DE102022117383A1 - Vehicle component, motor vehicle, computer-implemented method, computer program and/or computer-readable medium - Google Patents

Vehicle component, motor vehicle, computer-implemented method, computer program and/or computer-readable medium Download PDF

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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.

DE 10 2016 219 168 A1 offenbart ein Wandelement für den Innenraum eines Fahrzeugs, welches mit oder aus einem Metamaterial ausgebildet ist, bei welchem das Metamaterial mit einer Mehrzahl gedämpfter mechanischer Oszillatorelemente ausgebildet ist und bei welchem die Oszillatorelemente zumindest abschnittsweise in einer Fläche angeordnet sind. Für eine besonders gute Anpassung an die akustische Umgebung können beim Vorsehen einer Mehrzahl von Oszillatorelementen diese mit unterschiedlichen Schwingungseigenschaften ausgebildet sein. DE 10 2016 219 168 A1 discloses a wall element for the interior of a vehicle, which is formed with or from a metamaterial, in which the metamaterial is formed with a plurality of damped mechanical oscillator elements and in which the oscillator elements are arranged at least in sections in a surface. For a particularly good adaptation to the acoustic environment, if a plurality of oscillator elements are provided, they can be designed with different vibration properties.

WO 2021/170630 A1 offenbart eine Metamaterialgeräuschdammungsvorrichtung für Fahrzeuge und Nutzfahrzeuge. WO 2021/170630 A1 discloses a metamaterial noise attenuation device for vehicles and commercial vehicles.

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 1 bis 4 beschrieben.

  • 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.
An embodiment is described below with reference to 1 until 4 described.
  • 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.

1 zeigt eine perspektive Ansicht eines Fahrzeugbauteils 10 gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Das Fahrzeugbauteil 10 ist ein Fahrzeugteil 10 zur Absorption von Geräuschen. 1 shows a perspective view of a vehicle component 10 according to one aspect of the disclosure. The vehicle component 10 is a vehicle part 10 for absorbing noise.

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 2 beschrieben.The vehicle component 10 is partially designed as a metamaterial 11, the metamaterial 11 having a plurality of damped mechanical oscillator elements 12. Variants of such a metamaterial 11 with oscillator elements 12 are with reference to 2 described.

Die Oszillatorelemente 12 gemäß 1 sind auf eine Anregung durch die Eigenmode 14 abgestimmt. Dabei sind die Oszillatorelemente 12 auf, in beziehungsweise an dem Metamaterial 11 derart angeordnet, dass eine Anordnung der Oszillatorelemente 12 auf eine Lokalisierung 16 der wenigstens einen Eigenmode 14 abgestimmt ist. Die Anordnung der Oszillatorelemente 11 ist dabei gemäß der Amplitude 17 und der Leistungsdichte 18 der Eigenmode 14 bestimmbar. Das Fahrzeugbauteil 10 weist somit als Metamaterial 11 ausgebildete Abschnitte und nicht als Metamaterial 11 ausgebildete Abschnitt auf. Beispielsweise weist das Fahrzeugbauteil 10 als Metamaterial 11 ausgebildete Flächen auf, die bei einer Schwingung gemäß der jeweiligen Eigenmode 14 zu einem akustisch wahrnehmbaren Geräusch führen, und nicht als Metamaterial 11 ausgebildete Flächen und/oder Kanten, die sich nicht zu einer Eigenmode 14 anregen lassen, die zu einem akustisch wahrnehmbaren Geräusch führt.The oscillator elements 12 according to 1 are tuned to excitation by the eigenmode 14. The oscillator elements 12 are arranged on, in or on the metamaterial 11 in such a way that an arrangement of the oscillator elements 12 is coordinated with a localization 16 of the at least one eigenmode 14. The arrangement of the oscillator elements 11 can be determined according to the amplitude 17 and the power density 18 of the eigenmode 14. The vehicle component 10 thus has sections designed as metamaterial 11 and sections not designed as metamaterial 11. For example, the vehicle component 10 has surfaces designed as metamaterial 11, which lead to an acoustically perceptible noise when oscillating according to the respective eigenmode 14, and surfaces and/or edges not designed as metamaterial 11, which cannot be excited to an intrinsic mode 14, which leads to an acoustically perceptible noise.

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 2 beschrieben.The oscillator elements 12 have a geometry 13, the geometry 13 being tuned to the natural frequency 15 of the natural mode 14, as referred to 2 described.

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.

2 zeigt vier perspektive Ansichten eines Metamaterials 11 mit Oszillatorelementen 12 für ein Fahrzeugbauteil 50 gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Das Fahrzeugbauteil 10 und das Metamaterial 11, aus dem das Fahrzeugbauteil 10 wenigstens teilweise gebildet ist, ist auch mit Bezug zu 1 beschrieben. 2 wird unter Bezugnahme auf 1 sowie dessen Beschreibung beschrieben. 2 shows four perspective views of a metamaterial 11 with oscillator elements 12 for a vehicle component 50 according to one aspect of the disclosure. The vehicle component 10 and the metamaterial 11 from which the vehicle component 10 is at least partially formed are also referred to 1 described. 2 is made with reference to 1 and its description are described.

Das Metamaterial 11 gemäß 2 (A) weist zylinderförmige Oszillatorelemente 12 auf. Die Oszillatorelemente 12 weisen also eine Geometrie 13 auf, die sich durch einen Durchmesser und eine Länge beschreiben lässt. Anhand von Materialeigenschaften, dem Durchmesser und der Länge lässt sich eine Resonanzfrequenz eines einzelnes Oszillatorelements 12 berechnen. Beispielsweise weist das Oszillatorelemente 12 aus Polypropylen mit einem Durchmesser von 1 mm und einer Länge von 10 mm eine Resonanzfrequenz von 2020 Hz auf. Die Geometrie 13 der Oszillatorelemente 12 lässt sich über den Durchmesser und die Länge der Oszillatorelemente 12 derart einstellen, dass Energie der Eigenmode 14 des Fahrzeugbauteils 10 effektiv in die Oszillatorelemente 12 eingebracht werden kann. Die Oszillatorelemente 12 sind dabei auf beziehungsweise an dem Metamaterial 11 beziehungsweise dem Fahrzeugbauteil 10 angeordnet.The metamaterial 11 according to 2 (A) has cylindrical oscillator elements 12. The oscillator elements 12 therefore have a geometry 13 that can be described by a diameter and a length. A resonance frequency of an individual oscillator element 12 can be calculated based on material properties, the diameter and the length. For example, the oscillator element 12 made of polypropylene with a diameter of 1 mm and a length of 10 mm has a resonance frequency of 2020 Hz. The geometry 13 of the oscillator elements 12 can be adjusted via the diameter and length of the oscillator elements 12 in such a way that energy of the eigenmode 14 of the vehicle component 10 can be effectively introduced into the oscillator elements 12. The oscillator elements 12 are arranged on or on the metamaterial 11 or the vehicle component 10.

Das Metamaterial 11 gemäß 2 (B) weist rippenförmige beziehungsweise quaderförmige Oszillatorelemente 12 auf. Die Oszillatorelemente 12 weisen also eine Geometrie 13 auf, die sich durch eine Tiefe, eine Breite und eine Länge beschreiben lässt. Anhand von Materialeigenschaften, der Tiefe, der Breite und der Länge lässt sich eine Resonanzfrequenz eines einzelnes Oszillatorelements 12 berechnen. Beispielsweise weist das Oszillatorelemente 12 aus Polypropylen mit einer Länge von 20 mm, einer Breite von 8 mm und einer Tiefe von 0,5 mm eine Resonanzfrequenz von 1970 Hz auf. Die Geometrie 13 der Oszillatorelemente 12 lässt sich über die Länge, die Breite und die Tiefe der Oszillatorelemente 12 derart einstellen, dass Energie der Eigenmode 14 des Fahrzeugbauteils 10 effektiv in die Oszillatorelemente 12 eingebracht werden kann. Die Oszillatorelemente 12 sind dabei auf beziehungsweise an dem Metamaterial 11 beziehungsweise dem Fahrzeugbauteil 10 angeordnet.The metamaterial 11 according to 2 B) has rib-shaped or cuboid oscillator elements 12. The oscillator elements 12 therefore have a geometry 13 that can be described by a depth, a width and a length. A resonance frequency of an individual oscillator element 12 can be calculated based on material properties, depth, width and length. For example, the oscillator element 12 made of polypropylene with a length of 20 mm, a width of 8 mm and a depth of 0.5 mm has a resonance frequency of 1970 Hz. The geometry 13 of the oscillator elements 12 can be adjusted via the length, the width and the depth of the oscillator elements 12 in such a way that energy of the eigenmode 14 of the vehicle component 10 is effective can be introduced into the oscillator elements 12. The oscillator elements 12 are arranged on or on the metamaterial 11 or the vehicle component 10.

Das Metamaterial 11 gemäß 2 (C) weist ein napfförmiges Oszillatorelement 12 auf. Das Oszillatorelement 12 weist also eine Geometrie 13 auf, die sich durch einen Innendurchmesser, einen Außendurchmesser und eine Tiefe beschreiben lässt. Anhand von Materialeigenschaften, des Innendurchmessers, des Außendurchmesser und der Tiefe lässt sich eine Resonanzfrequenz eines einzelnes Oszillatorelements 12 berechnen. Beispielsweise weist das Oszillatorelemente 12 aus Polypropylen mit einem Außendurchmesser von 15 mm, einem Innendurchmesser von 5 mm und einer Tiefe von 0,25 mm eine Resonanzfrequenz von 2210 Hz auf. Die Geometrie 13 des Oszillatorelements 12 lässt sich über den Innendurchmesser, den Außendurchmesser und die Tiefe des Oszillatorelements 12 derart einstellen, dass Energie der Eigenmode 14 des Fahrzeugbauteils 10 effektiv in das Oszillatorelement 12 eingebracht werden kann. Das Oszillatorelement 12 ist dabei in beziehungsweise an dem Metamaterial 11 beziehungsweise dem Fahrzeugbauteil 10 angeordnet.The metamaterial 11 according to 2 (C) has a cup-shaped oscillator element 12. The oscillator element 12 therefore has a geometry 13 that can be described by an inner diameter, an outer diameter and a depth. A resonance frequency of an individual oscillator element 12 can be calculated based on material properties, the inner diameter, the outer diameter and the depth. For example, the oscillator element 12 made of polypropylene with an outer diameter of 15 mm, an inner diameter of 5 mm and a depth of 0.25 mm has a resonance frequency of 2210 Hz. The geometry 13 of the oscillator element 12 can be adjusted via the inner diameter, the outer diameter and the depth of the oscillator element 12 in such a way that energy of the eigenmode 14 of the vehicle component 10 can be effectively introduced into the oscillator element 12. The oscillator element 12 is arranged in or on the metamaterial 11 or the vehicle component 10.

Das Metamaterial 11 gemäß 2 (D) weist ein balkenförmiges Oszillatorelement 12 auf. Das Oszillatorelement 12 weist also eine Geometrie 13 auf, die sich durch zwei Breiten, zwei Längen und eine Tiefe beschreiben lässt. Anhand von Materialeigenschaften, der Breiten, der Längen und der Tiefe lässt sich eine Resonanzfrequenz eines einzelnes Oszillatorelements 12 berechnen. Beispielsweise weist das Oszillatorelemente 12 aus Polypropylen mit einer ersten Breite von 4 mm, einerzweiten Breite von 8 mm, einer ersten Länge von 8 mm, einer zweiten Länge von 5 mm und einer Tiefe von 0,1 mm eine Resonanzfrequenz von 1670 Hz auf. Die Geometrie 13 des Oszillatorelements 12 lässt sich über die Breiten, die Längen und die Tiefe des Oszillatorelements 12 derart einstellen, dass Energie der Eigenmode 14 des Fahrzeugbauteils 10 effektiv in das Oszillatorelement 12 eingebracht werden kann. Das Oszillatorelement 12 ist dabei in beziehungsweise an dem Metamaterial 11 beziehungsweise dem Fahrzeugbauteil 10 angeordnet.The metamaterial 11 according to 2 (D) has a bar-shaped oscillator element 12. The oscillator element 12 therefore has a geometry 13 that can be described by two widths, two lengths and one depth. A resonance frequency of an individual oscillator element 12 can be calculated based on material properties, widths, lengths and depth. For example, the polypropylene oscillator element 12 having a first width of 4 mm, a second width of 8 mm, a first length of 8 mm, a second length of 5 mm and a depth of 0.1 mm has a resonance frequency of 1670 Hz. The geometry 13 of the oscillator element 12 can be adjusted via the widths, lengths and depth of the oscillator element 12 in such a way that energy of the eigenmode 14 of the vehicle component 10 can be effectively introduced into the oscillator element 12. The oscillator element 12 is arranged in or on the metamaterial 11 or the vehicle component 10.

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.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs 50 gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
In an embodiment not shown, a metamaterial 11 can have oscillator elements 12 with different geometries 13. The type of geometry 13 can be different and/or parameters that describe the respective geometry 13 can be different. The geometries 13 of the oscillator elements 12 can be tuned to the eigenmode 14. In particular, a stop band, i.e. a band of frequencies with damped oscillations, in the range from 2000 Hz to 3000 Hz can be achieved by the oscillator elements 12 and/or a combination of the oscillator elements 12.
3 shows a schematic view of a motor vehicle 50 according to one aspect of the disclosure.

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 1 und 2 beschrieben. 3 wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 sowie deren Beschreibung beschrieben.The motor vehicle 50 includes a vehicle component 10. The vehicle component 10 and a metamaterial 11 from which the vehicle component 10 is at least partially formed are with reference to 1 and 2 described. 3 is made with reference to 1 and 2 and their description are described.

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 motor vehicle 50 has a vehicle component 10 designed as a door element 20. The motor vehicle 50 has a vehicle component 10 designed as a center console support structure 21. The motor vehicle 50 has a vehicle component 10 designed as a glove compartment element 22. The motor vehicle 50 has a vehicle component 10 designed as a storage compartment element 23. Each of the vehicle components 10 can have a section (not shown) that is visible to a user of the motor vehicle 50 and a section (not shown) that is not visible to the user of the motor vehicle 50. In particular, the invisible section of the vehicle component 10 can be designed as a metamaterial 11. Optionally, the visible section of the vehicle component 10 may not be designed as a metamaterial 11, but rather, for example, as a smooth and/or flat section.

4 zeigt schematisch einen Ablauf eines Verfahrens 100 gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Das Verfahren 100 ist ein computerimplementiertes Verfahren 100 zur Auslegung eines Fahrzeugbauteils 10. Das Fahrzeugbauteil 10 und ein Metamaterial 11, aus dem das Fahrzeugbauteil 10 wenigstens teilweise gebildet ist, sind mit Bezug zu 1 bis 3 beschrieben. 4 wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 sowie deren Beschreibung beschrieben. 4 schematically shows a sequence of a method 100 according to one aspect of the disclosure. The method 100 is a computer-implemented method 100 for designing a vehicle component 10. The vehicle component 10 and a metamaterial 11 from which the vehicle component 10 is at least partially formed are with reference to 1 until 3 described. 4 is made with reference to 1 until 3 and their description are described.

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 method 100, geometry and material data of the vehicle component 10 are recorded 110. For this purpose, for example, construction data of the vehicle component 10 can be read in and/or retrieved. Geometry and material data with or without metamaterial 11 and/or oscillator elements 12 can be used, whereby the metamaterial 11 and/or the oscillator elements 12 can be added in an optimization process.

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 analysis 120 can be repeated, with the metamaterial 11 and/or the oscillator elements 12 now being arranged and designed according to the eigenmode 14 in order to absorb and dissipate energy of the eigenmode 14 as effectively as possible.

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 output 130 of design information, the design information comprising how the oscillator element(s) 12 are designed and/or arranged for excitation by the at least one eigenmode 14.

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 geometry 13 of the oscillator elements 12 is determined based on the design information. The design information can further include information about a stop band and/or damping properties achieved by the design and/or arrangement of the oscillator elements 12.

5 zeigt eine perspektive Ansicht eines Metamaterials 11 mit Oszillatorelementen 12 für ein Fahrzeugbauteil 50 gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Das Fahrzeugbauteil 10 und das Metamaterial 11, aus dem das Fahrzeugbauteil 10 wenigstens teilweise gebildet ist, ist auch mit Bezug zu 1 bis 3 beschrieben. 5 wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 sowie dessen Beschreibung beschrieben. 5 shows a perspective view of a metamaterial 11 with oscillator elements 12 for a vehicle component 50 according to one aspect of the disclosure. The vehicle component 10 and the metamaterial 11 from which the vehicle component 10 is at least partially formed are also referred to 1 until 3 described. 5 is made with reference to 1 until 3 and its description are described.

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 2 beschrieben. Das Metamaterial 11 weist rippenförmige beziehungsweise quaderförmige Oszillatorelemente 13 und zylinderförmige Oszillatorelemente 13 auf. Die quaderförmigen Oszillatorelemente 13 weisen verschiedene Geometrien 12 beziehungsweise Abmessungen auf und die zylinderförmige Oszillatorelemente 13 weisen verschiedene Geometrien 12 beziehungsweise Abmessungen auf, um auf eine oder mehrere Eigenmoden 14 gezielt abgestimmt werden zu können.The metamaterial 11 has different oscillator elements 12 with different geometries 13, the different geometries 13 each being tuned to a natural frequency 15 of the at least one natural mode 14. The different geometries 13 are each related to 2 described. The metamaterial 11 has rib-shaped or cuboid oscillator elements 13 and cylindrical oscillator elements 13. The cuboid oscillator elements 13 have different geometries 12 or dimensions and the cylindrical oscillator elements 13 have different geometries 12 or dimensions in order to be able to be specifically tailored to one or more eigenmodes 14.

6 zeigt eine perspektive Ansicht eines Metamaterials 11 mit Oszillatorelementen 12 für ein Fahrzeugbauteil 50 gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Das Fahrzeugbauteil 10 und das Metamaterial 11, aus dem das Fahrzeugbauteil 10 wenigstens teilweise gebildet ist, ist auch mit Bezug zu 1 bis 3 und 5 beschrieben. 6 wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 und 5 sowie dessen Beschreibung beschrieben. 6 shows a perspective view of a metamaterial 11 with oscillator elements 12 for a vehicle component 50 according to one aspect of the disclosure. The vehicle component 10 and the metamaterial 11 from which the vehicle component 10 is at least partially formed are also referred to 1 until 3 and 5 described. 6 is made with reference to 1 until 3 and 5 and its description are described.

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 oscillator elements 12 are distributed inhomogeneously on the metamaterial 11, i.e. the oscillator elements 12 are distributed with a variable surface density. The metamaterial 11 has a different number of oscillator elements 12 per area of the metamaterial 11. This makes a particularly effective arrangement of the oscillator elements 12 possible according to the localization 16 of the eigenmode 14.

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]

Claims (10)

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.Vehicle component (10) for absorbing noise, 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). Fahrzeugbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Oszillatorelemente (12) eine Geometrie (13) aufweisen, wobei die Geometrie (13) auf eine Eigenfrequenz (15) der wenigstens einen Eigenmode (14) abgestimmt ist.vehicle component Claim 1 , characterized in that the oscillator element or elements (12) have a geometry (13), the geometry (13) being tuned to a natural frequency (15) of the at least one natural mode (14). Fahrzeugbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metamaterial (11) verschiedene Oszillatorelemente (12) mit zueinander verschiedenen Geometrien (13) aufweist, wobei die verschiedenen Geometrien (13) je auf eine Eigenfrequenz (15) der wenigstens einen Eigenmode (14) abgestimmt sind.vehicle component Claim 1 or 2 , characterized in that the metamaterial (11) has different oscillator elements (12) with different geometries (13), the different geometries (13) each being tuned to a natural frequency (15) of the at least one natural mode (14). Fahrzeugbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Oszillatorelemente (12) auf, in und/oder an dem Metamaterial (11) derart angeordnet sind, dass eine Anordnung des oder der Oszillatorelemente (12) auf eine Lokalisierung (16) der wenigstens einen Eigenmode (14) abgestimmt ist.Vehicle component according to one of the preceding claims, characterized in that the oscillator element or elements (12) are arranged on, in and/or on the metamaterial (11) in such a way that an arrangement of the oscillator element or elements (12) is based on a localization (16). which is tuned to at least one eigenmode (14). Fahrzeugbauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung des oder der Oszillatorelemente (11) gemäß einer Amplitude (17) und/oder einer Leistungsdichte (18) der wenigstens einen Eigenmode (14) bestimmbar ist.vehicle component Claim 4 , characterized in that the arrangement of the oscillator element(s) (11) can be determined according to an amplitude (17) and/or a power density (18) of the at least one eigenmode (14). Fahrzeugbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugbauteil (10) ein Spritzgussbauteil (10a) und/oder ein Kunststoffbauteil (10b) ist.Vehicle component according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle component (10) is an injection molded component (10a) and/or a plastic component (10b). Fahrzeugbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugbauteil (10) ein Türelement (20), eine Mittelkonsolenstützstruktur (21), ein Handschuhfachelement (22) und/oder ein Ablagefachelement (23) ist.Vehicle component according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle component (10) is a door element (20), a center console support structure (21), a glove compartment element (22) and / or a storage compartment element (23). Kraftfahrzeug (50), umfassend ein Fahrzeugbauteil (10) nach einem der vorherigen Ansprüche.Motor vehicle (50), comprising a vehicle component (10) according to one of the preceding claims. Computerimplementiertes Verfahren (100) zur Auslegung eines Fahrzeugbauteils (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) die Schritte aufweist: - Erfassen (110) von Geometrie- und Materialdaten des Fahrzeugbauteils (10); - Analysieren (120) der Schwingungseigenschaften des Fahrzeugbauteils (10) zum Bestimmen einer zu einem akustisch wahrnehmbaren Geräusch führenden Eigenmode (14); und - Ausgeben (130) von Auslegungsinformation, wobei die Auslegungsinformation umfasst wie das oder die Oszillatorelemente (12) auf eine Anregung durch die wenigstens eine Eigenmode (14) abgestimmt sind.Computer-implemented method (100) for designing a vehicle component (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the method (100) has the steps: - acquiring (110) geometric and material data of the vehicle component (10); - Analyzing (120) the vibration properties of the vehicle component (10) to determine an eigenmode (14) leading to an acoustically perceptible noise; and - outputting (130) design information, the design information comprising how the oscillator element(s) (12) are tuned to excitation by the at least one eigenmode (14). Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren (300) und/oder die Schritte des Verfahrens (300) nach Anspruch 9 durchzuführen.Computer program and/or computer-readable medium, comprising commands which, when the program or commands are executed by a computer, cause the computer to carry out the method (300) and/or the steps of the method (300). Claim 9 to carry out.
DE102022117383.6A 2022-07-12 2022-07-12 Vehicle component, motor vehicle, computer-implemented method, computer program and/or computer-readable medium Pending DE102022117383A1 (en)

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