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TECHNISCHES FELD
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen schallabsorbierenden Körper, welcher eine Struktur zur Schallabsorption aufweist, sowie eine schallabsorbierende Struktur.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Exemplarisch für einen schallabsorbierenden Körper sind Vorrichtungen zur Reduktion von durch einen Fahrzeugmotor erzeugten Geräuschen bekannt (vgl. beispielsweise Patentschrift 1). Dieser Typ von schallabsorbierenden Körpern weist beispielsweise ein schallabsorbierendes Material auf, welches ein Vlies-Gewebe und becherförmige Zellen umfasst, die zweidimensional auf einem dünnen plattenartigen Reflektor angeordnet sind. Eine der Öffnungen von jeder der becherförmigen Zellen ist mit einer Fläche des schallabsorbierenden Materials verbunden und die andere der Öffnungen der becherförmigen Zelle ist mit einer Oberfläche eines Plattenelements verbunden. Das schallabsorbierende Material ist derart platziert, dass es der Schallquelle gegenüberliegt, sodass der schallabsorbierende Körper den durch die Schallquelle erzeugten Schall durch das Zusammenwirken des schallabsorbierenden Materials und der becherförmigen Zellen absorbiert.
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DOKUMENTE AUS DEM STAND DER TECHNIK
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Patentschrift
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Patentschrift 1: Japanische Patentveröffentlichung Nr.
JP 2005 -
31 241 A .
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Des Weiteren ist zur Erhöhung eines Schallabsorptionskoeffizienten eines Frequenzbands aus der Druckschrift
US 2006 / 0 289 229 A1 bereits ein schallabsorbierender Körper mit einer konkav-konvex ausgebildeten Platte, einer Verschlussplatte und mit zumindest zwei Trennplatten bekannt. In einem montierten Zustand sind die Trennplatten in einem Hohlraum zwischen der konkav-konvexen Platte und der Verschlussplatte angeordnet, sodass die Trennplatten in dem montierten Zustand den Hohlraum in zumindest zwei Bereiche unterteilen. Hierbei fokussiert sich die Druckschrift
US 2006 / 0 289 229 A1 gerade auf eine besonders einfache und dennoch effiziente Konstruktion hinsichtlich einer Schallabsorption.
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Zudem offenbart die Druckschrift
JP H10-326 097 A eine Konstruktion eines schallabsorbierenden Körpers mit dem Fokus eine Stabilität, und zwar eine Festigkeit sowie eine Steifigkeit des schallabsorbierenden Körpers zu verbessern. Hierbei lehrt die Druckschrift
JP H10-326 097 A zusätzliche Verstärkungselemente an kastenförmigen Grundkörpern des schallabsorbierenden Körpers anzuordnen, und zwar bevorzugt einstückig mit dem Grundkörper auszubilden.
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Ferner ist aus der Druckschrift
DE 101 28 207 A1 ein Luftschall absorbierendes Formteil, insbesondere zur Schalldämmung für Motoren und Maschinen, bekannt, welches einfach recyclebar und mittels eines einfachen und kostengünstigen Verfahrens, insbesondere mittels lediglich zwei Verfahrensschritten, herstellbar ist. Dabei offenbart die Druckschrift
DE 101 28 207 A1 , dass das Formteil eine luftundurchlässige geformte Kunststoff-Folie aus einem thermoplastischen Kunststoff und ein luftdurchlässiges Folienmaterial aufweist, wobei das Folienmaterial mit der Kunststoff-Folie lediglich verschweißt ist.
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Zur Weiterentwicklung eines Luftschalldämpfers, hinsichtlich einer breitbandigen Schallabsorption, sowie zur Verwendung des Luftschalldämpfers für Feucht- und/oder Reinlufträume sieht die Druckschrift
DE 44 14 566 A1 ein Formteil aus einem geschlossenzelligen Werkstoff vor, wobei Resonatoren durch topfförmige, in Richtung einer Schallquelle offenen Vorwölbung des Formteils gebildet sind und das Formteil auf einer der Schallquelle zugewandten Seite von einer Lochplatte überdeckt ist. Mit einer derartigen Konstruktion kann der Luftschalldämpfer in Reinlufträumen verwendet werden, da vorteilhaft keine Werkstoffpartikel vom Formteil und/oder von der Lochplatte an die Raumluft abgegeben werden können sowie das Formteil und die Lochplatte keine Feuchtigkeit in sich aufnehmen. Darüber hinaus ist aus dieser Druckschrift
DE 44 14 566 A1 bekannt, das Formteil und die Lochplatte trennbar miteinander zu verbinden, um gerade eine lösbare Verbindung bereitzustellen, welche zu einer verbesserten Reinigung des gesamten Luftschalldämpfers vorgesehen ist.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Das Frequenzband des durch den schallabsorbierenden Körper absorbierbaren Schalls wird festgelegt entweder als Hochfrequenzband oder als Niedrigfrequenzband je nach Flächengewicht und Dicke des schallabsorbierenden Materials sowie der Höhe der becherförmigen Zellen und der Größe von deren Öffnungen. Da das durch den schallabsorbierenden Körper zu absorbierende Frequenzband in einem Bereich zwischen dem Hochfrequenzband und dem Niedrigfrequenzband liegen kann, ist es wünschenswert, ein Frequenzband des von dem schallabsorbierenden Körper absorbierbaren Schalls zu erweitern.
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Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, einen schallabsorbierenden Körper, welcher zu einer Schallabsorption in einem breiten Frequenzband fähig ist, sowie eine schallabsorbierende Struktur bereitzustellen.
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Mittel zur Problemlösung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein schallabsorbierender Körper bereitgestellt, welcher eine Vielzahl von becherförmigen Grundkörpern und porösen Folien aufweist. Die becherförmigen Grundkörper weisen jeweils einen Öffnungsbereich und einen Bodenbereich auf. Die porösen Folien bedecken die Öffnungsbereiche. Erfindungsgemäß weist der schallabsorbierende Körper eine Vielzahl von Scharnieren auf, welche als rechteckige, den zugehörigen Öffnungsbereich umgebende Rahmen ausgebildet sind und die Öffnungsbereiche der nebeneinander angeordneten Grundkörper koppeln. Der Grundkörper weist zwischen dem Öffnungsbereich und dem Bodenbereich mindestens ein Loch auf, welches größer ist als Poren der porösen Folie und durch den Grundkörper verläuft. Jedes Scharnier ist flexibel, sodass es entlang einer entlang des Scharniers verlaufenden Biegeachse umbiegbar ist, wodurch jeweils zwei Grundkörper, welche mittels des Scharniers gekoppelt sind, durch Biegen am Scharnier verschiebbar sind.
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Gemäß einem anderen Aspekt wird eine schallabsorbierende Struktur bereitgestellt, welche becherförmige Grundkörper, poröse Folien und einen Wandbereich aufweist. Jeder Grundkörper weist einen Öffnungsbereich und einen Bodenbereich auf. Die porösen Folien bedecken jeweils die Öffnungsbereiche. Erfindungsgemäß weist die schallabsorbierende Struktur eine Vielzahl von Scharnieren auf, welche als rechteckige den zugehörigen Öffnungsbereich umgebende Rahmen ausgebildet sind und die Öffnungsbereiche der nebeneinander angeordneten Grundkörper koppeln. Der Wandbereich ist den Bodenbereichen zugewandt und ist den Bodenbereichen gemeinsam. Die Grundkörper weisen jeweils zwischen dem Öffnungsbereich und dem Bodenbereich zumindest ein Loch auf, welches größer ist als die Poren der porösen Folien und durch den Grundkörper verläuft. Jedes Scharnier ist flexibel, sodass es entlang einer entlang des Scharniers verlaufenden Biegeachse umbiegbar ist, wodurch jeweils zwei Grundkörper, welche mittels des Scharniers gekoppelt sind, durch Biegen am Scharnier verschiebbar sind.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines schallabsorbierenden Körpers gemäß einem Ausführungsbeispiel und zeigt die Struktur der unteren Oberfläche.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht des schallabsorbierenden Körpers aus 1 und zeigt die Struktur der oberen Oberfläche.
- 3 ist eine Ansicht des schallabsorbierenden Körpers aus 1 von unten und zeigt die Struktur der unteren Oberfläche.
- 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 von 3.
- 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 von 3.
- 6 ist ein Ablaufdiagramm, welches die Wirkungsweise des schallabsorbierenden Körpers aus 1 zeigt.
- 7 ist eine Graphik, welche die schallabsorbierenden Eigenschaften von Testbeispielen zeigt.
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AUSFÜHRUNGSWEISEN DER ERFINDUNG
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Anhand der 1 bis 7 wird im Folgenden ein schallabsorbierender Körper gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Als erstes wird die Struktur des schallabsorbierenden Körpers beschrieben. Danach werden die Messergebnisse für Schallabsorptionskoeffizienten von Testbeispielen beschrieben. Die Messergebnisse zeigen die Vorteile der Struktur des schallabsorbierenden Körpers.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, umfasst der schallabsorbierende Körper eine erste bearbeitete Folie 10S und eine zweite bearbeitete Folie 20S, welche übereinander gestapelt sind. Die erste bearbeitete Folie 10S ist beispielsweise eine bearbeitete Plastikfolie und die zweite bearbeitete Folie 20S ist beispielsweise eine aus einem Vliesstoff, aus einem gewebten Stoff, aus Japanpapier oder aus Schaumstoff gebildete bearbeitete Folie. Die erste bearbeitete Folie 10S weist Grundkörper 10 auf. Die zweite bearbeitete Folie 20S weist poröse Folien 20 auf, welche jeweils einem der Grundkörper 10 zugeordnet sind. Einer der Grundkörper 10 und eine dem Grundkörper 10 entsprechende poröse Folie 20 bilden ein schallabsorbierendes Element. Die schallabsorbierenden Elemente sind in einer ersten Richtung D1 und in einer zweiten Richtung D2, welche zueinander senkrecht sind, zweidimensional angeordnet. Die in der ersten Richtung D1 aneinander anliegenden schallabsorbierenden Elemente und die in der zweiten Richtung D2 aneinander anliegenden schallabsorbierenden Elemente sind durch Scharniere 30 miteinander gekoppelt.
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Wie in 1 gezeigt, hat jeder Grundkörper 10 eine Membranstruktur mit einer zweistöckigen umgekehrten Kegelstumpfform und weist einen größeren röhrenförmigen Bereich 11, einen kleineren röhrenförmigen Bereich 12 und Krägen 13 auf. Der größere röhrenförmige Bereich 11 weist eine rechteckige Röhrenform auf mit einem Öffnungsbereich 11H, welcher einen Öffnungsbereich des Grundkörpers 10 darstellt (vgl. 2). Der kleinere röhrenförmige Bereich 12 hat eine rechteckige Röhrenform und umfasst einen Bodenbereich 14 des Grundkörpers 10. Die Krägen 13 erstrecken sich von dem kleineren röhrenförmigen Bereich 12, von den Seiten des Öffnungsbereichs des kleineren röhrenförmigen Bereichs 12 aus radial nach außen und sind mit dem kleineren röhrenförmigen Bereich 12 und dem größeren röhrenförmigen Bereich 11 verbunden. Der Kragen 13 weist ein Loch 13H auf, welches sich, aus einer Richtung auf dem Bodenbereich 14 gesehen, durch den Kragen 13 erstreckt. Die Dimension eines jeden der Löcher 13H ist deutlich größer als diejenige der feinen Poren der porösen Folie 20.
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Eine Außenwandung 11W des größeren röhrenförmigen Bereichs 11, eine Außenwandung 12W des kleineren röhrenförmigen Bereichs 12 und die Krägen 13 bilden einen röhrenförmigen Bereich 10W des Grundkörpers 10 aus. Der röhrenförmige Bereich 10W hat eine zweistöckige rechteckige Röhrenform und verbindet den Öffnungsbereich 11H des größeren röhrenförmigen Bereichs 11 mit dem Bodenbereich 14 des kleineren röhrenförmigen Bereichs 12. Der röhrenförmige Bereich 10W weist Rippen 11R auf, welche sich von den Ecken des Bodenbereichs 14 in Richtung der Öffnung des Grundkörpers 10 erstrecken. Die Rippen 11R sind eingetiefte Rippen, welche zum Inneren des Grundkörpers 10 hin eingetieft sind. Jede Rippe 11 R ist jeweils auf einer der vier Flächen des röhrenförmigen Bereichs 10W des größeren röhrenförmigen Bereichs 11 angeordnet.
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Wie in 2 gezeigt, ist der Öffnungsbereich 11H eines jeweiligen größeren röhrenförmigen Bereichs 11 von der separaten porösen Folie 20 bedeckt. Wie oben beschrieben, ist die poröse Folie 20 beispielsweise aus einem Vliesstoff, aus einem gewebten Stoff, aus Japanpapier oder aus Schaumstoff gebildet. Die Größe der Feinporen der porösen Folie 20 ist deutlich geringer als die Größe der Löcher 13H. Aus einer Richtung auf die poröse Folie 20 gesehen, ist jeder Öffnungsbereich 11H geformt wie ein rechteckiger Rahmen und jede poröse Folie 20 ist eine Rechteckfolie. Die Scharniere 30 sind als Schweißbereiche eines Teils der ersten bearbeiteten Folie 10S und eines Teils der zweiten bearbeiteten Folie 20S ausgebildet. Die Scharniere 30 sind als ein rechteckiger, den zugehörigen Öffnungsbereich 1H umgebender Rahmen ausgebildet. Jedes Scharnier 30 ist flexibel, sodass es entlang einer entlang des Scharniers 30 verlaufenden Biegeachse umbiegbar ist, wodurch jeweils zwei der Grundkörper 10, welche mittels des Scharniers 30 gekoppelt sind, durch Biegen am Scharnier 30 verschiebbar sind.
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Die Scharniere 30 sind beispielsweise durch Thermalschweißen des Abschnitts geformt, welcher die Ränder des Öffnungsbereichs 11H eines jeweiligen Grundkörpers 10 bezüglich der zweiten bearbeiteten Folie 20S definiert. Die Grundkörper 10 sind beispielsweise geformt, indem die Kunststofffolie zur Bildung der ersten bearbeiteten Folie 10S teilweise in eine Form gezogen wird, um die Grundkörper 10 zu formen; man nennt dies Vakuumformen. Das Thermalschweißen zum Formen der Scharniere 30 und das Vakuumformen zum Formen der Grundkörper 10 können auch gleichzeitig erfolgen. Die Grundkörper 10 können beispielsweise auch geformt werden, indem ein Teil der Kunststofffolie zum Formen der ersten bearbeiteten Folie 10S mittels einer Form zum Formen der Grundkörper 10 gepresst wird; dies wird als Pressen bezeichnet. In diesem Fall erfolgt das Thermalschweißen zum Formen der Scharniere 30 nach Durchführung des Pressens zum Formen der Grundkörper 10.
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Aus einer Richtung auf dem Bodenbereich 14 gesehen, sind der größere röhrenförmige Bereich 11 und der kleinere röhrenförmige Bereich 12, wie in 3 gezeigt, auf derselben Mittelachse angeordnet. In Umfangsrichtung um die Mittelachse des größeren röhrenförmigen Bereichs 11 weist der größere röhrenförmige Bereich 11 vier Ecken auf und der kleinere röhrenförmige Bereich 12 weist ebenfalls vier Ecken auf. Die Position der Ecken des größeren röhrenförmigen Bereichs 11 und die Position der Ecken des kleineren röhrenförmigen Bereichs 12 auf der Mittelachse sind voneinander verschieden. Die Form des kleineren röhrenförmigen Bereichs 12 ist beispielsweise ähnlich der Form des größeren röhrenförmigen Bereichs 11, wobei diese um 45° um die Mittelachse gedreht ist.
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Der schallabsorbierende Körper ist beispielsweise zwischen einem Wandbereich, wie der Auskleidung eines Fahrzeugpassagierabteils, und der Schallquelle angeordnet. In diesem Fall ist der schallabsorbierende Körper so angeordnet, dass die Bodenbereiche 14 der Grundkörper 10 dem Wandbereich zugewandt sind, und ein von dem Wandbereich ausgeübter Druck oder ein von der der Schallquelle entsprechenden Seite ausgeübter Druck kann dazu führen, dass die Grundkörper 10 zusammengedrückt werden. In diesem Zusammenhang sind, da die Ecken des größeren röhrenförmigen Bereichs 11 und die Ecken des kleineren röhrenförmigen Bereichs 12 in Umfangsrichtung der Mittelachse in unterschiedlichen Positionen angeordnet sind, Bereiche, welche eine höhere mechanische Festigkeit gegenüber dem Druck aufweisen, wie zum Beispiel diese Ecken, über den Umfang der Grundkörper 10 gespreizt angeordnet. Dadurch wird die Form der Grundkörper 10 aufrechterhalten gegen einen Druck, der in einer solchen Richtung wirkt, dass die Grundkörper 10 zusammengedrückt würden.
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Aus einer Richtung auf dem Bodenbereich 14 gesehen, sind die Krägen 13 geformt wie dreieckige Plättchen. Die dreieckig-plättchenartige Form eines jeweiligen Kragens 13 weist eine Basis auf, welche einer jeweiligen Seite des Öffnungsbereichs des kleineren röhrenförmigen Bereichs 12 entspricht, sowie eine Spitze, welche einer der Ecken des größeren röhrenförmigen Bereichs 11 entspricht. Jeder Grundkörper 10 umfasst vier Krägen 13. Jeweils zwei, diagonal zueinander angeordnete Krägen 13 der vier Krägen 13 weisen ein Loch 13H auf.
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Jede Rippe 11R erstreckt sich von einer der Ecken des Bodenbereichs 14 zu dem der Ecke zugewandten Scharnier 30 und erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Scharniers 30. Wenn das Scharnier 30 umgebogen wird, dann biegen oder dehnen sich die mit dem Scharnier 30 in stoffschlüssiger Verbindung stehenden Grundkörper 10 im Wesentlichen in Abhängigkeit von der Verformung des Scharniers 30. Da die mit dem Scharnier 30 verbundenen Rippen 11R, wie oben beschrieben, sich in einer Richtung rechtwinklig zu der Erstreckungsrichtung des Scharniers 30 erstrecken, sind in einem solchen Fall die durch die Verformung des Scharniers 30 hervorgerufene Biegung und Dehnung der Grundkörper 10 begrenzt und die Form der Grundkörper 10 wird aufrechterhalten.
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Wie in 4 gezeigt, weist der größere röhrenförmige Bereich 11 eine Höhe H1 auf und der kleinere röhrenförmige Bereich 12 weist eine Höhe H2 auf, welche größer ist als die Höhe H1. Die Höhe H1 des größeren röhrenförmigen Bereichs 11 kann auch gleich groß sein wie die Höhe H2 des kleineren röhrenförmigen Bereichs 12 oder sie kann größer sein als die Höhe H2 des kleineren röhrenförmigen Bereichs 12. Die Höhe H1 des größeren röhrenförmigen Bereichs 11 und die Höhe H2 des kleineren röhrenförmigen Bereichs 12 können nach Bedarf verändert werden, indem eine andere Form zum Formen der Grundkörper 10 gewählt wird.
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Eine Dicke T1 des Bodenbereichs14 kann gleich groß sein wie die Dicke des röhrenförmigen Bereichs 10W des Grundkörpers 10 oder sie kann von einer Dicke T2 des röhrenförmigen Bereichs 10W des Grundkörpers 10 verschieden sein. Die Dicke T1 des Bodenbereichs 14 kann gleich groß sein wie eine Dicke T3 des Scharniers 30 oder sie kann von der Dicke T3 des Scharniers 30 verschieden sein. Die Dicke T1 des Bodenbereichs 14, die Dicke T2 des röhrenförmigen Bereichs 10W des Grundkörpers 10 und die Dicke T3 des Scharniers 30 können je nach Bedarf verändert werden, indem beispielsweise die Formbedingungen bei einem Formen der Grundkörper 10 durch Vakuumformen oder Pressen oder indem die Formbedingungen bei einem Formen der Scharniere 30 durch Thermalschweißen variiert werden. Die Höhe H1 des größeren röhrenförmigen Bereichs 11, die Höhe H2 des kleineren röhrenförmigen Bereichs 12, die Dicke T1 des Bodenbereichs 14 und die Dicke T2 des röhrenförmigen Bereichs 10W können je nach Bedarf entsprechend dem von den Grundkörpern 10 zu absorbierenden Frequenzband und der erforderlichen mechanischen Festigkeit der Grundkörper 10 festgelegt werden.
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Wie in 5 gezeigt, ist die Richtung, in der die Krägen 13 verlaufen, im Wesentlichen parallel zu der Richtung, in der sich der Bodenbereich 14 erstreckt. In der Richtung, in der die Krägen 13 und der Bodenbereich 14 verlaufen, ist eine Fläche S3 eines jeweiligen Kragens 13 kleiner als eine Fläche S4 des Bodenbereichs 14. Die Fläche S3 des Kragens 13 kann auch gleich groß sein wie die Fläche S4 des Bodenbereichs 14 oder sie kann größer sein als die Fläche S4 des Bodenbereichs 14. Die Fläche S3 des jeweiligen Kragens 13 und die Fläche S4 des Bodenbereichs 14 können je nach Bedarf verändert werden, indem eine jeweils andere Form zum Formen der Grundkörper 10 gewählt wird.
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Ein Verfahren zur Herstellung des schallabsorbierenden Körpers kann beispielsweise als erstes, zur Bildung der ersten bearbeiteten Folie 10S, ein Formen der Löcher 13H in einer Kunststofffolie und danach ein Gewinnen der Form der Grundkörper 10 aus der Kunststofffolie, in der die Löcher 13H geformt sind, umfassen. Da jedoch die Form der Grundkörper 10 durch Vakuumformen oder Pressen gewonnen wird, kann in diesem Fall die Form oder die Größe der bereits bearbeiteten Löcher 13H so verändert werden, dass sie von den vorgesehenen Maßen abweicht.
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Im Hinblick darauf kann bei einer Struktur wie der vorliegenden, in der die Krägen 13 so ausgebildet sind, dass sie sich von dem Öffnungsbereich des kleineren röhrenförmigen Bereichs 12 nach außen erstrecken, wobei sie vom Bodenbereich 14 aus gesehen freiliegen, ein Verfahren angewendet werden, bei dem zuerst die Formen der Grundkörper 10 aus der Kunststofffolie geformt werden und danach die Löcher 13H ausgebildet werden, indem ein Laser L auf die Krägen 13 gerichtet wird. Dadurch wird eine erhöhte Präzision der Form und der Größe der Löcher 13H erreicht. Die Größe der Krägen 13, die Größe der Bodenbereiche 14, die Form der Löcher 13H und die Größe der Löcher 13H werden entsprechend einem Bedarf festgelegt, und zwar entsprechend dem von den Grundkörpern 10 zu absorbierenden Frequenzband und dem von den Löchern 13H zu absorbierenden Frequenzband.
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Im Folgenden werden Wirkungsweisen des schallabsorbierenden Körpers beschrieben:
- Wie in 6 gezeigt, wird der von außerhalb des schallabsorbierenden Körpers auf die jeweilige poröse Folie 20 übertragene Schall auf die Luft in den Feinporen der porösen Folie 20 übertragen und durch Vibration, beispielsweise die Vibration der die poröse Folie 20 bildenden Fasern, und durch Reibung mit den Fasern verbraucht. Dadurch wird der auf die poröse Folie 20 übertragene Schall teilweise von der porösen Folie 20 absorbiert. Eine solche Schallabsorption vom porösen Typ absorbiert den Schall beispielsweise in einem Hochfrequenzband.
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Der durch die poröse Folie 20 hindurch ins Innere des Grundkörpers 10 übertragene Schall wird auf die Luft innerhalb des Grundkörpers 10 übertragen und wird durch die Vibration der Membranstruktur des röhrenförmigen Bereichs 10W, welcher im Grundkörper 10 ausgebildet ist. Aufgrund dessen wird der Schall, der nicht durch die poröse Folie 20 absorbiert, sondern ins Innere des Grundkörpers 10 übertragen wird, durch die im Grundkörper 10 ausgebildete Membranstruktur teilweise absorbiert. Die in der durch die poröse Folie 20 implementierte Schallabsorption involvierte Struktur und deren Art und Weise der Schallabsorption, welche vom porösen Typ ist, sind verschieden von der in der durch den Grundkörper implementierten Schallabsorption involvierten Struktur und deren Art und Weise der Schallabsorption, welche vom Membranvibrations-Typ ist. Somit sind auch die Frequenzbänder des durch diese Strukturen absorbierten Schalls voneinander verschieden. Bei der Schallabsorption vom Membranvibrationstyp wird der Schall in einem Frequenzband absorbiert, welches niedriger liegt als dasjenige bei der Schallabsorption vom porösen Typ.
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Der vom Inneren des Grundkörpers 10 nach außerhalb des Grundkörpers 10 übertragene Schall wird auf die Luft, welche durch die im Grundkörper 10 gebildeten Löcher 13H strömt, übertragen und wird durch das aus dem den kleineren röhrenförmigen Bereich 12 umgebenden Raum und den Löchern 13H gebildete System verbraucht. Das heißt, die die Löcher 13H aufweisenden Krägen 13 und die Umgebung des Grundkörpers 10 mit dem Raum zwischen den Krägen 13 und einem Wandbereich W funktionieren als Helmholtz-Resonator K. Aufgrund dessen wird der vom Inneren des Grundkörpers 10 nach außerhalb des Grundkörpers 10 übertragene Schall durch das aus dem den kleineren röhrenförmigen Bereich 12 umgebenden Hohlraum und den Löchern 13H gebildete System teilweise absorbiert. Die Struktur der in der Schallabsorption involvierten Löcher 13H und die Art und Weise der Schallabsorption, welche vom Resonator-Typ ist, sind verschieden von den in die durch den Grundkörper 10 und die poröse Folie 20 ausgeführte Schallabsorption involvierten Strukturen und von deren jeweiligen Typen der Schallabsorption. Somit sind auch die Frequenzbänder des durch diese Strukturen absorbierten Schalls voneinander verschieden. Bei der Schallabsorption vom Resonator-Typ wird der Schall in einem Frequenzband absorbiert, welches noch niedriger liegt als das Frequenzband des bei der Schallabsorption vom Membranvibrations-Typ absorbierten Schalls. Die Summe der oben beschriebenen Höhen H1 des größeren röhrenförmigen Bereichs 11 und H2 des kleineren röhrenförmigen Bereichs 12 entspricht einer Höhe der Luftschicht innerhalb des Grundkörpers 10. Insbesondere falls die Höhe der Luftschicht nicht ausreichend ist, ist der Schall eines Niedrigfrequenzbands mittels der Schallabsorption vom porösen Typ und der Schallabsorption vom Membranvibrationstyp, wie oben beschrieben, kaum absorbierbar. Dabei wird der Schall durch die Schallabsorption vom Resonator-Typ in einem Niedrigfrequenzband absorbiert, wenn der schallabsorbierende Körper die Löcher 13H aufweist, sogar dann wenn die Höhe der Luftschicht nicht ausreichend ist.
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[Testbeispiele]
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Eine Polypropylenfolie wurde als Kunststofffolie verwendet, um die erste bearbeitete Folie 10S ohne die Löcher 13H zu erhalten. Somit wurde als Testbeispiel 1 ein schallabsorbierender Körper erhalten, welcher weder die Löcher 13H noch die zweite bearbeitete Folie 20S aufwies.
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Die Löcher 13H wurden in der ersten bearbeiteten Folie 10S des Testbeispiels 1 geformt. Damit wurde als Testbeispiel 2 ein schallabsorbierender Körper erhalten, welcher die Löcher 13H, jedoch nicht die zweite bearbeite Folie 20S aufwies.
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Ein Vliesstoff wurde durch Thermalschweißen mit der ersten bearbeiteten Folie 10S des Testbeispiels 2 verbunden. Auf diese Weise wurde als Testbeispiel 3 ein schallabsorbierender Körper mit den Löchern 13H und der zweiten bearbeiteten Folie 20S erhalten.
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In der Folge wurde bei jedem der Testbeispiele 1, 2 und 3 der Hallraum-Schallabsorptionskoeffizient gemäß ISO 354 gemessen. 7 zeigt die Ergebnisse der Messungen des jeweiligen Hallraum-Schallabsorptionskoeffizienten der Testbeispiele. Der Hallraum-Schallabsorptionskoeffizient wurde im Wesentlichen im Bereich zwischen 800 Hz und 5000 Hz gemessen, das heißt in einem Bereich der allgemeinen menschlichen Hörfläche, der besonders leicht hörbar ist.
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Wie in 7 gezeigt liegt, im Bereich zwischen 800 Hz und 5000 Hz, der Hallraum-Schallabsorptionskoeffizient des Testbeispiels 2 höher als der Hallraum-Schallabsorptionskoeffizient des Testbeispiels 1. Im Niedrigfrequenzband dieses Bereichs, insbesondere im Bereich zwischen 800 Hz und 2000 Hz, ist eine signifikante Verbesserung erkennbar. Ferner liegt, im Bereich zwischen 1000 Hz und 5000 Hz, der Hallraum-Schallabsorptionskoeffizient des Testbeispiels 3 höher als der Hallraum-Schallabsorptionskoeffizient des Testbeispiels 2; insbesondere ist im Bereich zwischen 1000 Hz und 4000 Hz eine signifikante Verbesserung erkennbar. Es wurde folglich festgestellt, dass durch die Struktur mit der porösen Folie 20 die Schallabsorptionsleistung im Hochfrequenzband erhöht wird und dass durch die Struktur mit den Löchern 13H die Schallabsorptionsleistung im Niedrigfrequenzband erhöht wird.
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Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel weist die folgenden Vorteile auf:
- (1) Die poröse Folie 20, welche den Öffnungsbereich 11H abdeckt, implementiert die Schallabsorption vom porösen Typ, wodurch der Schall im Hochfrequenzband absorbiert wird, und die Löcher 13, welche durch den Grundkörper 10 verlaufen, implementieren die Schallabsorption vom Resonator-Typ, wodurch der Schall im Niedrigfrequenzband absorbiert wird. Auf diese Weise wird das durch den schallabsorbierenden Körper absorbierbare Frequenzband erweitert im Vergleich zu einem schallabsorbierenden Körper, welcher lediglich die Schallabsorption vom porösen Typ implementiert.
- (2) Benachbarte Grundkörper 10 sind am zugehörigen Scharnier 30 relativ zueinander umbiegbar. Aufgrund dessen werden die Grundkörper 10 entsprechend der Form einer Oberfläche, an welcher der schallabsorbierende Körper platziert ist, angeordnet. Dadurch wird der Bereich einer Struktur, wie zum Beispiel der Wandbereich, auf dem der schallabsorbierende Körper angebracht ist, vergrößert und der auf den Wandbereich, auf dem der schallabsorbierende Körper angebracht ist, treffende Schall wird wirksam absorbiert.
- (3) Der durch die poröse Folie 20 absorbierte Schall, der durch die Löcher 13H absorbierte Schall und der Schall, welcher ein anderes Frequenzband aufweist als die genannten, sie alle werden weiter absorbiert durch die Schallabsorption vom Membranvibrations-Typ, welche durch den Grundkörper 10 implementiert wird.
- (4) Ein Raum, welcher der Differenz zwischen der Größe des größeren röhrenförmigen Bereichs 11 und der Größe des kleineren röhrenförmigen Bereichs 12 entspricht, ist um den kleineren röhrenförmigen Bereich 12 herum gegeben. Dieser Raum ist den Löchern 13H zugewandt und implementiert entsprechend die Schallabsorption vom Resonator-Typ wie oben beschrieben.
- (5) Zur Herstellung des schallabsorbierenden Körpers wird beispielsweise ein von den Bodenbereichen 14 zu den Öffnungsbereichen 11H verlaufender Laser auf die Krägen 13 geschickt, um die Löcher 13H zu formen. So können die Löcher 13H auch nach dem Formen der Grundkörper 10 in den Grundkörpern 10 gebildet werden und auch, nachdem die Öffnungsbereiche 11H mit den porösen Folien 20 bedeckt werden.
- (6) Die mechanische Festigkeit eines jeweiligen röhrenförmigen Bereichs 10W wird durch die Rippen 11R erhöht. Dadurch wird die Struktur des schallabsorbierenden Körpers stabilisiert und eine Wiederholbarkeit der Erreichung der Vorteile gemäß (1) bis (5) wird gesteigert.
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Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel kann folgendermaßen modifiziert werden:
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[Schallabsorbierender Körper]
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Der schallabsorbierende Körper kann durch eines der oben beschriebenen schallabsorbierenden Elemente ausgebildet sein. Das heißt, der schallabsorbierende Körper kann einen Grundkörper 10 und eine poröse Folie 20 aufweisen. Die Anzahl der schallabsorbierenden Elemente des schallabsorbierenden Körpers und die Richtung, in der die schallabsorbierenden Elemente in dem schallabsorbierenden Körper angeordnet sind, können entsprechend einem Bedarf verändert werden, je nach Größe und Form eines Raums, in dem der schallabsorbierende Körper verwendet wird.
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Der schallabsorbierende Körper kann eine Vielzahl von unterschiedlich großen schallabsorbierenden Elementen aufweisen und er kann eine Vielzahl von schallabsorbierenden Elementen, welche voneinander verschiedene Formen haben, aufweisen. Die Vielzahl von schallabsorbierenden Elementen des schallabsorbierenden Körpers kann Grundkörper 10 mit voneinander verschiedenen Größen aufweisen und kann poröse Folien 20, welche aus voneinander verschiedenen Materialien gebildet sind, aufweisen.
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[Grundkörper 10]
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Der röhrenförmige Bereich 10W eines jeweiligen Grundkörpers 10 muss nicht unbedingt, beispielsweise, Krägen 13 aufweisen und kann ohne Abstufung geformt sein. In einem solchen Fall erstrecken sich die Löcher 13H des Grundkörpers 10 in radialer Richtung des röhrenförmigen Bereichs 10W durch den röhrenförmigen Bereich 10W.
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Die Form des röhrenförmigen Bereichs 10W eines jeweiligen Grundkörpers 10 kann eine mehrstöckige Röhrenform mit drei oder mehr Stockwerken aufweisen. Die Löcher 13H des Grundkörpers 10 können dann auf einem Kragen eines jeweiligen Stockwerks des röhrenförmigen Bereichs 10W angeordnet sein.
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Der größere röhrenförmige Bereich 11 kann eine der folgenden Formen aufweisen: eine umgekehrte Kegelstumpfform, eine umgekehrte polygonale Pyramidenstumpfform, eine Zylinderform oder eine polygonale Röhrenform. Der kleinere röhrenförmige Bereich 12 kann eine der folgenden Formen aufweisen: eine umgekehrte Kegelstumpfform, eine umgekehrte polygonale Pyramidenstumpfform, eine Zylinderform, eine polygonale Röhrenform, eine umgekehrte Kreiskegelform oder eine umgekehrte Pyramidenform. Weist der kleinere röhrenförmige Bereich 12 eine umgekehrte Kegelform auf, so entspricht ein Bodenbereich des Grundkörpers 10 der Grundfläche des kleineren röhrenförmigen Bereichs 12.
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[Rippe 11R]
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Die Anzahl der Rippen 11 R auf einem jeweiligen Grundkörper 10 kann auf jeder Seite des größeren röhrenförmigen Bereichs 11 zwei oder mehr betragen. Alternativ kann der größere röhrenförmige Bereich 11 eine Seitenfläche aufweisen, auf der die Rippe 11 R weggelassen ist.
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Die Form der Rippen 11R der Grundkörper 10 kann als von den Grundkörpern 10 nach außen vorspringender Fortsatz ausgebildet sein. Ein jeweiliger Grundkörper 10 kann eine Kombination von als vorspringende Rippen und als eingetiefte Rippen ausgebildeten Rippen 11R aufweisen.
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Die Rippen 11R können bei dem kleineren röhrenförmigen Bereich 12 weggelassen und nur auf dem größeren röhrenförmigen Bereich 11 angeordnet sein und umgekehrt. Das heißt, die Rippen 11R können bei dem größeren röhrenförmigen Bereich 11 weggelassen und nur auf dem kleineren röhrenförmigen Bereich 12 angeordnet sein.
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[Loch 13H]
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Die Löcher 13H eines jeweiligen Grundkörpers 10 können beispielsweise in radialer Richtung des röhrenförmigen Bereichs 10W durch den röhrenförmigen Bereich 10W verlaufen.
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Die Anzahl der Löcher 13H, die ein jeweiliger Grundkörper 10 aufweist, kann eins oder mehr als zwei betragen.
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Ein jeweiliger Grundkörper 10 kann voneinander verschiedene Formen aufweisende Löcher 13H umfassen und kann voneinander verschiedene Größen aufweisende Löcher 13H umfassen. Der schallabsorbierende Körper kann eine Vielzahl von Grundkörpern 10 umfassen, welche jeweils Löcher 13H aufweisen, welche von denjenigen der anderen Grundkörper 10 verschieden geformt sind, oder er kann eine Vielzahl von Grundkörpern 10 umfassen, die jeweils Löcher 13H aufweisen, deren Größe von der Größe von Löchern anderer Grundkörper 10 verschieden ist.
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[Andere]
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Der schallabsorbierende Körper weist eine Vielzahl von Grundkörpern 10 auf und kann einen Wandbereich aufweisen, welcher den Bodenbereichen 14 zugewandt und den Bodenbereichen 14 gemeinsam ist. Der Wandbereich kann beispielsweise als Auskleidung eines Fahrzeugpassagierabteils dienen. Wie oben beschrieben ist der die Vielzahl von Grundkörpern 10 aufweisende schallabsorbierende Körper aufgrund der Struktur, welche auch den Wandbereich umfasst, leicht transportierbar oder montierbar, da der schallabsorbierende Körper den Wandbereich umfasst, welcher den Bodenbereichen 14 gemeinsam ist.
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[Schallabsorbierende Struktur]
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Die schallabsorbierende Struktur umfasst die Vielzahl von Grundkörpern, die porösen Folien und den Wandbereich, welcher den Bodenbereichen der Grundkörper zugewandt ist und den Bodenbereichen gemeinsam ist. Wie oben beschrieben, sind die Grundkörper becherförmig und weisen jeweils den Öffnungsbereich und den Bodenbereich auf und die porösen Folien bedecken die Öffnungsbereiche. Jeder Grundkörper weist zwischen dem Öffnungsbereich und dem Bodenbereich mindestens ein Loch auf. Das Loch ist größer als die Poren der porösen Folien und erstreckt sich durch den Grundkörper. Eine derartige schallabsorbierende Struktur bietet Vorteile, welche den oben beschriebenen Vorteilen (1) bis (6) äquivalent sind, und vereinfacht Transport und Montage der schallabsorbierenden Struktur. Wenn die vorliegende schallabsorbierende Struktur beispielsweise im Inneren eines Fahrzeugs installiert werden soll, können die Grundkörper auf einer Innenleiste angebracht werden, um zwischen den Grundkörpern und der Innenleiste die Schallabsorption vom Resonator-Typ zu implementieren. Der Wandbereich ist nicht auf eine Innenleiste beschränkt, sondern kann auch eine Karosserieplatte sein.
