welche über einen Mündungskanal 9 miteinander in Verbindung stehen, auf. Der Hohlraum-Resonator kann stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden sein.
-
Die 4 zeigt eine Ansicht eines Akustikelements 3 zur Geräuschreduzierung, das an einer Oberfläche 11 angebracht ist. Das Gehäuse weist zwei Dämpfungselementstücke 41, 42 auf, wobei jedes der zwei Dämpfungselementstücke 41, 42 den zumindest einen Innenbereich 12 mitbegrenzt. Weiter weist der zumindest eine Innenbereich 12 genau einen Hohlraum-Resonator 5 des zumindest einen Hohlraum-Resonators, welcher formschlüssig in den Innenbereich eingebettet ist, auf. Der zumindest eine Hohlraum-Resonator 5 weist zumindest einen Hohlraum 7 und eine Öffnung 6 auf, über welche der Hohlraum 7 mit einem Volumen 13 außerhalb des Hohlraum-Resonators in Verbindung steht. Der Hohlraum 7 jedes der Hohlraum-Resonatoren 5 steht über eine Öffnung des Gehäuses mit einem Volumen 14 außerhalb des Akustikelements 3 in Verbindung. Das gezeigte Akustikelement 3 weist genau drei Hohlraum-Resonatoren 5 auf. Das Akustikelement 3 kann aber auch mehr, bevorzugt zumindest 20, besonders bevorzugt zumindest 200, Hohlraum-Resonatoren aufweisen. Die Hohlraum-Resonatoren 5 können alle gleich ausgebildet sein oder zumindest zwei Hohlraum-Resonatoren können verschieden zueinander ausgebildet sein.
-
Die in den 2 bis 4 gezeigten Akustikelemente 3 sind an einer Oberfläche 11 anordenbar. Sie können an einer, wie in der 1 gezeigten, inneren Oberfläche 11 eines Fahrzeugluftreifens 2 oder an einer inneren Oberfläche 11 einer Felge 1 angeordnet sein. Sie können auch an einer Oberfläche 11 eines anderen Bauteils, insbesondere eines Fahrzeugbauteils, angeordnet sein.
-
Bezugszeichenliste
-
(Teil der Beschreibung)
- 1
- Felge
- 2
- Fahrzeugluftreifen
- 3
- Akustikelement
- 4
- Dämpfungselement
- 5
- Hohlraum-Resonator
- 6
- Öffnung
- 7
- Hohlraum
- 9
- Mündungskanal
- 10
- Reifeninnenraum
- 11
- Oberfläche
- 12
- Innenbereich
- 13
- Volumen außerhalb des Hohlraum-Resonators
- 14
- Volumen außerhalb des Gehäuses
- 41
- Dämpfungselementstück
- 42
- Dämpfungselementstück
- rR
- radiale Richtung
- aR
- axiale Richtung
- U
- Umfangsrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007028932 A1 [0003]
- DE 19820590 A1 [0004]
- DE 19901820 A1 [0005]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- DIN EN ISO 10534-2 [0035]
