DE102022117383A1 - Vehicle component, motor vehicle, computer-implemented method, computer program and/or computer-readable medium - Google Patents
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Abstract
Bereitgestellt wird ein Fahrzeugbauteil (10) zur Absorption von Geräuschen, wobei das Fahrzeugbauteil (10) wenigstens teilweise als ein Metamaterial (11) ausgebildet ist, das Metamaterial (11) einen oder mehrere gedämpfte mechanische Oszillatorelemente (12) aufweist, und das Fahrzeugbauteil (10) wenigstens eine zu einem akustisch wahrnehmbaren Geräusch führende Eigenmode (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Oszillatorelemente (12) auf eine Anregung durch die wenigstens eine Eigenmode (14) abgestimmt sind.A vehicle component (10) for absorbing noise is provided, wherein the vehicle component (10) is at least partially designed as a metamaterial (11), the metamaterial (11) has one or more damped mechanical oscillator elements (12), and the vehicle component (10 ) has at least one eigenmode (14) leading to an acoustically perceptible noise, characterized in that the oscillator element or elements (12) are tuned to excitation by the at least one eigenmode (14).
Description
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Fahrzeugbauteil zur Absorption von Geräuschen. Die Offenbarung betrifft auch ein Kraftfahrzeug und ein computerimplementiertes Verfahren zur Auslegung eines Fahrzeugbauteils. Zusätzlich oder alternativ wird ein Computerprogramm bereitgestellt, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren zumindest teilweise auszuführen. Zusätzlich oder alternativ wird ein computerlesbares Medium bereitgestellt, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren zumindest teilweise auszuführen.The present disclosure relates to a vehicle component for absorbing noise. The disclosure also relates to a motor vehicle and a computer-implemented method for designing a vehicle component. Additionally or alternatively, a computer program is provided which includes commands which, when the program is executed by a computer, cause it to at least partially carry out the method. Additionally or alternatively, a computer-readable medium is provided which includes instructions which, when the instructions are executed by a computer, cause it to at least partially carry out the method.
Die Akustik in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs wird maßgeblich bestimmt durch mechanische Schwingungen, die von verschiedenen Fahrzeugbauteilen und/oder der Umgebung des Kraftfahrzeugs ausgehen und über Fahrzeugbauteile in den Innenraum des Kraftfahrzeugs als hörbare Geräusche übertragen werden. Bauteile des Kraftfahrzeugs werden durch externe Anregungen, beispielsweise Schwingungen durch den Motor, durch ein Abrollen der Reifen und/oder durch das Fahrwerk in Schwingung versetzt. Dabei können Störgeräusche entstehen. Diese führen zum Teil zu negativen akustischen Wahrnehmungen eines Nutzers des Kraftfahrzeugs.The acoustics in an interior of a motor vehicle are largely determined by mechanical vibrations that emanate from various vehicle components and/or the environment of the motor vehicle and are transmitted via vehicle components into the interior of the motor vehicle as audible noises. Components of the motor vehicle are caused to vibrate by external stimuli, for example vibrations from the engine, from rolling of the tires and/or from the chassis. This can cause disturbing noises. These sometimes lead to negative acoustic perceptions for a user of the motor vehicle.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Akustik zu verbessern, indem Dämmmaterial bzw. sogenannte Antidröhnbeläge und/oder Absorber zur Dämpfung von Geräuschen eingesetzt werden. Die Auslegung und Anordnung des Dämmmaterials und/oder der Absorber erfolgt dabei größtenteils semi-empirisch, beispielsweise anhand von Schätzungen und/oder umfangreichen Versuchen.It is known from the prior art to improve the acoustics by using insulating material or so-called anti-drumming coverings and/or absorbers to dampen noise. The design and arrangement of the insulating material and/or the absorbers is largely semi-empirical, for example based on estimates and/or extensive tests.
Ferner sind sogenannte akustische Metamaterialien aus dem Stand der Technik bekannt.Furthermore, so-called acoustic metamaterials are known from the prior art.
Die Anordnung und/oder Auslegung der Oszillatorelemente des Fahrzeugbauteils hat einen entscheidenden Einfluss auf die akustischen Eigenschaften des Fahrzeugbauteils und/oder auf die Möglichkeit, dass Fahrzeugbauteil kosteneffektiv herstellen zu können.The arrangement and/or design of the oscillator elements of the vehicle component has a decisive influence on the acoustic properties of the vehicle component and/or on the possibility of being able to produce the vehicle component cost-effectively.
Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, ein verbessertes Fahrzeugbauteil anzugeben, welches geeignet ist, den Stand der Technik zu bereichern. Eine konkrete Ausgestaltung der Offenbarung kann die Aufgabe lösen, die Auslegung des Fahrzeugbauteils zu verbessern.Against the background of this prior art, the object of the present disclosure is to provide an improved vehicle component which is suitable for enriching the prior art. A specific embodiment of the disclosure can solve the task of improving the design of the vehicle component.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die nebengeordneten Ansprüche und die optionalen Merkmale der Unteransprüche haben Weiterbildungen der Offenbarung zum Inhalt.The task is solved by the features of the independent claim. The subordinate claims and the optional features of the subclaims relate to further developments of the disclosure.
Danach wird die Aufgabe durch ein Fahrzeugbauteil zur Absorption von Geräuschen gelöst. Dabei ist das Fahrzeugbauteil wenigstens teilweise als ein Metamaterial ausgebildet, das Metamaterial weist einen oder mehrere gedämpfte mechanische Oszillatorelemente auf, und das Fahrzeugbauteil weist wenigstens eine zu einem akustisch wahrnehmbaren Geräusch führende Eigenmode auf. Das oder die Oszillatorelemente sind auf eine Anregung durch die wenigstens eine Eigenmode abgestimmt.The task is then solved by a vehicle component that absorbs noise. The vehicle component is at least partially designed as a metamaterial, the metamaterial has one or more damped mechanical oscillator elements, and the vehicle component has at least one eigenmode leading to an acoustically perceptible noise. The oscillator element or elements are tuned to excitation by the at least one eigenmode.
Das Fahrzeugbauteil ist dazu eingerichtet, Geräusche zu absorbieren. Dafür ist das Fahrzeugbauteil wenigstens teilweise als das Metamaterial ausgebildet. Dadurch weist das Fahrzeugbauteil den oder die gedämpften mechanischen Oszillatorelemente auf. Das oder die Oszillatorelemente können durch eine mechanische Anregung, beispielsweise durch eine Schallwelle und/oder durch eine Schwingung des Fahrzeugbauteils, in Schwingung versetzt werden und so Energie dissipieren. Dabei wird Energie, die sonst in ein akustisch wahrnehmbares Geräusch mündet in das oder die Oszillatorelemente eingekoppelt und dissipiert, was zu einer Dämpfung des Geräuschs führt.The vehicle component is designed to absorb noise. For this purpose, the vehicle component is at least partially designed as the metamaterial. As a result, the vehicle component has the damped mechanical oscillator element(s). The oscillator element(s) can be caused to oscillate by mechanical excitation, for example by a sound wave and/or by a vibration of the vehicle component, and thus dissipate energy. Energy that would otherwise result in an acoustically perceptible noise is coupled into the oscillator element(s) and dissipated, which leads to a dampening of the noise.
Dabei wurde erkannt, dass das Fahrzeugbauteil durch eine oder mehrere Eigenmoden charakterisiert sein kann. Die Eigenmoden bezeichnen dabei Schwingungsmoden des Fahrzeugbauteils. Dabei kann das Fahrzeugbauteil eine oder mehrere Eigenmoden aufweisen, die mit einer derartigen Schwingung einhergeht, dass bei der Schwingung ein akustisch wahrnehmbares Geräusch entsteht.It was recognized that the vehicle component can be characterized by one or more intrinsic modes. The eigenmodes refer to vibration modes of the vehicle component. The vehicle component can have one or more intrinsic modes that are accompanied by a vibration such that the vibration produces an acoustically perceptible noise.
Gemäß der Offenbarung wird das oder die Oszillatorelemente derart abgestimmt, also angeordnet und/oder ausgebildet, dass das oder die Oszillatorelemente durch die Eigenmode anregbar ist. Damit sind das oder die Oszillatorelemente gezielt durch die Eigenmode anregbar, neben der Möglichkeit der Anregung durch andere Schwingungen des Fahrzeugbauteils. Damit können die Oszillatorelemente bzw. kann das Fahrzeugbauteil effektiv ausgelegt werden. Beispielsweise kann dadurch vermieden werden, dass Oszillatorelemente an dem Fahrzeugbauteil derart angeordnet werden, dass die Oszillatorelemente keinerlei oder unzureichend Energie aufnehmen können.According to the disclosure, the oscillator element(s) is tuned, i.e. arranged and/or designed, in such a way that the oscillator element(s) can be excited by the eigenmode. This means that the oscillator element or elements can be specifically excited by the eigenmode, in addition to the possibility of excitation by other vibrations of the vehicle component. This allows the oscillator elements or the vehicle component to be designed effectively. For example, it can be avoided that oscillator elements are arranged on the vehicle component in such a way that the oscillator elements cannot absorb any or insufficient energy.
Das oder die Oszillatorelemente können eine Geometrie aufweisen, wobei die Geometrie auf eine Eigenfrequenz der wenigstens einen Eigenmode abgestimmt ist. Die Eigenfrequenz ist dabei die Frequenz der Eigenmode. Die Geometrie der Oszillatorelemente beeinflusst die Fähigkeit der Oszillatorelemente zur Schwingung angeregt zu werden und bestimmt so ein Einkoppeln von Energie der Eigenmode in die Oszillatorelemente. Die Geometrie der Oszillatorelemente wird demnach derart gewählt, dass die Eigenfrequenz zu einer effektiven Anregung der Oszillatorelemente führt. Dabei können das oder die Oszillatorelemente als Zylinder beziehungsweise Pin, als Rippe, als Napf und/oder als Balken ausgebildet sein. Dabei ist jede der zuvor genannten Formen durch geometrische Parameter charakterisierbar.The oscillator element(s) may have a geometry, the geometry being tuned to a natural frequency of the at least one natural mode. The natural frequency is the frequency of the natural mode. The geometry of the oscillator elements influences the ability of the oscillator elements to be excited to oscillate and thus determines the coupling of energy of the eigenmode into the oscillator elements. The geometry of the oscillator elements is therefore chosen such that the natural frequency leads to an effective excitation of the oscillator elements. The oscillator element(s) can be designed as a cylinder or pin, as a rib, as a cup and/or as a beam. Each of the aforementioned shapes can be characterized by geometric parameters.
Das Metamaterial kann verschiedene Oszillatorelemente mit zueinander verschiedenen Geometrien aufweisen, wobei die verschiedenen Geometrien je auf eine Eigenfrequenz der wenigstens einen Eigenmode abgestimmt sind. Dabei wurde erkannt, dass das Fahrzeugbauteil Eigenmoden mit verschiedenen Eigenfrequenzen aufweisen kann. Damit die Oszillatorelemente durch die verschiedenen Eigenfrequenzen effektiv angeregt werden können, können die Oszillatorelemente entsprechend verschiedene Geometrien aufweisen.The metamaterial can have different oscillator elements with different geometries, the different geometries each being tuned to a natural frequency of the at least one natural mode. It was recognized that the vehicle component can have eigenmodes with different natural frequencies. So that the oscillator elements can be effectively excited by the different natural frequencies, the oscillator elements can have different geometries.
Das oder die Oszillatorelemente können auf, in und/oder an dem Metamaterial derart angeordnet sein, dass eine Anordnung des oder der Oszillatorelemente auf eine Lokalisierung der wenigstens einen Eigenmode abgestimmt ist. Die Eigenmoden des Fahrzeugbauteils führt typischerweise nicht zu einer Schwingung des gesamten Fahrzeugbauteils, sondern zu einer Lokalisierung der Anregung. Beispielsweise können Flächen eher angeregt werden als komplexe Kanten und zu akustisch wahrnehmbaren Geräuschen führen. Das oder die Oszillatorelemente werden derart angeordnet, dass die Anordnung der Lokalisierung der Eigenmoden entspricht, um das oder die Oszillatorelemente besonders effektiv durch die Eigenmode anregen zu können. Dabei können die Oszillatorelemente auf, in und/oder an dem mit Material angeordnet sein.The oscillator element(s) can be arranged on, in and/or on the metamaterial in such a way that an arrangement of the oscillator element(s) is coordinated with a localization of the at least one eigenmode. The eigenmodes of the vehicle component typically do not lead to a vibration of the entire vehicle component, but rather to a localization of the excitation. For example, surfaces can be stimulated more easily than complex edges and can lead to acoustically perceptible noises. The oscillator element or elements are arranged in such a way that the arrangement corresponds to the localization of the eigenmodes in order to be able to excite the oscillator element or elements particularly effectively by the eigenmode. The oscillator elements can be arranged on, in and/or on the material.
Die Anordnung des oder der Oszillatorelemente kann gemäß einer Amplitude und/oder einer Leistungsdichte der wenigstens einen Eigenmode bestimmbar sein. Dabei wurde erkannt, dass die Wahrnehmbarkeit und/oder die Lautstärke eines akustisch wahrnehmbaren Geräuschs von der Amplitude und/oder der Leistungsdichte der das Geräusch erzeugenden Eigenmode abhängt. Das oder die Oszillatorelemente können dementsprechend angeordnet werden, um die Wahrnehmbarkeit bzw. Lautstärke des akustisch wahrnehmbaren Geräuschs effektiv dort zu dämpfen, wo das Geräusch entsteht.The arrangement of the oscillator element(s) can be determined according to an amplitude and/or a power density of the at least one eigenmode. It was recognized that the perceptibility and/or the volume of an acoustically perceptible noise depends on the amplitude and/or the power density of the eigenmode generating the noise. The oscillator element(s) can be arranged accordingly in order to effectively attenuate the perceptibility or volume of the acoustically perceptible noise where the noise originates.
Das Fahrzeugbauteil kann ein Spritzgussbauteil sein. Damit kann das Fahrzeugbauteil besonders effektiv hergestellt werden. Optional ist das Fahrzeugbauteil derart ausgelegt, um ohne Hinterschneidung herstellbar zu sein. Das Fahrzeugbauteil ist optional einstückig. Zusätzlich oder alternativ kann das Fahrzeugbauteil ein Kunststoffbauteil sein. Damit kann das Fahrzeugbauteil besonders effektiv hergestellt werden und ein vergleichsweise geringes Gewicht bei einer hohen Stabilität aufweisen. Ferner können Materialeigenschaften des Kunststoffs bei der Auslegung der Oszillatorelemente zuverlässig berücksichtigt werden.The vehicle component can be an injection molded component. This allows the vehicle component to be manufactured particularly effectively. Optionally, the vehicle component is designed in such a way that it can be produced without an undercut. The vehicle component is optionally in one piece. Additionally or alternatively, the vehicle component can be a plastic component. This means that the vehicle component can be manufactured particularly effectively and has a comparatively low weight with high stability. Furthermore, material properties of the plastic can be reliably taken into account when designing the oscillator elements.
Das Fahrzeugbauteil kann ein Türelement, eine Mittelkonsolenstützstruktur, ein Handschuhfachelement und/oder ein Ablagefachelement sein. Damit kann das Fahrzeugbauteil insbesondere ein typisches Fahrzeugbauteil sein, was zu Störgeräuschen führen kann. Ferner ist es damit möglich, dass das Fahrzeugbauteil ein Fahrzeugbauteil ist, dass für einen Nutzer des Fahrzeugs nicht sichtbar ist und/oder einen nicht sichtbaren Abschnitt aufweist, in dem das Fahrzeug als Metamaterial ausgebildet ist.The vehicle component may be a door element, a center console support structure, a glove compartment element and/or a storage compartment element. This means that the vehicle component can in particular be a typical vehicle component, which can lead to disturbing noises. Furthermore, it is possible for the vehicle component to be a vehicle component that is not visible to a user of the vehicle and/or has an invisible section in which the vehicle is designed as a metamaterial.
Das oben Beschriebene lässt sich mit anderen Worten und auf eine konkrete Ausgestaltung bezogen, die als für die vorliegende Offenbarung nicht limitierend beschrieben wird, wie folgt zusammenfassen: Die Antidröhnbeläge bzw. Absorber werden durch integrale Bauteilfeatures ersetzt, vor allem Spritzgussbauteile, wobei diese Oszillatorelemente aufweisen, die nur lokal nach Notwendigkeit angeordnet sind, die eine variable Flächendichte nach örtlich variabler Eigenresonanz aufweisen, die hinsichtlich geometrischer Parameter parameteroptimiert entsprechend einer störenden Eigenresonanz sind, die hinsichtlich geometrischer Parameter optimiert sind und entsprechend einer störenden Eigenresonanz angeordnet sind, und/oder die unterschiedliche Geometrien aufweisen. Die Auslegung der integralen Bauteilfeatures erfolgt teil- bzw. vollautomatisiert. Derartige Bauteilfeatures können vorgesehen sein bei einer Spritzguss-Leichtbauträger-Tür, einer Mittelkonsolenstützstruktur, einem Handschuhfach und/oder Ablagefächern, insbesondere an und/oder in Türen.In other words and based on a specific embodiment, which is described as not limiting the present disclosure, what has been described above can be summarized as follows: The anti-drumming coverings or absorbers are replaced by integral component features, especially injection-molded components, which have oscillator elements, which are only arranged locally as necessary, which have a variable surface density according to locally variable natural resonance, which are parameter-optimized with regard to geometric parameters corresponding to a disturbing natural resonance, which are optimized with regard to geometric parameters and are arranged according to a disturbing natural resonance, and / or which have different geometries . The design of the integral component features is partially or fully automated. Such component features can be provided in an injection-molded lightweight support door, a center console support structure, a glove compartment and/or storage compartments, in particular on and/or in doors.
Ferner wird ein Kraftfahrzeug, umfassend das oben beschriebene Fahrzeugbauteil bereitgestellt.Furthermore, a motor vehicle comprising the vehicle component described above is provided.
Bei dem optional automatisierten Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, insbesondere ein Automobil, handeln. Das automatisierte Fahren kann so erfolgen, dass die Fortbewegung des Kraftfahrzeugs (weitgehend) autonom erfolgt. Das Kraftfahrzeug kann ein Kraftfahrzeug der Autonomiestufe 0 bis 5 sein.The optionally automated motor vehicle can be a passenger car, in particular an automobile. Automated driving can be carried out in such a way that the movement of the motor vehicle is (largely) autonomous. The motor vehicle can be a motor vehicle with autonomy levels 0 to 5.
Ferner wird ein computerimplementiertes Verfahren zur Auslegung des oben beschriebenen Fahrzeugbauteils bereitgestellt. Das Verfahren weist die Schritte auf: Erfassen von Geometrie- und Materialdaten des Fahrzeugbauteils; Analysieren der Schwingungseigenschaften des Fahrzeugbauteils zum Bestimmen einer zu einem akustisch wahrnehmbaren Geräusch führenden Eigenmode; und Ausgeben von Auslegungsinformation, wobei die Auslegungsinformation umfasst wie das oder die Oszillatorelemente auf eine Anregung durch die wenigstens eine Eigenmode abgestimmt sind. Die Geometrie- und Materialdaten des Fahrzeugbauteils bestimmen die mechanischen Eigenschaften des Fahrzeugbauteils. Damit können die Schwingungseigenschaften bzw. die Eigenmoden bestimmt werden. Das Analysieren der Schwingungseigenschaften erfolgt durch eine computergestützte Modalanalyse, bei der beispielsweise durch die Lösung von Differenzialgleichungen Schwingungseigenschaften und Eigenmoden des Fahrzeugbauteils untersucht werden können. Anhand der Modalanalyse kann die Eigenmode effektiv bestimmt werden. Dabei kann insbesondere eine Eigenfrequenz und/oder die Lokalisierung der Eigenmode bestimmt werden. Das oben mit Bezug zum Fahrzeugbauteil Beschriebene gilt analog auch für das Verfahren und umgekehrt. Insbesondere das mit Bezug auf die Anordnung des oder der Oszillatorelemente und/oder die Geometrie des oder der Oszillatorelemente kann ein Merkmal der Auslegungsinformation sein.Furthermore, a computer-implemented method for designing the vehicle component described above is provided. The method has the steps: acquiring geometry and material data of the vehicle component; Analyzing the vibration properties of the vehicle component to determine an eigenmode leading to an acoustically perceptible noise; and outputting design information, the design information comprising how the oscillator element(s) are tuned to excitation by the at least one eigenmode. The geometry and material data of the vehicle component determine the mechanical properties of the vehicle component. This allows the vibration properties or the eigenmodes to be determined. The vibration properties are analyzed using a computer-aided modal analysis, in which, for example, the vibration properties and natural modes of the vehicle component can be examined by solving differential equations. Using modal analysis, the eigenmode can be effectively determined. In particular, a natural frequency and/or the localization of the natural mode can be determined. What was described above with reference to the vehicle component also applies to the process and vice versa. In particular, that with regard to the arrangement of the oscillator element(s) and/or the geometry of the oscillator element(s) may be a feature of the design information.
Ferner wird ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das oben beschriebene Verfahren zumindest teilweise aus- bzw. durchzuführen, bereitgestellt.Furthermore, a computer program is provided, comprising commands which, when the program is executed by a computer, cause it to at least partially execute or carry out the method described above.
Ein Programmcode des Computerprogramms kann in einem beliebigen Code vorliegen, insbesondere in einem Code.A program code of the computer program can be in any code, in particular in a code.
Das oben mit Bezug zum Verfahren Beschriebene gilt analog auch für das Computerprogramm und umgekehrt.What was described above with reference to the process also applies to the computer program and vice versa.
Ferner wird ein computerlesbares Medium, insbesondere ein computerlesbares Speichermedium, bereitgestellt. Das computerlesbare Medium umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das oben beschriebene Verfahren zumindest teilweise auszuführen.Furthermore, a computer-readable medium, in particular a computer-readable storage medium, is provided. The computer-readable medium includes instructions that, when the program is executed by a computer, cause it to at least partially carry out the method described above.
Das heißt, es kann ein computerlesbares Medium bereitgestellt werden, das ein oben definiertes Computerprogramm umfasst. Bei dem computerlesbaren Medium kann es sich um ein beliebiges digitales Datenspeichergerät handeln, wie zum Beispiel einen USB-Stick, eine Festplatte, eine CD-ROM, eine SD-Karte oder eine SSD-Karte. Das Computerprogramm muss nicht zwingend auf einem solchen computerlesbarem Speichermedium gespeichert sein, sondern kann auch über das Internet oder anderweitig extern bezogen werden.That is, a computer-readable medium may be provided that includes a computer program as defined above. The computer-readable medium can be any digital data storage device, such as a USB flash drive, hard drive, CD-ROM, SD card, or SSD card. The computer program does not necessarily have to be stored on such a computer-readable storage medium, but can also be obtained externally via the Internet or elsewhere.
Das oben mit Bezug zum Fahrzeugbauteil, zum Kraftfahrzeug, zum Verfahren, und zum Computerprogramm Beschriebene gilt analog auch für das computerlesbare Medium und umgekehrt.What has been described above with reference to the vehicle component, the motor vehicle, the method and the computer program also applies analogously to the computer-readable medium and vice versa.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform mit Bezug zu
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1 zeigt eine perspektive Ansicht eines Fahrzeugbauteils gemäß einem Aspekt der Offenbarung; -
2 zeigt vier perspektive Ansichten eines Metamaterials mit Oszillatorelementen für ein Fahrzeugbauteil gemäß einem Aspekt der Offenbarung; -
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Aspekt der Offenbarung; -
4 zeigt schematisch einen Ablauf eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der Offenbarung; -
5 zeigt eine perspektive Ansicht eines Metamaterials mit Oszillatorelementen für ein Fahrzeugbauteil gemäß einem Aspekt der Offenbarung; und -
6 zeigt eine perspektive Ansicht eines Metamaterials mit Oszillatorelementen für ein Fahrzeugbauteil gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
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1 shows a perspective view of a vehicle component according to an aspect of the disclosure; -
2 shows four perspective views of a metamaterial with oscillator elements for a vehicle component according to an aspect of the disclosure; -
3 shows a schematic view of a motor vehicle according to an aspect of the disclosure; -
4 schematically shows a sequence of a method according to an aspect of the disclosure; -
5 shows a perspective view of a metamaterial with oscillator elements for a vehicle component according to an aspect of the disclosure; and -
6 shows a perspective view of a metamaterial with oscillator elements for a vehicle component according to one aspect of the disclosure.
Gemäß dem Material, aus dem das Fahrzeugbauteil 10 besteht, und der Geometrie des Fahrzeugbauteils 10 weist das Fahrzeugbauteil 10 wenigstens eine zu einem akustisch wahrnehmbaren Geräusch führende Eigenmode 14 auf. Die Eigenmode 14 charakterisiert eine Schwingungsbewegung des Fahrzeugbauteils 14. Typischerweise können insbesondere Flächen des Bauteils 10 zu einer akustisch wahrnehmbaren Eigenmode 14 führen, wobei die Größe der Fläche und eine Eigenfrequenz 15 und somit die Frequenz des akustisch wahrnehmbaren Geräuschs zusammenhängen.According to the material from which the vehicle component 10 is made and the geometry of the vehicle component 10, the vehicle component 10 has at least one eigenmode 14 leading to an acoustically perceptible noise. The eigenmode 14 characterizes an oscillatory movement of the vehicle component 14. Typically, surfaces of the component 10 in particular can lead to an acoustically perceptible eigenmode 14, whereby the size of the area and a natural frequency 15 and thus the frequency of the acoustically perceptible noise are related.
Zwei Eigenmoden 14 sind je durch einen Doppelpfeil mit einer gestrichelten Linie dargestellt und sollen eine Schwingung des Fahrzeugbauteils 10 illustrieren. Jede der Eigenmoden 14 ist dabei durch eine Eigenfrequenz 15, eine Lokalisierung 16 der Eigenmode 14, eine Amplitude 17 der Eigenmode 14 und eine Leistungsdichte 18 der Eigenmode 14 charakterisiert.Two eigenmodes 14 are each represented by a double arrow with a dashed line and are intended to illustrate a vibration of the vehicle component 10. Each of the eigenmodes 14 is characterized by a natural frequency 15, a localization 16 of the eigenmode 14, an amplitude 17 of the eigenmode 14 and a power density 18 of the eigenmode 14.
Die Lokalisierung 16 betrifft dabei den Ort bzw. die Örter, an dem das Fahrzeugbauteil 10 durch die Eigenmode 14 zur Schwingung angeregt wird. Die Amplitude 17 charakterisiert die Amplitude bzw. die maximale Auslenkung des Fahrzeugbauteils 10 bei einer durch die Eigenmode 14 angeregten Schwingung. Die Leistungsdichte 18 ist beispielsweise eine Flächenleistungsdichte, die in diesem Fall auch als Schallintensität bezeichnet werden kann, und die eine durch die Schwingung des Fahrzeugbauteils 10 hervorgerufene Schallschnelle und einen Schalldruck definiert.The localization 16 relates to the location or locations at which the vehicle component 10 is excited to oscillate by the eigenmode 14. The amplitude 17 characterizes the amplitude or the maximum deflection of the vehicle component 10 in the event of a vibration excited by the eigenmode 14. The power density 18 is, for example, a surface power density, which in this case can also be referred to as sound intensity, and which defines a speed of sound caused by the vibration of the vehicle component 10 and a sound pressure.
Das Fahrzeugbauteil 10 ist teilweise als ein Metamaterial 11 ausgebildet, wobei das Metamaterial 11 mehrere gedämpfte mechanische Oszillatorelemente 12 aufweist. Varianten eines derartigen Metamaterials 11 mit Oszillatorelementen 12 sind mit Bezug zu
Die Oszillatorelemente 12 gemäß
Die Oszillatorelemente 12 weisen eine Geometrie 13 auf, wobei die Geometrie 13 auf die Eigenfrequenz 15 der Eigenmode 14 abgestimmt ist, wie mit Bezug zu
Das Fahrzeugbauteil 10 ist ein Spritzgussbauteil 10a und ein Kunststoffbauteil 10b. Das Fahrzeugbauteil 10 ist beispielsweise durch ein Thermo-, Elastomer- und/oder Duroplast-Spritzgießen herstellbar. Das Kunststoffbauteil 10b ist beispielsweise aus einem Polyolefin, wie Polypropylen, hergestellt.The vehicle component 10 is an injection molded component 10a and a plastic component 10b. The vehicle component 10 can be produced, for example, by thermal, elastomer and/or thermoset injection molding. The plastic component 10b is made, for example, from a polyolefin, such as polypropylene.
Das Metamaterial 11 gemäß
Das Metamaterial 11 gemäß
Das Metamaterial 11 gemäß
Das Metamaterial 11 gemäß
In einer nicht-gezeigten Ausführungsform kann ein Metamaterial 11 Oszillatorelemente 12 mit verschiedenen Geometrien 13 aufweisen. Dabei kann die Art der Geometrie 13 verschieden sein und/oder Parameter, die die jeweilige Geometrie 13 beschreiben, können verschieden sein. Die Geometrien 13 der Oszillatorelemente 12 sind dabei auf die Eigenmode 14 abstimmbar. Durch die Oszillatorelemente 12 und/oder eine Kombination der Oszillatorelemente 12 ist insbesondere Stoppband, also ein Band an Frequenzen mit gedämpften Schwingungen, im Bereich von 2000 Hz bis 3000 Hz erzielbar.
Das Kraftfahrzeug 50 umfasst ein Fahrzeugbauteil 10. Das Fahrzeugbauteil 10 und ein Metamaterial 11, aus dem das Fahrzeugbauteil 10 wenigstens teilweise gebildet ist, sind mit Bezug zu
Das Kraftfahrzeug 50 weist ein als Türelement 20 ausgebildetes Fahrzeugbauteil 10 auf. Das Kraftfahrzeug 50 weist ein als Mittelkonsolenstützstruktur 21 ausgebildetes Fahrzeugbauteil 10 auf. Das Kraftfahrzeug 50 weist ein als Handschuhfachelement 22 ausgebildetes Fahrzeugbauteil 10 auf. Das Kraftfahrzeug 50 weist ein als Ablagefachelement 23 ausgebildetes Fahrzeugbauteil 10 auf. Jedes der Fahrzeugbauteil 10 kann dabei einen für einen Nutzer des Kraftfahrzeugs 50 sichtbaren Abschnitt (nicht gezeigt) und einen für den Nutzer des Kraftfahrzeugs 50 nicht sichtbaren Abschnitt (nicht gezeigt) aufweisen. Dabei kann insbesondere der nicht sichtbare Abschnitt des Fahrzeugbauteils 10 als Metamaterial 11 ausgebildet sein. Optional kann der sichtbare Abschnitt des Fahrzeugbauteils 10 nicht als Metamaterial 11, sondern beispielsweise als glatter und/oder flächige Abschnitt ausgebildet sein.The
Gemäß dem Verfahren 100 erfolgt ein Erfassen 110 von Geometrie- und Materialdaten des Fahrzeugbauteils 10. Dazu können beispielsweise Konstruktionsdaten des Fahrzeugbauteils 10 eingelesen und/oder abgerufen werden. Dabei kann auf Geometrie- und Materialdaten mit oder ohne Metamaterial 11 und/oder Oszillatorelemente 12 zurückgegriffen werden, wobei das Metamaterial 11 und/oder die Oszillatorelemente 12 in einem Optimierungsprozess hinzugefügt werden können.According to the
Es erfolgt ein Analysieren 120 der Schwingungseigenschaften des Fahrzeugbauteils 10 zum Bestimmen einer zu einem akustisch wahrnehmbaren Geräusch führenden Eigenmode 14. Dafür wird beispielsweise durch eine Berechnung mit einer finiten-Elemente-Methode eine Modalanalyse durchgeführt, um die Eigenmoden 14 zu finden. Dabei werden insbesondere die Eigenfrequenzen 15 und die Lokalisierung 16, also die Ausbreitung der Eigenmode 14 im Fahrzeugbauteil 10 bestimmt. Nachdem die Eigenmode 14 bestimmt ist, können das Analysieren 120 wiederholt werden, wobei nun das Metamaterial 11 und/oder die Oszillatorelemente 12 gemäß der Eigenmode 14 angeordnet und ausgebildet sind, um möglichst effektiv Energie der Eigenmode 14 aufzunehmen und zu dissipieren.The vibration properties of the vehicle component 10 are analyzed 120 to determine an eigenmode 14 that leads to an acoustically perceptible noise. This is done, for example, by a calculation with a fini ten element method a modal analysis was carried out to find the eigenmodes 14. In particular, the natural frequencies 15 and the localization 16, i.e. the propagation of the natural mode 14 in the vehicle component 10, are determined. After the eigenmode 14 has been determined, the
Es erfolgt ein Ausgeben 130 von Auslegungsinformation, wobei die Auslegungsinformation umfasst wie das oder die Oszillatorelemente 12 zur Anregung durch die wenigstens eine Eigenmode 14 ausgebildet und/oder angeordnet sind. There is an
Anhand der Auslegungsinformation ist die Anordnung und der Geometrie 13 der Oszillatorelemente 12 bestimmt. Die Auslegungsinformation kann ferner eine Information zu einem durch die Ausbildung und/oder Anordnung der Oszillatorelemente 12 erzielten Stoppband und/oder Dämpfungseigenschaften umfassen.The arrangement and
Das Metamaterial 11 weist verschiedene Oszillatorelemente 12 mit zueinander verschiedenen Geometrien 13 auf, wobei die verschiedenen Geometrien 13 je auf eine Eigenfrequenz 15 der wenigstens einen Eigenmode 14 abgestimmt sind. Die verschiedenen Geometrien 13 sind jeweils mit Bezug zu
Die Oszillatorelemente 12 sind auf dem Metamaterial 11 inhomogen verteilt, d.h., die Oszillatorelemente 12 sind mit einer veränderlichen Flächendichte verteilt. Pro Fläche des Metamaterials 11 weist das Metamaterial 11 eine unterschiedliche Anzahl von Oszillatorelementen 12 auf. Damit ist eine besonders effektive Anordnung der Oszillatorelemente 12 gemäß der Lokalisierung 16 der Eigenmode 14 möglich.The
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 1010
- FahrzeugbauteilVehicle component
- 10a10a
- SpritzgussbauteilInjection molded component
- 10b10b
- KunststoffbauteilPlastic component
- 1111
- MetamaterialMetamaterial
- 1212
- OszillatorelementOscillator element
- 1313
- Geometriegeometry
- 1414
- EigenmodeOwn fashion
- 1515
- Eigenfrequenznatural frequency
- 1616
- LokalisierungLocalization
- 1717
- Amplitudeamplitude
- 1818
- Leistungsdichte Power density
- 2020
- TürelementDoor element
- 2121
- MittelkonsolenstützstrukturCenter console support structure
- 2222
- HandschuhfachelementGlove compartment element
- 2323
- Ablagefachelement Storage compartment element
- 5050
- Kraftfahrzeug motor vehicle
- 100100
- VerfahrenProceedings
- 110110
- ErfassenCapture
- 120120
- AnalysierenAnalyze
- 130130
- AusgebenSpend
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102016219168 A1 [0005]DE 102016219168 A1 [0005]
- WO 2021/170630 A1 [0006]WO 2021/170630 A1 [0006]
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10125190A1 (en) | 2001-05-23 | 2002-11-28 | Poroton Gmbh Fuer Werbung Und | Resonator block, for wall, ceiling floor, forming part of a building, has air-filled void with lightweight resonator |
DE102006007679A1 (en) | 2006-01-30 | 2007-08-02 | Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg | Vibration and noise reduction system for components of car doors, car seats or electric motors comprises resonators or absorbers whose eigenfrequency is adjusted to that of component which are fitted at specific points on component |
WO2008101452A1 (en) | 2007-02-21 | 2008-08-28 | Fachhochschule Dortmund | Broadband-efficient resonator for vibration and noise reduction of vibration-excited components, in particular of technical components |
DE102016219168A1 (en) | 2016-10-04 | 2018-04-05 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Wall element, wall and vehicle |
CN209096160U (en) | 2018-10-26 | 2019-07-12 | 西南交通大学 | A kind of middle low frequency suction vibration isolation metamaterial of multiband selected control |
DE102019203054A1 (en) | 2019-03-06 | 2020-09-10 | Ford Global Technologies, Llc | Vehicle component for a motor vehicle |
WO2021170630A1 (en) | 2020-02-24 | 2021-09-02 | Adler Evo S.R.L. | Metamaterial sound insulation device |
-
2022
- 2022-07-12 DE DE102022117383.6A patent/DE102022117383A1/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10125190A1 (en) | 2001-05-23 | 2002-11-28 | Poroton Gmbh Fuer Werbung Und | Resonator block, for wall, ceiling floor, forming part of a building, has air-filled void with lightweight resonator |
DE102006007679A1 (en) | 2006-01-30 | 2007-08-02 | Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg | Vibration and noise reduction system for components of car doors, car seats or electric motors comprises resonators or absorbers whose eigenfrequency is adjusted to that of component which are fitted at specific points on component |
WO2008101452A1 (en) | 2007-02-21 | 2008-08-28 | Fachhochschule Dortmund | Broadband-efficient resonator for vibration and noise reduction of vibration-excited components, in particular of technical components |
DE102016219168A1 (en) | 2016-10-04 | 2018-04-05 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Wall element, wall and vehicle |
CN209096160U (en) | 2018-10-26 | 2019-07-12 | 西南交通大学 | A kind of middle low frequency suction vibration isolation metamaterial of multiband selected control |
DE102019203054A1 (en) | 2019-03-06 | 2020-09-10 | Ford Global Technologies, Llc | Vehicle component for a motor vehicle |
WO2021170630A1 (en) | 2020-02-24 | 2021-09-02 | Adler Evo S.R.L. | Metamaterial sound insulation device |
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