DE10248266B4

DE10248266B4 - Formkörper zur Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE10248266B4
Application number: DE10248266A
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing. Ritzer
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2002-10-16
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2022-10-17
Also published as: DE10248266A1

Abstract

Formkörper zur schallabsorbierenden Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen mit einem Kraftfahrzeuginnenraum (1), insbesondere im Bereich eines Dachmoduls (2), wobei der Formkörper zumindest teilweise Hohlkörper (5) mit jeweils mindestens einer in Richtung des Kraftfahrzeuginnenraums (1) weisenden Öffnung (6) zur Aufnahme von in dem Kraftfahrzeuginnenraum (1) sich ausbreitenden Schallwellen aufweist,
wobei an einer dem Kraftfahrzeuginnenraum (1) abgewandten Rückseite der Hohlkörper (5) eine Schalldämpfungsschicht (13) angeordnet ist,
wobei die Öffnungen (6) der Hohlkörper (5) mit einer Deckhaut zu dem Kraftfahrzeuginnenraum (1) hin abgedeckt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Deckhaut eine Klebeschicht (12),
ein auf der Klebeschicht (12) angeordnetes Faserverbundnetz (9) und eine das Faserverbundnetz (9) abdeckende Deckfolie (11) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Formkörper zur schallabsorbierenden Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen mit einem Kraftfahrzeuginnenraum, insbesondere im Bereich eines Dachmoduls gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Schallabsorbierende Innenverkleidungen von Kraftfahrzeugen sind aus der DE 36 21 658 C2 bekannt. Der darin beschriebene Schichtkörper zur Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen besteht aus mehreren mit Bindemittel vermischten Wirrfaserwerkstofflagen, die durch Druck- und gegebenenfalls Wärmeanwendung verpresst werden, wobei die einzelnen Wirrfaserschichten durch einen Prägevorgang zuvor eingebrachte Zonen, Bereiche oder Stellen unterschiedlicher Verdichtung aufweisen, deren Abmessungen gegenüber einer Formteiloberfläche gering sind. Die alternierenden Dichteverteilungen in den Verdichtungsübergängen zwischen den Zonen bzw. Bereichen unterschiedlicher Materialstärke verlaufen kontinuierlich, wobei die Verdichtungen in allen drei Raumdimensionen unterschiedlich sind.
Die alternierend angeordneten Bereiche größerer Verdichtungen sind gleichzeitig akustisch dichtere Bereiche, an denen die Schallwellen wegen der statistisch sich ergebenden Unregelmäßigkeiten gestreut werden. Die Bereiche höherer Verdichtungen wirken schallabsorbierend. Sie reflektieren den Schall diffus in die weniger verdichteten Bereiche des Formkörpers, wodurch eine akustische Dämpfung erreicht wird.
Derartige Schichtkörper mit akustischem Dämpfungsverhalten weisen aufgrund der stattfindenden Reflexion der Schallwellen in die weiniger verdichteten Bereiche des Formkörpers einen Schallwellenreflexionsanteil auf, dessen Reflexionsrichtung zurück in den Krafffahrzeuginnenraum gerichtet ist.
Dieser Reflexionsanteil führt zu einer unzureichenden Schallabsorption von sich in dem Krafffahrzeuginnenraum ausbreitenden Schallwellen, die beispielsweise durch hochtourig laufende Kraftfahrzeugmotoren, Reifengeräusche, Windgeräusche und schreiende Kinder verursacht werden können.
Weiterhin offenbart die Druckschrift JP 61-249853 A einen Formkörper zur Erhöhung des Schallabsorbtionseffekts mit einer Wabenstrukturschicht, die an der innenseitigen Oberfläche einer Fahrzeugwand befestigt ist. Die Wabenstrukturschicht umfasst eine Mehrzahl von Zellen, deren Seitenwände Öffnungen zur Verbindung mit benachbarten Zellen aufweisen.
Die Druckschrift DE 38 05 448 C2 betrifft einen Kraftfahrzeughimmel als Auskleidung der Dachinnenfläche, bei dem eine waffelförmige Struktur aus einem Folienschlauchabschnitt verwendet wird. Diese waffelförmige Struktur ist derart ausgebildet, das sich waffelartige Erhebungen mit waffelartigen Ausnehmungen abwechseln, wodurch eine teilweise schallabsorbierende Wirkung innerhalb dieser Hohlräume und Erhebungen erzielt wird.
Die Druckschrift DE 80 12 797 U1 zeigt eine Innenverkleidung für Kraftfahrzeuge mit einer waffelartigen Struktur, wobei in einer Bahn eingeschlossene Luftpolster sowohl eine das Klima im Wageninnern verbessernde Wärmeisolierung als auch gleichzeitig eine Schallisolierung bewirken. Die als waffelförmige Struktur ausgebildete Luftpolsterbahn ist gleichzeitig mit einer aus Schaumstoffmatte und Folie bestehenden Beschichtung versehen, um eine zweckmäßige Abpolsterung der Innenfrontpartie des Fahrzeugraumes zu erreichen.
Ein Bauelement mit akustischen Eigenschaften, das eine Schale mit geringer Eigen-Biegesteifigkeit aufweist, mit welcher Stege fest verbunden sind, so dass ein wabenförmiges Raster gebildet wird, ist in Druckschrift DE 36 15 360 A1 offenbart.
Insbesondere in der gattungsbildenden Druckschrift DE 101 52 759 A1 wird ein Formkörper für Innenverkleidungen dargestellt, der Ausnehmungen aufweist, welche schallabsorbierende Wirkungen aufweisen können. An der Rückseite dieser schallabsorbierenden Ausnehmungen kann eine Schalldämpfungsschicht angeordnet sein. Die Ausnehmungen können zwar in Ihrer Beabstandung zueinander unterschiedlich angeordnet sein, jedoch weisen sie entweder als Durchgangsbohrungen oder als Sacklochbohrungen oder dergleichen Formen stets die gleiche Länge auf, erstrecken sich also gleich tief in den Formkörper hinein.
Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Formkörper zur Innenverkleidung von Krafffahrzeugen zur Verfügung zu stellen, der eine besser schallabsorbierende Wirkung für Schallwellen mit unterschiedlichesten Frequenzen bei geringen Herstellungskosten aufweist.
Diese Aufgabe wird gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass ein Formkörper zur schallabsorbierenden Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen derart aufgebaut ist, dass er zumindestens teilweise Hohlkörper mit jeweils mindestens einer in Richtung eines Kraftfahrzeuginnenraums weisenden Öffnung zur Aufnahme von in dem Kraftfahrzeuginnenraum sich ausbreitenden Schallwellen aufweist. Die Hohlkörper sind derart ausgebildet, dass sie nach dem Prinzip der Kundt'schen Röhre schallschluckende Eigenschaften aufweisen, wobei an einer dem Kraftfahrzeuginnenraum abgewandten Rückseite der Hohlkörper eine Schalldämpfungsschicht angeordnet ist, wobei die Öffnungen der Hohlkörper mit einer Deckhaut zu dem Kraftfahrzeuginnenraum hin abgedeckt sind, wobei die Deckhaut eine Klebeschicht, ein auf der Klebeschicht angeordnetes Faserverbundnetz und eine das Faserverbundnetz abdeckende Deckfolie aufweist. Insbesondere können aufgrund einer bestimmten Ausformung von Innenbereichen der Hohlkörper bestimmte Schallfrequenzen ausgelöscht oder zumindest unterdrückt werden. Auf diese Weise sind beispielsweise Kraftfahrzeugmotorengeräusche im Kraftfahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeuges nahezu vollständig eliminierbar, selbst wenn es sich bei dem Krafffahrzeugmotor um einen Motor mit geringem Hubraum und geringer Leistung handelt.
Die Hohlkörper können in einer Wabenstruktur (Paper-Honeycomb-Struktur) mit einer die Öffnungen der Hohlkörper abdeckenden vorzugsweise perforierten Deckhaut angeordnet sein, so dass pro Flächeneinheit eine maximale Anzahl an Hohlkörpern, die nach dem Prinzip der Kundt'schen Röhre funktionieren, angeordnet werden kann. Aufgrund der hohen An zahl an Hohlkörpern pro Flächeneinheit ist eine maximale Schallabsorption pro Flächeneinheit der Innenverkleidung möglich.
Die Hohlkörper können als Bestandteil des Formkörpers in einem Kraftfahrzeughimmel bei Kraftfahrzeugen mit konventionellem Blechdach oder innerhalb des Kraftfahrzeugdaches selber – nämlich bei Verwendung von Composite-Dächern mit Paper-Honeycomb-Strukturen – angeordnet sein.
Sofern die Hohlkörper in dem Kraftfahrzeughimmel angeordnet sind, kann die zum Kraftfahrzeuginnenraum hin die Öffnungen der Hohlkörper abdeckende Deckhaut aus einem herkömmlichen textilen Himmelmaterial bestehen, wobei das Himmelmaterial ein Mindestmaß an Luftdurchlässigkeit aufweisen sollte, so dass keine zusätzliche Perforation der Deckhaut durch den Durchtritt der Schallwellen zu den Hohlkörper erforderlich ist.
Sofern die Deckhaut als integraler Bestandteil des Formkörpers ausgebildet ist, kann eine Perforation der Deckhaut für den Durchtritt von Schallwellen vorteilhaft mittels der in der Kraftfahrzeugindustrie üblichen Fertigungsverfahren mit geringem Aufwand durch eine Umgestaltung der formgebenden Werkzeuge bzw. Kaschierwerkzeuge erreicht werden.
Die Form des Kraftfahrzeughimmels kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform derart gestaltet sein, dass der physikalische Effekt der Auslöschung von Schallwellen aufgrund des Prinzips der Kundt'schen Röhre optimiert wird. Hierfür weist der Kraftfahrzeughimmel in Kraftfahrzeuglängs- und/oder Kraftfahrzeugquer- und/oder Kraftfahrzeughöhenrichtung Ausnehmungen, vorstehende Bereiche und/oder schallschluckende randförmige Bereiche auf, die eine Schallabsorption fördern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist an einer dem Kraftfahrzeuginnenraum abgewandten Rückseite der Hohlkörper eine weitere Deckhaut angeordnet. Zwischen dieser Deckhaut und der Rückseite der Hohlkörper kann zusätzlich eine Schalldämpfungsschicht angeordnet sein, um zusätzlich zu der Schallabsorption in den einzelnen als Resonatoren wirkenden Hohlkörpern auch noch eine Schalldämpfung an der Rückseite zu erreichen. Auf diese Weise werden die in den Innenräumen reflektierten Schallwellen vollends durch die Schalldämpfungsschicht ausgelöscht.
Um die Abschirmung schmalbandiger Frequenzbereiche zu ermöglichen, bestehen die Deckhäute jeweils aus einer flexiblen Deckfolie, die jeweils ein offenmaschiges Faserverbundnetz mit einer kleineren Maschengröße als die Hohlkörper-Öffnungsebeneflächen abdeckt. Die Verwendung einer geschlossenen Deckfolie hat einen Schallabsorptionsgrad von nahezu 100% zur Folge und vermeidet das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit in die Hohlkörper. Dem gegenüber kann ein breitbandiges Schallabsorptionsverhalten mittels der Hohlkörper dadurch erhalten werden, dass die Deckfolie perforiert bzw. porös ausgebildet ist.
Um einen Formkörper zu erhalten, der dazu geeignet ist, Schallwellen mit unterschiedlichen Schallfrequenzen zu absorbieren, weisen die in dem Formkörper angeordneten Hohlkörper unterschiedliche Hohlraumhöhen auf, die zur Absorption von Schallwellen mit unterschiedlichen Schallfrequenzen führen.
Weitere vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Kraftfahrzeuginnenraumes mit einem erfindungsgemäßen Formkörper;
2 eine perspektivische schematische Ansicht des Aufbaus eines Formkörpers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
3 eine schematische Quersichtansicht des in 2 gezeigten Formkörpers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung ausschnittsweise einen Kraftfahrzeuginnenraum 1 mit einem Dachmodul 2 und einem als Kraftfahrzeughimmel 3 ausgebildeten erfindungsgemäßen Formkörper. Der Formkörper kann einen in 2 dargestellten Aufbau gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweisen.
Hierfür sind, wie es in 2 gezeigt wird, in dem Fahrzeughimmel 3, dessen Oberfläche einer Schallquelle zugewandt ist, deren Schallwellen eine Ausbreitungsrichtung aufweisen, wie sie durch den Pfeil 4 angedeutet werden, Hohlkörper 5 wabenstrukturartig angeordnet. Eine derartige Anordnung der Hohlkörper hat die Herstellung eines Kraftfahrzeughimmels mit geringem Gewicht zur Folge.
Die Hohlkörper 5 weisen Öffnungen 6 auf, welche mit Ihren Öffnungsebenen 7 senkrecht zu der Schallwellenausbreitungsrichtung 4 hingewandt sind. Durch die Öffnungen 6 können die Schallwellen in den Hohlkörpern 5 aufgenommen und nach dem Prinzip der Kundt'schen Röhre durch hohlrauminterne Reflexionen ausgelöscht werden.
Zur Erhöhung des Schallschluckeffekts durch die Hohlkörper 5 und/oder zum selektiven Auslöschen von Schallwellen mit bestimmter Schallfrequenz weisen die Hohlkörper 5 vorbestimmte Längen 5a auf, die innerhalb der Wabenstruktur in Abhängigkeit von der Platzierung der Hohlkörper 5 variieren können.
Die Oberfläche 8 des Kraftfahrzeughimmels wird durch ein feinmaschiges Faserverbundnetz 9 mit Maschen 9a, deren Größe geringer als die Flächen der Öffnungsebenen 7 ist, und eine das Faserverbundnetz 9 abdeckende Deckfolie 11 gestaltet. Das Faserverbundnetz 9 und die Deckfolie 11 ergeben zusammen eine Deckhaut, die die Öffnungen 6 der wabenförmig angeordneten Hohlkörper 5 flächendeckend abdeckt und das Eindringen von Schmutz vermeidet. Die Deckhaut ist mittels einer Klebefolie 12 mit dem Hohlkörper 5 verbunden.
Eine weitere Deckhaut 10 ist auf der den ankommenden Schallwellen 4 abgewandten Rückseite der Hohlkörper 5 angeordnet, wobei zwischen der weiteren Deckhaut 10 und den wabenförmig angeordneten Hohlkörpern 5 eine Schalldämpfungsschicht 13, wie sie auch in der in 3 gezeigten ausschnittsweisen Querschnittsansicht des Formkörpers gezeigt wird, ausgebildet ist.
Die Schalldämpfungsschicht 13 besteht aus einem Schaumstoff und dient dazu, die in den Hohlkörpern 5 reflektierenden Schallwellen zusätzlich durch Absorption auszulöschen bzw. zu unterdrücken.
Der Kraftfahrzeughimmel 3 ist im Bereich von Kraftfahrzeugsitzen 14, wie sie in 1 gezeigt werden, mit in den Figuren nicht gezeigten großflächigen Ausnehmungen ausgestattet, so dass die sich in diesem Bereich ausbreitenden Schallwellen auch von seitlich entlang der Ränder der Ausnehmungen angeordneten Hohlkörpern aufgenommen werden können.

1: Kraftfahrzeuginnenraum
2: Dachmodul
3: Kraftfahrzeughimmel
4: Ausbreitungsrichtung der Schallwellen
5: Hohlkörper
5a: Höhe der Hohlkörper
6: Öffnungen der Hohlkörper
7: Öffnungsebenen
8: Oberflächen des Formkörpers
9: Faserverbundnetz
9a: Maschen
10: rückseitige Deckhaut
11: Deckfolie
12: Klebeschicht
13: Schalldämpfungsschicht
14: Kraftfahrzeugsitze

Claims

Formkörper zur schallabsorbierenden Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen mit einem Kraftfahrzeuginnenraum (1), insbesondere im Bereich eines Dachmoduls (2), wobei der Formkörper zumindest teilweise Hohlkörper (5) mit jeweils mindestens einer in Richtung des Kraftfahrzeuginnenraums (1) weisenden Öffnung (6) zur Aufnahme von in dem Kraftfahrzeuginnenraum (1) sich ausbreitenden Schallwellen aufweist, wobei an einer dem Kraftfahrzeuginnenraum (1) abgewandten Rückseite der Hohlkörper (5) eine Schalldämpfungsschicht (13) angeordnet ist, wobei die Öffnungen (6) der Hohlkörper (5) mit einer Deckhaut zu dem Kraftfahrzeuginnenraum (1) hin abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckhaut eine Klebeschicht (12), ein auf der Klebeschicht (12) angeordnetes Faserverbundnetz (9) und eine das Faserverbundnetz (9) abdeckende Deckfolie (11) aufweist.
Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (6) mit ihren Öffnungsebenen (7) im Wesentlichen parallel zu einer kraftfahrzeuginnenseitigen Oberfläche (8) des Formkörpers angeordnet sind.
Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper als Teil eines Composite-Fahrzeugdachs ausgebildet ist.
Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper als Kraftfahrzeughimmel (3) ausgebildet ist.
Formkörper nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (5) als eine Wabenstruktur ausgeführt sind.
Formkörper nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckhaut aus einem textilen Verkleidungsmaterial für einen Kraftfahrzeughimmel besteht.
Formkörper nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckhaut als integraler Bestandteil des Formkörpers ausgebildet ist.
Formkörper nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Deckhaut (10) an einer dem Kraftfahrzeuginnenraum (1) abgewandten Rückseite der Hohlkörper (5) angeordnet ist.
Formkörper nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalldämpfungsschicht (13) eine Schaumstoffschicht ist.
Formkörper nach einem der Ansprüche 4–9, dadurch gekennzeichnet, dass der als Kraftfahrzeughimmel (3) ausgebildete Formkörper im Bereich von Kraftfahrzeugsitzen (14) in Kraftfahrzeuglängs- und/oder Kraftfahrzeugquer- und/oder Kraftfahrzeughöhenerichtung derart unterschiedlich geformt ist, dass er zu einer optimalen Auslöschung und/oder Unterdrückung bestimmter Schallfrequenzen aufgrund der Ausrichtung der Öffnungsebenen (7) der Öffnungen (6) der Hohlkörper (5) geeignet ist.
Formkörper nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (5) unterschiedliche Längsausdehnungen (5a) in senkrechter Richtung zu den Öffnungsebenen (7) aufweisen.