DE102019219315A1

DE102019219315A1 - Abdeckungseinrichtung zur Abdeckung eines Karosseriebereichs eines Kraftfahrzeugs und Kraftahrzeug, umfassend die Abdeckungseinrichtung

Info

Publication number: DE102019219315A1
Application number: DE102019219315.3A
Authority: DE
Inventors: Robin Heims; Roland Klein; Stefan Gauger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-12-11
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2021-06-17
Also published as: CN112937471A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abdeckungseinrichtung (1) zur zumindest teilweisen Abdeckung eines Karosseriebereichs (50), insbesondere eines Innenbodens (54) einer Karosserie, eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Deckelement (10), wobei an einer Seite des Deckelements (10) wenigstens bereichsweise ein Dämpfungsmaterial (20) zur wenigstens teilweisen Absorption der Energie von Schallwellen angeordnet ist, wobei das Dämpfungsmaterial (20), insbesondere bei einer Materialdicke von mehr als 10 mm, in einem Frequenzbereich von 2000 Hz bis 3000 Hz einen Schallwellen-Absorptionsgrad von wenigstens 0,9 aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein die erfindungsgemäße Abdeckungseinrichtung (1) umfassendes Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdeckungseinrichtung zur Abdeckung eines Karosseriebereichs eines Kraftfahrzeugs sowie ein die Abdeckungseinrichtung umfassendes Kraftfahrzeug.
Elemente zur Abdeckung von Karosseriebereichen von Kraftfahrzeugen, insbesondere zur Anordnung im Innenraum von Personenkraftwagen, tragen neben einer optisch ansprechenden Gestaltung des Fahrzeuginnenraums auch dazu bei, die Ausbreitung von Fahrzeug- und/oder Straßengeräuschen in den Fahrzeuginnenraum hinein zu behindern, so dass diese lediglich abgeschwächt in den Fahrzeuginnenraum eindringen können. Je nach vorgesehenem Einsatzbereich der Abdeckung bestehen darüber hinaus Anforderungen an die mechanische Belastbarkeit des entsprechenden Elements. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn es sich bei der Abdeckungseinrichtung um ein Bodenelement handelt. Die im Fahrzeugbau generell bestehenden Anforderungen - zum Beispiel hinsichtlich geringer Bauteilgewichte - sind dabei ebenso zu erfüllen.
Zur Gestaltung von Abdeckungseinrichtungen im Fahrzeugbau sind verschiedene Lösungen bekannt.
Die DE 10 2013 017 955 A1 zeigt beispielsweise ein Bodenelement, insbesondere für einen Kraftfahrzeughauptboden, umfassend ein Deckelement aus einem Faserverbundmaterial, wobei eine Versteifungsstruktur des Bodenelements als Wabenkern oder als Schaumkern ausgebildet ist.
Die DE 3807874 A1 zeigt eine warmformbare, starre Verbundplatte, welche als Einlage zur Erhöhung der Steifigkeit eine mit regelmäßigen Durchbrechungen versehene Strukturwabe verwendet, die in eine Matrix aus Kunstharz eingebettet ist. Die gezeigte Verbundplatte, welche darüber hinaus mit einer Dekorschicht versehen ist, eignet sich zur Herstellung verschiedener Formteile.
Die DE 197 02 581 A1 zeigt ein Innenverkleidungselement, insbesondere für die Dachverkleidung eines Kraftfahrzeugs, welches wabenförmige Hohlräume aus Wellpappe aufweist, die mit Schaumstoff ausgeschäumt sind. An den jeweiligen Stirnseiten ist das gezeigte Innenverkleidungselement mit einer Kaschierfolie versehen.
Die EP 2 985 141 A1 zeigt ein Beschichtungselement für einen Fahrzeugbodenbereich, welches schichtweise aus einer dem Kofferrauminneraum zugewandten Deckschicht, daran angeordnet einer Schwereschicht zur mechanischen Stabilisierung und einen wiederum an diese anschließenden Akustikschaum aufgebaut ist.
Die DE 3 514 042 A1 zeigt ebenfalls ein Bodenelement, welches schichtweise aufgebaut ist. In diesem Fall ist das Bodenelement aufgebaut aus einer Decklage umfassend einen textilen Belag und eine Sperrholzschicht, an die sich ein Trägermaterial anschließt, welches aus einer Wabenstruktur aufgebaut ist. Auf der dem Fahrzeuginnenraum abgewandten Seite ist bereichsweise ein Akustikschaum angeordnet. Das Bodenelement ist dafür vorgesehen, als Fahrzeughauptboden eingesetzt zu werden.
Durch die Veränderung der Antriebstechnologien von Kraftfahrzeugen und einer damit einhergehenden Veränderung geräuscherzeugender Aggregate in einem Kraftfahrzeug stellen sich neue Anforderungen an die akustische und/oder mechanische Gestaltung von Innenausstattungselementen wie beispielsweise Abdeckungseinrichtungen zur Abdeckung von Karosseriebereichen von Kraftfahrzeugen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abdeckungseinrichtung sowie ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, welche auf einfache und kostengünstige Weise eine wenigstens teilweise Absorption von Schallwellen ermöglichen, so dass eine verringerte Geräuschbelastung in einem Fahrzeuginnenraum realisierbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Abdeckungseinrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Abdeckungseinrichtung werden in den Unteransprüchen 2 bis 8 aufgezeigt. Eine vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Kraftfahrzeugs wird in Unteranspruch 10 aufgezeigt.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine Abdeckungseinrichtung zur zumindest teilweisen Abdeckung eines Karosseriebereichs, insbesondere eines Innenbodens einer Karosserie, eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Deckelement, wobei an einer Seite des Deckelements wenigstens bereichsweise ein Dämpfungsmaterial zur wenigstens teilweisen Absorption der Energie von Schallwellen angeordnet ist. Das Dämpfungsmaterial, insbesondere bei einer Materialdicke von mehr als 10 mm, weist in einem Frequenzbereich von 2000 Hz bis 3000 Hz einen Schallwellen-Absorptionsgrad von wenigstens 0,9 auf.
Die erfindungsgemäße Abdeckungseinrichtung ist dazu eingerichtet, einen Karosseriebereich eines Kraftfahrzeugs wenigstens teilweise abzudecken. Dabei liegt die Abdeckungseinrichtung typischerweise wenigstens abschnittsweise auf Bereichen der Karosserie auf und deckt insbesondere den Karosseriebereich ab, auf dem die Abdeckungseinrichtung aufliegt. Die Abdeckungseinrichtung kann an der Karosserie des Kraftfahrzeugs mechanisch fixiert sein.
Insbesondere dient die Abdeckungseinrichtung der Abdeckung eines Innenbodens der Karosserie eines Kraftfahrzeugs. Beispielsweise handelt es sich dabei um einen Bereich des Innenbodens eines Laderaums und/oder eines Kofferraums eines Kraftfahrzeugs.
Die Abdeckungseinrichtung umfasst ein Deckelement. Das Deckelement ist typischerweise vom Innenraum der Karosserie aus sichtbar. Das Deckelement erstreckt sich im Wesentlich flächig in einer Ebene und weist bei bestimmungsgemäßer Anordnung an einer Fahrzeugkarosserie eine der Fahrzeugkarosserie zugewandte Unterseite und eine der Unterseite gegenüberliegende Oberseite auf. An einer Seite des Deckelements ist ein Dämpfungsmaterial angeordnet, wobei das Dämpfungsmaterial nicht zwingend unmittelbar an das Deckelement angeschlossen sein muss. Bevorzugt ist das Dämpfungsmaterial wenigstens bereichsweise an der Unterseite des Deckelements angeordnet. Es ist grundsätzlich nicht ausgeschlossen, dass das Dämpfungsmaterial sowohl an der Unterseite als auch an der Oberseite des Deckelements angeordnet ist. Insbesondere ist das Dämpfungsmaterial wenigstens in einem Bereich angeordnet, der zur Anlage an dem Karosseriebereich ausgebildet ist, so dass sich Deckelement und Karosseriebereich nicht berühren. Der Zweck des Dämpfungsmaterials besteht darin, Schallwellen, insbesondere Körperschallwellen, die von einer Antriebseinrichtung des mit der Abdeckungseinrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs erzeugt werden, die Schallenergie durch Absorption wenigstens teilweise zu entziehen, wodurch es zu einer Dämpfung der Intensität der Schallwellen kommt. Mit anderen Worten behindert das Dämpfungsmaterial die Ausbreitung der Schallwellen durch die Abdeckungseinrichtung hindurch.
Neben der schalldämpfenden Wirkung im Sinne der Absorption von Schallenergie kann das Dämpfungsmaterial zusätzlich eine schalldämmende Wirkung haben. Schalldämmung meint dabei die Behinderung von Ausbreitung von Schallwellen durch Reflexion des sich ausbreitenden Schalls am Dämpfungsmaterial, insbesondere an der der Karosserie zugewandten Seite des Dämpfungsmaterials.
Das Dämpfungsmaterial ist bevorzugt ein flächiges Material, welches wenigstens bereichsweise als Schicht an einer Seite des Deckelements angeordnet ist.
Das Dämpfungsmaterial ist grundsätzlich dazu eingerichtet, die Energie sowohl von Luftschallwellen als auch von Körperschallwellen zu absorbieren und/oder zu reflektieren.
Im Allgemeinen wird beim Auftreffen einer Schallwelle auf ein Medium eine jeweilige Schallwelle teilweise absorbiert und teilweise reflektiert. Der Schallwellen-Absorptionsgrad ist ein Maß für die Behinderung der Ausbreitung von Schallwellen in einem Material oder Bauteil durch Absorption. Beim Vorgang der Schallwellen-Absorption wird ein Teil der Schallenergie beim Auftreffen auf das absorbierende Medium, im vorliegenden Fall dem Dämpfungsmaterial, in Wärmeenergie umgewandelt. Dadurch verringert sich die Intensität der Schallwelle.
Der Schallwellen-Absorptionsgrad gibt an, welcher Anteil des Schalls, der mit einer bestimmten Schallintensität auf das Dämpfungsmaterial auftrifft, von dem Dämpfungsmaterial absorbiert wird. Mit anderen Worten gibt der Schallwellen-Absorptionsgrad an, welcher Anteil der Schallenergie der Schallwellen, die auf das Dämmmaterial auftreffen, von dem Dämpfungsmaterial aufgenommen wird.
Der Schallwellen-Absorptionsgrad ist definiert als das Verhältnis der absorbierten Schallintensität zur auf das absorbierende Medium auftreffenden Schallintensität und ist eine dimensionslose Größe.
Je häufiger dabei eine Schallwelle innerhalb des absorbierenden Mediums umgelenkt wird, umso höher ist der Absorptionsgrad. Typischerweise ist der Absorptionsgrad umso höher, je höher die Dichte des absorbierenden Mediums bzw. Dämpfungsmaterials ist. Typischerweise ist der Absorptionsgrad ebenfalls umso höher, je dicker die Schicht des absorbierenden Mediums ist. Sowohl die Dichte als auch die Dicke des Dämpfungsmaterials befördern ein häufiges Umlenken der Schallwelle im Material und damit die Absorption der Schallenergie.
Der Schallwellen-Absorptionsgrad des Dämpfungsmaterials beträgt erfindungsgemäß wenigstens 0,9 in einem Frequenzbereich von 2000 Hz bis 3000 Hz. Insbesondere ist der Schallwellen-Absorptionsgrad bei einer Terzmittelfrequenz von 2000 Hz bis 3000 Hz zu ermitteln. Der erfindungsgemäße Schallwellen-Absorptionsgrad des Dämpfungsmaterials gilt insbesondere für eine Materialdicke des Dämpfungsmaterials von wenigstens 10 mm und/oder für eine Dichte des Dämpfungsmaterials von wenigstens 110 kg/m³.
Zusätzlich kann das Dämpfungsmaterial eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen.
Der Schallwellen-Absorptionsgrad kann, insbesondere bei einer Materialdicke des Dämpfungsmaterials von wenigstens 10 mm und/oder bei einer Dichte des Dämpfungsmaterials von wenigstens 110 kg/m³, in einem Frequenzbereich von 500 Hz bis 750 Hz wenigstens 0,1 betragen.
Der Schallwellen-Absorptionsgrad kann, insbesondere bei einer Materialdicke des Dämpfungsmaterials von wenigstens 10 mm und/oder bei einer Dichte des Dämpfungsmaterials von wenigstens 110 kg/m³, in einem Frequenzbereich von 750 Hz bis 1000 Hz wenigstens 0,25 betragen.
Der Schallwellen-Absorptionsgrad kann, insbesondere bei einer Materialdicke des Dämpfungsmaterials von wenigstens 10 mm und/oder bei einer Dichte des Dämpfungsmaterials von wenigstens 110 kg/m³, in einem Frequenzbereich von 1000 Hz bis 2000 Hz wenigstens 0,45 betragen.
Der Schallwellen-Absorptionsgrad kann, insbesondere bei einer Materialdicke des Dämpfungsmaterials von wenigstens 10 mm und/oder bei einer Dichte des Dämpfungsmaterials von wenigstens 110 kg/m³, in einem Frequenzbereich von 2000 Hz bis 5000 Hz wenigstens 0,9 betragen.
Das Dämpfungsmaterial umfasst beispielsweise ein Polyethylenterephthalat, wobei das Polyethylenterephthalat vorteilhafterweise als ein ein Vliesmaterial ausbildender Faserverbund vorliegt, und die Fasern besonders vorteilhafterweise im Wesentlichen ungeordnet im Faserverbund vorliegen. Mit anderen Worten liegt das Polyethylenterephthalat nicht als Gewebe oder Gestrick, sondern vorteilhaft als Gewirr oder Gewirk vor.
Das Dämpfungsmaterial umfasst insbesondere ein geschäumtes Polyurethan, wobei das Polyurethan als Schaumflocken im Dämpfungsmaterial vorliegt.
Besonders vorteilhafterweise ist das Dämpfungsmaterial ein Gemisch wenigstens umfassend Polyethylenterephthalat-Fasern als eine erste Komponente und Polyurethan-Flocken als eine zweite Komponente. Dabei beträgt der Anteil der Polyethylenterephthalat-Fasern wenigstens 70 %, vorteilhafterweise wenigstens 75 %. In einer spezifischen Ausführungsform ist das Dämpfungsmaterial ein Gemisch umfassend 80 % Polyethylenterephthalat-Fasern und 20 % Polyurethan-Flocken. Dabei beziehen sich die prozentualen Angaben auf den jeweiligen Massenanteil. Vorteilhafterweise sind die erste Komponente und die zweite Komponente im Wesentlichen homogen im Dämpfungsmaterial verteilt und/oder wenigstens teilweise miteinander verbunden, insbesondere adhäsiv miteinander verbunden.
Folgende Parameter des Dämpfungsmaterials sind in vorteilhaften Ausführungsformen gegeben:

Das Dämpfungsmaterial weist eine Dichte bzw. ein Raumgewicht von wenigstens 70 kg/m³ und höchstens 1200 kg/m³ gemessen nach ISO 845 auf. Insbesondere weist das Dämpfungsmaterial eine Dichte von höchstens 600 kg/m³ auf. In einer besonderen Ausführungsform weist das Dämpfungsmaterial eine Dichte von höchstens 120 kg/m³ auf.
Dabei ist unter der Dichte des Dämpfungsmaterials nicht die Dichte der einzelnen Materialien zu verstehen, die das Dämpfungsmaterial ausbilden, sondern die Dichte des dadurch ausgebildeten insbesondere flächigen Körpers. Das Dämpfungsmaterial weist somit vorteilhafterweise eine vergleichsweise geringe Masse auf.

Das Dämpfungsmaterial weist eine Zugfestigkeit gemessen nach ISO 1798 von mehr als 100 kPa auf.
Das Dämpfungsmaterial weist eine Bruchdehnung nach ISO 3386-1 von mehr als 6% auf.
Das Dämpfungsmaterial weist eine Brennbarkeit von weniger als 100 mm/min nach FMVSS 302 auf.
Das Dämpfungsmaterial weist eine Einsatztemperatur von wenigstens -40°C bis wenigstens 120°C auf.
Das Dämpfungsmaterial emittiert lediglich geringe Mengen leichtflüchtiger organischer Verbindungen. Der VOC-Wert des Dämpfungsmaterials gemessen nach VDA 278 liegt bei unter 200 ppm. Der Fog-Wert des Dämpfungsmaterials gemessen nach VDA 278 liegt bei unter 600 ppm.
Das Dämpfungsmaterial weist eine hohe Biege-, Druck- und/oder Torsionssteifigkeit auf. Bevorzugt weist das Dämpfungsmaterial ein Elastizitätsmodul von mehr als 0,005 GPa, insbesondere mehr als 0,05 GPa, auf. In einer besonderen Ausführungsform beträgt das Elastizitätsmodul des Dämpfungsmaterials mehr als 0,5 GPa. Dadurch trägt das Dämpfungsmaterial zur Biege-, Druck- und/oder Torsionssteifigkeit der Abdeckungseinrichtung insgesamt bei.
Das Dämpfungsmaterial ist an wenigstens einer Seite des Deckelements angeordnet. Dabei erstreckt sich Dämpfungsmaterial, ausgehend von der Seite des Deckelements, an der es angeordnet ist, senkrecht mit wenigstens 5 mm, insbesondere mit wenigstens 10 mm. Mit anderen Worten weist das im Wesentlichen flächige Dämpfungsmaterial eine Materialdicke von wenigstens 5 mm auf. Das Dämpfungsmaterial erstreckt sich ausgehend von der Seite des Deckelements, an der es angeordnet ist, senkrecht mit höchstens 50 mm, insbesondere höchstens 25 mm.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Abdeckungseinrichtung besteht darin, dass Schallwellen, insbesondere Schallwellen, die von einem Antriebsaggregat des mit der Abdeckungseinrichtung ausgestatteten Kraftfahrzeugs ausgehen, von der Abdeckungseinrichtung wenigstens teilweise absorbiert werden, so dass die Geräuschbelastung im Kraftfahrzeuginneren reduziert ist.
In einer Ausgestaltungsform der Abdeckungseinrichtung ist das Deckelement ein aus sich im Wesentlichen flächig erstreckenden Schichten aufgebauter Körper, wobei zumindest eine erste Schicht des Deckelements ein eine Stützstruktur umfassendes Trägerelement ist und das Deckelement wenigstens eine weitere Schicht aufweist, wobei die Dicke D₁ der ersten Schicht in Bezug zur Dicke D_w der jeden weiteren Schicht im Verhältnis D₁/D_w steht, wobei D₁/D_w >3 ist.
Mit anderen Worten ist das Deckelement ein Körper, der sich im Wesentlichen flächig erstreckt. Der Körper ist aus im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Schichten aufgebaut. Insbesondere ist das Deckelement ein Schichtverbund-Körper. Dabei ist die erste Schicht, die ein Trägerelement umfasst, dicker als jede weitere Schicht.
Das Deckelement umfasst eine erste Schicht, die wenigstens ein Trägerelement umfasst. Die erste Schicht bildet gegenüber den weiteren Schichten ein deutlich größeres Flächenträgheitsmoment aus und trägt somit zur Erhöhung der Biege-, Druck- und/oder Torsionssteifigkeit der Abdeckungseinrichtung bei, so dass die Abdeckungseinrichtung in gewissem Umfang mechanisch belastbar ist, ohne dass es zu einer spürbaren Verformung und/oder Beschädigung der Abdeckungseinrichtung kommt. Das Trägerelement ist ein im Wesentlichen flächiger Körper. Vorteilhafterweise umfasst das Trägerelement eine Stützstruktur. Die Stützstruktur wird typischerweise durch Strukturelemente ausgebildet, welche vorteilhafterweise in der Art regelmäßig angeordnet sind, dass sie das Trägerelement versteifen. Typischerweise bilden die Strukturelemente eine Waben- oder Röhrenstruktur aus. Die durch die Strukturelemente ausgebildeten Waben oder Röhren sind im Wesentlichen hohl, das heißt sie sind typischerweise im Wesentlichen mit Luft gefüllt.
In einer besonderen Ausführungsform ist das Trägerelement zwecks Reduzierung der Masse der Abdeckungseinrichtung aus einem Faserverbundmaterial wie beispielsweise Papier oder Pappe oder einem anderen recyclingfähigen Material ausgebildet, wobei andere für den Leichtbau typische Materialien, insbesondere Kunststoffe, nicht ausgeschlossen sind.
Ein im Wesentlichen flächiges Trägerelement weist typischerweise eine Dicke von wenigstens 5 mm, bevorzugt wenigstens 8 mm auf.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht in einem geringen Gewicht der Abdeckungseinrichtung bei gleichzeitig hohem Flächenträgheitsmoment.
In einer Ausgestaltungsform der Abdeckungseinrichtung ist auf wenigstens einer Seite des Trägerelements eine Glasfaserschicht angeordnet.
Mit anderen Worten umfasst die Abdeckungseinrichtung in dieser Ausführungsform ein Deckelement, welches wenigstens ein Trägerelement und wenigstens eine daran angeordnete Glasfaserschicht aufweist. Typischerweise ist die Glasfaserschicht eine Glasfasermatte, die an einer Oberseite und/oder an einer Unterseite des Trägerelements angeordnet ist, wobei unter der Unterseite die bei bestimmungsgemäßer Anordnung in einem Kraftfahrzeug dem abzudeckenden Karosseriebereich zugewandte Seite zu verstehen ist. In einer besonderen Ausführungsform ist sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite des Trägerelements eine Glasfasermatte angeordnet.
Die Glasfaserschicht trägt ebenfalls zur Biege-, Druck- und/oder Torsionssteifigkeit der Abdeckungseinrichtung bei. Ferner ist die Glasfaserschicht in der Art angeordnet und ausgebildet, dass sie eine Schutzschicht für das Trägerelement im Hinblick auf mechanische Beschädigung und/oder das Eindringen von Feuchtigkeit in das Trägerelement ausbildet.
In einer Ausgestaltungsform der Abdeckungseinrichtung ist zwecks Ausbildung einer adhäsiven Verbindung zwischen dem Trägerelement und der Glasfaserschicht ein adhäsives Verbindungsmittel, insbesondere ein Polyurethanschaum, angeordnet.
Mit anderen Worten sind das Trägerelement und die Glasfaserschicht bzw. die Glasfasermatte adhäsiv miteinander verbunden bzw. miteinander verklebt. Als Verbindungsmittel kann dabei Polyurethan, welches im Deckelement als Polyurethanschaum vorliegt, verwendet werden, wobei andere Verbindungsmittel, insbesondere andere adhäsive Verbindungsmittel nicht ausgeschlossen sind.
Auf diese Weise bildet das Deckelement einen kompakten Schichtverbund-Körper aus.
In einer Ausgestaltungsform der Abdeckungseinrichtung umfasst das Deckelement eine als eine weitere Schicht auf seiner dem Dämpfungsmaterial abgewandten Seite angeordnete Textilschicht, insbesondere eine Dekorvliesschicht.
Mit anderen Worten umfasst das Deckelement in dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abdeckungseinrichtung auf einer Seite, nämlich auf der Seite, die dem Innenraum beispielsweise dem Kofferraum des mit der Abdeckungseinrichtung auszustattenden Kraftfahrzeugs zugewandt ist, als eine weitere Schicht eine Textilschicht, zwecks optisch und haptisch angenehmer Gestaltung der Abdeckungseinrichtung. Insbesondere handelt es sich bei der Textilschicht um ein Vlies bzw. ein Dekorvlies, welches im Wesentlichen aus Kunststofffasern ausgebildet ist.
Typischerweise weist die Textilschicht eine Schichtdicke von wenigstens 2 mm, höchstens jedoch von 8 mm auf. Die Textilschicht ist üblicherweise mit der an sie angrenzenden Schicht verklebt.
Insgesamt bildet das Deckelement umfassend das Trägerelement, die Glasfaserschicht und die Textilschicht und das Verbindungsmittel einen im Wesentlichen flächigen Schichtverbund-Körper aus, an dessen Ober- und/oder Unterseite das Dämpfungsmaterial angeordnet ist. Das Deckelement weist insgesamt eine Dicke von wenigstens 8 mm, höchstens jedoch von 25 mm auf.
Das Verhältnis der Dicke des Deckelements zu der Dicke des Dämpfungsmaterials ist typischerweise im Wesentlichen größer als 0,5, insbesondere ist das Verhältnis typischerweise im Wesentlichen größer als 1. Nicht ausgeschlossen soll dabei sein, dass konstruktionsbedingt bestimmte Bereiche davon abweichende Dickenverhältnisse aufweisen.
In einer Ausgestaltungsform der Abdeckungseinrichtung umfasst das Deckelement wenigstens ein Stützelement, welches sich wenigstens bereichsweise in das Dämpfungsmaterial erstreckt.
Ein Stützelement kann auch als Stützfuß bezeichnet werden. Vorteilhafterweise umfasst das Deckelement mehrere Stützelemente. Dabei erstrecken sich die Stützelemente in das Dämpfungsmaterial hinein. Insbesondere ist zwischen den Stützelementen Dämpfungsmaterial angeordnet.
In einer Ausführungsform sind die Stützelemente aus demselben Material ausgebildet wie das Trägerelement. Vorteilhafterweise umfassen die Stützelemente eine Stützstruktur, ausgebildet aus Strukturelementen. Die Strukturelemente bilden eine Waben- oder Röhrenstruktur aus, wobei die Waben oder Röhren typischerweise hohl sind. Die Stützelemente sind aus einem Faserverbundmaterial ausgebildet wie beispielsweise Papier oder Pappe, wobei andere für den Leichtbau typische Materialien, insbesondere Kunststoffe, nicht ausgeschlossen sind. Somit tragen die Stützelemente zur Biege-, Druck- und/oder Torsionssteifigkeit der Abdeckungseinrichtung bei.
Die Stützelemente schließen in einer Ausführungsform an das Trägerelement unmittelbar an. Die Stützelemente sind typischerweise mit dem Trägerelement mechanisch und/oder adhäsiv verbunden. Beispielsweise sind die Stützelemente mit dem Trägerelement verklebt. In einer anderen Ausführungsform bilden das Trägerelement und die Stützelemente eine bauliche Einheit aus.
Entsprechend können die Stützelemente Bestandteile der Stützstruktur des Trägerelements sein.
Die Stützelemente bewirken eine Abstützung des Trägerelements an definierten Punkten an der Karosserie.
In einer Ausgestaltungsform ist an einer dem Trägerelement abgewandten Seite des Stützelements Dämpfungsmaterial angeordnet.
Mit anderen Worten ist bei Anordnung der Abdeckungseinrichtung an der Karosserie zwischen der der Karosserie zugewandten Unterseite des Stützelements und der Oberfläche des Karosseriebereichs, der den Stützelementen gegenüberliegt, Dämpfungsmaterial angeordnet. Die Stützelemente ragen somit nicht über das bzw. aus dem Dämpfungsmaterial hinaus.
In einer spezifischen Ausführungsform ist in allen Bereichen, die zur Anlage an dem abzudeckenden Karosseriebereich vorgesehen sind, auf der der Karosserie zugewandten Seite der Abdeckungseinrichtung Dämpfungsmaterial angeordnet, so dass sich Deckelement und abzudeckender Karosseriebereich im Wesentlichen nicht berühren. Auf diese Weise wird die Übertragung und Weiterleitung von Schallwellen, insbesondere von Körperschallwellen, von der Karosserie an das Deckelement wenigstens teilweise behindert.
Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass die Abdeckungseinrichtung insbesondere in ihren Randbereichen Zonen ausbildet, die nicht mit Dämpfungsmaterial versehen sind.
In einer Ausgestaltungsform der Abdeckungseinrichtung ist das Dämmmaterial adhäsiv an dem Deckelement fixiert.
Mit anderen Worten sind Deckelement und Dämpfungsmaterial miteinander verklebt. Falls das Deckelement eine Glasfaserschicht umfasst, so ist die adhäsive Verbindung bevorzugt zwischen dem Dämpfungsmaterial und der Glasfaserschicht ausgebildet.
Auf der dem abzudeckenden Karosseriebereich zugewandten Seite kann die Abdeckungseinrichtung ferner ein Abdecktextil, insbesondere ein Abdeckvlies, umfassen. Insbesondere weist das Abdecktextil eine Dicke von höchstens 3 mm, bevorzugt höchstens von 1,5 mm auf.
In einer besonderen Ausgestaltungsform umfasst die Abdeckungseinrichtung zwei Abschnitte. Die beiden Anschnitte sind mittels wenigstens einer Verbindungseinrichtung, insbesondere eines Scharniers oder eines Biegeelements, in der Art miteinander verbunden, dass wenigstens ein Abschnitt gegenüber dem mit ihm verbundenen Abschnitt bewegbar, insbesondere schwenkbar, ist. Auf diese Art kann der bewegbare Abschnitt dazu eingerichtet sein, den Zugriff auf ein unterhalb der Abdeckungseinrichtung angeordnetes Ablagefach freizugeben und/oder das Ablagefach zu verschließen. Zu diesem Zweck umfasst der bewegbare Abschnitt vorteilhafterweise ein Griffelement sowie ggf. eine Blockiereinrichtung zur Blockierung der Bewegung des Abschnitts.
Insbesondere in wenigstens einem Randbereich umfasst die Abdeckungseinrichtung einen Auflagebereich, der zur seitlichen Auflage an Karosseriebereichen, insbesondere an Vorsprüngen der Karosserie, eingerichtet ist. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass an den Auflagebereichen Dämpfungsmaterial angeordnet ist.
Insgesamt weist die erfindungsgemäße Abdeckungseinrichtung ein Schalldämmmaß von wenigstens 3 dB in einem Frequenzbereich von 500 Hz bis 1000 Hz und/oder von wenigstens 7 dB in einem Frequenzbereich von 1001 Hz bis 2500 Hz und/oder von wenigstens 15 dB in einem Frequenzbereich von 2501 Hz bis 5000 Hz auf. Dabei kann das Schalldämmmaß der erfindungsgemäßen Abdeckungseinrichtung mit zunehmender Schallwellenfrequenz der zu absorbierenden Schallwellen insbesondere linear ansteigen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Abdeckungseinrichtung umfasst. Die Abdeckungseinrichtung dient insbesondere zur Abdeckung eines Innenbodens einer Karosserie des Kraftfahrzeugs, bevorzugt insbesondere zur Abdeckung eines Kofferraumbodens des Kraftfahrzeugs.
In einer Ausführungsform des Kraftfahrzeugs ist in einem Bereich der senkrechten Projektion der Abdeckungseinrichtung zumindest bereichsweise eine Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs, insbesondere eine elektrische Antriebsmaschine, angeordnet.
Mit anderen Worten ist bei bestimmungsgemäßer Ausrichtung des Kraftfahrzeugs unterhalb der Abdeckungseinrichtung wenigstens ein Teil einer Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs angeordnet. Bei der Antriebseinheit handelt es sich insbesondere um eine elektrische Antriebsmaschine wie zum Beispiel einen Elektromotor bzw. Teile eines Elektromotors zum Antrieb des Kraftfahrzeugs. Somit ist die Abdeckungseinrichtung insbesondere dazu eingerichtet, die Übertragung von Schallwellen, die von der Antriebseinheit erzeugt werden, in den Fahrzeuginnenraum zu behindern.
Beispielhaft ist die Antriebseinheit unterhalb eines Bodens eines Kofferraums des Kraftfahrzeugs angeordnet. In diesem Fall ist die Abdeckungseinrichtung dazu eingerichtet, einen Karosseriebereich abzudecken, welcher wenigstens teilweise den Kofferraumboden ausbildet.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen

1: einen Ausschnitt einer Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Abdeckungsei nrichtu ng;
2: eine Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Abdeckungseinrichtung angeordnet an einem abzudeckenden Karosseriebereich eines Kraftfahrzeugs;
3: eine weitere Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Abdeckungseinrichtung in derselben Anordnung und Ausrichtung wie 2;
4: die erfindungsgemäße Abdeckungseinrichtung entsprechend 3 in einer Draufsicht; sowie
5: Beispiele für den frequenzabhängigen Schallwellen-Absorptionsgrad eines flächigen Dämpfungsmaterials entsprechend der erfindungsgemäßen Abdeckungseinrichtung für drei verschiedene Materialdicken.

1 zeigt einen Ausschnitt einer Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Abdeckungseinrichtung 1. Dargestellt ist ein Querschnitt der Abdeckungseinrichtung 1 in einer x-z-Ebene, wobei die x-Koordinate der Längsrichtung eines Kraftfahrzeugs entspricht und die z-Koordinate der Höhen-Achse des Kraftfahrzeugs entspricht. Es ist zu erkennen, dass die Abdeckungseinrichtung 1 mehrere Schichten umfasst. Die Abdeckungseinrichtung 1 umfasst ein Deckelement 1 und ein an der Unterseite 19 des Deckelements 10 angeordnetes Dämpfungsmaterial 20, wobei es sich bei dem Dämpfungsmaterial 20 um ein flächig angeordnetes Material handelt.
Das sich ebenfalls flächig erstreckende Deckelement 10 selbst ist ebenfalls in Schichten aufgebaut. Das Deckelement 10 umfasst ein Trägerelement 11. In der gezeigten Ausgestaltungsform handelt es sich bei dem Trägerelement 11 um einen Körper, welcher im Wesentlichen aus Papier-Waben besteht. An der Oberseite und der Unterseite des Trägerelements 11 ist jeweils eine mittels eines Verbindungsmittels 12 mit dem Trägerelement 11 verbundene Glasfaserschicht 13 angeordnet. Das Verbindungsmittel 12 und die Glasfaserschicht 13 sind in der Darstellung lediglich angedeutet. Als Verbindungsmittel 12 dient in der gezeigten Ausführungsform ein Polyurethanschaum.
In z-Richtung nach oben schließt sich an die Glasfaserschicht 13 eine Textilschicht 14 an, die der Oberseite 18 des Deckelements 10 eine optisch und haptisch angenehme Oberfläche verleiht. An der gesamten Unterseite der Abdeckungseinrichtung 1 ist ein Abdeckvlies 15 angeordnet.
Die gezeigte Abdeckungseinrichtung 1 ist dazu eingerichtet, einen Karosseriebereich abzudecken und an dem abzudeckenden Karosseriebereich anzuliegen. Bei bestimmungsgemäßer Anordnung der Abdeckungseinrichtung 1 in einem Kraftfahrzeug befindet sich der abzudeckende Karosseriebereich in z-Richtung unterhalb des Dämpfungsmaterials 20. Dabei berührt die Abdeckungseinrichtung 1 wenigstens abschnittsweise den abzudeckenden Karosseriebereich.
In dem hier gezeigten Ausschnitt umfasst die Abdeckungseinrichtung 1 außerdem ein Griffelement 40 mit einer Griffschlaufe 41, welche mit dem Deckelement 10 verbunden, bzw. in dieses eingelassen sind.
1 zeigt außerdem einen hinteren Auflagebereich 51, der dazu eingerichtet ist, auf einem Vorsprung eines seitlichen, sich in z-Richtung erstreckenden Abschnitts der Karosserie aufzuliegen.
2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abdeckungseinrichtung 1 angeordnet an einem abzudeckenden Karosseriebereich 50 eines Kraftfahrzeugs. Die Abdeckungseinrichtung 1 erstreckt ist im Wesentlichen in einer x-y-Ebene. Entsprechend ist der darstellungsgemäß rechte Teil der Abdeckungseinrichtung 1 dem Fahrzeugheck zugewandt, während der darstellungsgemäß linke Teil der Fahrzeugfront zugewandt ist. Bei dem abzudeckenden Karosseriebereich 50 handelt es sich im gezeigten Beispiel um einen Innenboden eines Kofferraums. Im Falle eines Elektro-Kraftfahrzeugs ist typischerweise in z-Richtung unterhalb des abzudeckenden Karosseriebereichs 50 wenigstens ein Teil einer elektrischen Antriebseinheit angeordnet.
In der Darstellung ist der schichtweise Aufbau der Abdeckungseinrichtung 1 zu erkennen, bei dem Dämpfungsmaterial 20, Trägerelement 11 und Textilschicht 14 in z-Richtung übereinander angeordnet sind.
In der gezeigten Ausführungsform ist ferner zu erkennen, dass die Abdeckungseinrichtung 1 über einen ersten Abschnitt 2 und einen zweiter Abschnitt 3 verfügt. Der erste Abschnitt 2 und der zweite Abschnitt 3 sind mittels eine Scharniers 42 miteinander verbunden, so dass der erste Abschnitt 2, der das Griffelement 40 aufweist, in z-Richtung nach oben schwenkbar ist. Zwecks Bewegbarkeit des ersten Abschnitts 2 weist das Dämpfungsmaterial 20 im Bereich des Scharniers 42 eine Unterbrechung auf. Unterhalb des ersten Abschnitts 2 ist ein Hohlraum vorgesehen, welcher beispielsweise zur Aufbewahrung eines Ladekabels genutzt werden kann. Es ist zu erkennen, dass der erste Abschnitt 2 in z-Richtung zum einem an einem Abschnitt des abzudeckenden Karosseriebereich 50 abgestützt ist und zum anderen mit dem hinteren Auflagebereich 51 auf einem Vorsprung der Karosserie aufliegt. Der zweite Abschnitt 3 liegt im Wesentlichen vollständig auf dem abzudeckenden Karosseriebereich 50 auf. Im darstellungsgemäß linken Teil der Figur ist zu erkennen, dass die Abdeckungseinrichtung 1 außerdem einen vorderen Auflagebereich 52 ausbildet, der ebenfalls zur Auflage auf einem Vorsprung der Karosserie ausgebildet ist.
3 zeigt in analoger Weise zu 2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abdeckungseinrichtung 1 in derselben Anordnung und Ausrichtung. Auch 3 zeigt ein Abdeckungselement 1 aus zwei Abschnitten, die mittels eines Scharniers 42 miteinander verbunden sind. Ebenso sind die Schichten Dämpfungsmaterial 20, Trägerelement 11 und Textilschicht 14 des schichtweisen Aufbaus der Abdeckungseinrichtung 1 dargestellt. Im Gegensatz zu 2 sind zusätzliche Stützelemente 111 abgebildet. Diese sind aus demselben Material ausgebildet wie das Trägerelement 11 und mit diesem verbunden bzw. integrale Bestandteile des Trägerelements 11. Im gezeigten Beispiel sind Trägerelement 11 und Stützelemente 111 miteinander verklebt. Es ist zu erkennen, dass auch auf den dem abzudeckenden Karosseriebereich 50 zugewandten Unterseiten der Stützelemente 111 Dämpfungsmaterial 20 angeordnet ist. Insbesondere sind die Stützelemente 111 im gezeigten Ausführungsbeispiel seitlich und unterhalb von dem Dämpfungsmaterial 20 umgeben.
In der gezeigten Ausführungsform ist die Dicke des Dämpfungsmaterials 20 auf der Unterseite der Stützelemente 111 geringer ausgeführt als in Bereichen zwischen den Stützelementen 111.
4 zeigt die erfindungsgemäße Abdeckungseinrichtung 1 entsprechend 3 in einer Draufsicht. 4 verdeutlicht dabei, dass die Abdeckungseinrichtung 1 aus zwei in y-Richtung getrennten Abschnitten besteht, die mittels hier nicht dargestellter Scharniere miteinander verbunden sind. Dabei ist der erste Abschnitt 2 in Bezug zum zweiten Abschnitt 3 schwenkbar. Der erste Abschnitt 2 umfasst zu diesem Zweck ein Griffelement 40. Unterhalb des ersten Abschnitts 2 ist dabei ein Hohlraum bzw. ein Ablagefach 60 angeordnet.
Insgesamt umfasst die Abdeckungseinrichtung 1 in der hier dargestellten Ausführungsform dreizehn Stützelemente 111. Fünf der Stützelemente 111 stützen dabei den ersten Abschnitt 2 ab, während die restlichen acht Stützelemente 111 den zweiten Abschnitt 3 abstützen. Dabei stützen die Stützelemente 111 die Abdeckungseinrichtung 1 gegen den abzudeckenden Karosseriebereich ab, der ein Abschnitt des Innenbodens 54 eines Kofferraums ist. Hinten, vorne und an den Seiten liegt die Abdeckungseinrichtung 1 jeweils mit dem hinteren Auflagebereich 51, dem vorderen Auflagebereich 52 und den seitlichen Auflagebereichen 53 auf Vorsprüngen der Karosserie auf.
4 deutet an, dass der Innenboden vertiefte Bereiche 55 aufweist. In diesen Bereichen, die in der 4 lediglich exemplarisch kenntlich gemacht sind, weist das Bodenblech des Innenbodens 54 eine lediglich wenige Millimeter tiefe Ausbuchtung in z-Richtung auf, welche mit einem Kunststoffmaterial ausgefüllt sein kann. Das Kunststoffmaterial hat ebenfalls eine zur erfindungsgemäßen Abdeckungseinrichtung 1 zusätzliche schalldämmende und/oder schalldämpfende Wirkung.
In z-Richtung unterhalb der Abdeckungseinrichtung 1, insbesondere unterhalb des zweiten Abschnitts 3, ist erfindungsgemäß eine Antriebseinheit bzw. ein Teil einer Antriebseinheit angeordnet.
5 zeigt exemplarisch den frequenzabhängigen Schallwellen-Absorptionsgrad für ein flächiges Dämpfungsmaterial entsprechend der erfindungsgemäßen Abdeckungseinrichtung für zwei verschiedene Materialdicken, wobei die mit a gekennzeichnete Kurve sich auf ein Material mit einer ersten Materialdicke von 17mm bezieht und die mit b gekennzeichnete Kurve sich auf ein Material mit einer zweiten Materialdicke von 10 mm bezieht. Aufgetragen ist auf der Ordinatenachse der dimensionslose Schallwellen-Absorptionsgrad gegenüber der Frequenz f der mittels des Dämpfungsmaterials zu dämpfenden Schallwellen auf der Abszissenachse. Gezeigt ist der frequenzabhängige Schallwellen-Absorptionsgrad für die Materialdicken von ca. 10 mm sowie für eine Materialdicke von ca. 17 mm, bei einer Dichte des Dämpfungsmaterials von wenigstens 110 kg/m³. In den in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen beträgt die Dicke des Dämpfungsmaterials im Wesentlichen ca. 17 mm, insbesondere wenigstens 15 mm. Je dicker das Dämpfungsmaterial ist und/oder je höher die Dichte des Dämpfungsmaterials ist, umso höher ist der frequenzabhängige Schallwellen-Absorptionsgrad.
Bezugszeichenliste

1: Abdeckungseinrichtung
2: erster Abschnitt
3: zweiter Abschnitt
10: Deckelement
11: Trägerelement
111: Stützelement
12: Verbindungsmittel
13: Glasfaserschicht
14: Textilschicht
15: Abdeckvlies
18: Oberseite Deckelement
19: Unterseite Deckelement
20: Dämpfungsmaterial
40: Griffelement
41: Griffschlaufe
42: Scharnier
50: abzudeckender Karosseriebereich
51: hinterer Auflagebereich
52: vorderer Auflagebereich
53: seitlicher Auflagebereich
54: Innenboden
55: vertiefter Bereich
60: Ablagefach
f: Frequenz
a: erste Materialdicke
b: zweite Materialdicke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013017955 A1 [0004]
DE 3807874 A1 [0005]
DE 19702581 A1 [0006]
EP 2985141 A1 [0007]
DE 3514042 A1 [0008]

Claims

Abdeckungseinrichtung (1) zur zumindest teilweisen Abdeckung eines Karosseriebereichs (50), insbesondere eines Innenbodens (54) einer Karosserie, eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Deckelement (10), wobei an einer Seite des Deckelements (10) wenigstens bereichsweise ein Dämpfungsmaterial (20) zur wenigstens teilweisen Absorption der Energie von Schallwellen angeordnet ist, wobei das Dämpfungsmaterial (20), insbesondere bei einer Materialdicke von mehr als 10 mm, in einem Frequenzbereich von 2000 Hz bis 3000 Hz einen Schallwellen-Absorptionsgrad von wenigstens 0,9 aufweist.
Abdeckungseinrichtung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelement (10) ein aus sich im Wesentlichen flächig erstreckenden Schichten aufgebauter Körper ist, wobei zumindest eine erste Schicht des Deckelements (10) ein eine Stützstruktur umfassendes Trägerelement (11) ist und das Deckelement (10) wenigstens eine weitere Schicht aufweist, wobei die Dicke D₁ der ersten Schicht in Bezug zur Dicke D_w der jeden weiteren Schicht im Verhältnis D₁/D_w steht, wobei D₁/D_w >3 ist.
Abdeckungseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einer Seite des Trägerelements (11) eine Glasfaserschicht (13) angeordnet ist.
Abdeckungseinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Ausbildung einer adhäsiven Verbindung zwischen dem Trägerelement (10) und der Glasfaserschicht (13) ein adhäsives Verbindungsmittel (12), insbesondere ein Polyurethanschaum, angeordnet ist.
Abdeckungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelement (10) als eine weitere Schicht eine auf seiner dem Dämpfungsmaterial (20) abgewandten Seite angeordnete Textilschicht (14), insbesondere eine Dekorvliesschicht, umfasst.
Abdeckungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelement (10) wenigstens ein Stützelement (111) umfasst, welches sich wenigstens bereichsweise in das Dämpfungsmaterial (20) erstreckt.
Abdeckungseinrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einer dem Trägerelement (11) abgewandten Seite des Stützelements (111) Dämpfungsmaterial (20) angeordnet ist.
Abdeckungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmaterial (20) adhäsiv an dem Deckelement (10) fixiert ist.
Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Abdeckungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Abdeckung eines Innenbodens (54) einer Karosserie des Kraftfahrzeugs, bevorzugt insbesondere zur Abdeckung eines Kofferraumbodens des Kraftfahrzeugs.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bereich der senkrechten Projektion der Abdeckungseinrichtung (1) zumindest bereichsweise eine Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs, insbesondere eine elektrische Antriebsmaschine, angeordnet ist.