DE19959089C2

DE19959089C2 - Schalldämmende Baueinheit in Fahrzeugen oder Möbeln, welche wärmeerzeugende Schallquellen beinhalten

Info

Publication number: DE19959089C2
Application number: DE19959089A
Authority: DE
Inventors: Holger Sieben
Original assignee: Johann Borgers GmbH and Co KG
Current assignee: Johann Borgers GmbH and Co KG
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 1999-12-08
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2019-12-09
Also published as: DE19959089A1

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Baueinheit der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art. Die Motoren in Kraftfahrzeugen oder Küchengeräten, wie Waschmaschinen oder Spülmaschinen sind wärmeerzeugende Schallquellen. Man ist daher beim Automobilbau oder in der sogenannten "weißen Industrie", wo die vorgenannten Küchengeräte hergestellt werden, auf eine effektive Schalldämmung angewiesen und verwendet hierfür vorgefertigte Isolationsteile aus geeigneten Vliesstoffen oder Schaumstoffen. Diese Isolationsteile werden als Innenlage an der Außenverkleidung oder einer Innenwand des Fahrzeugs bzw. dem Gehäuse der Wasch- oder Spülmaschine befestigt, womit diese Flächen als Trägerlagen für den Isolationsteil dienen. Nach Ihrer Befestigung aneinander bilden die Isolationsteile und seine Trägerlage eine Baueinheit. Solche Baueinheiten gibt es bei Kraftfahrzeugen im Motorraum aber auch im Fahrgast- und Kofferraum.

Es ist eine aus mehreren Lagen bestehende wärme- und schalldämmende Verkleidung für den Motorraum von Fahrzeugen dieser Art bekannt (DE 198 21 532 A1).

Auf einer ersten motorseitigen Deckschicht befindet sich eine temperaturbeständige, duroplastische Schaumstoffschicht geringer Dicke. Darauf ist eine akustisch isolierende Schicht aufgebracht, die aus Faservliesen bestehen kann. Der Motorseite abgewandt ist dann eine Deckschicht angeordnet.

Die Schalldämmung im Bereich des Isolationsteils ist durch Absorptionsmessungen (DIN 52215) und Bestimmungen des Wärmedurchlasswiderstandes (DIN 52612) (Melliand Textilberichte 56, 1975, 916-919) definiert. Besonders bewährt hat sich der Aufbau von Isolationsteilen aus Reissbaumwolle mit duroplastischen bzw. thermoplastischen Bindemitteln (DIN 61210). Das organische Fasergut ist mechanisch und/oder adhäsiv verfestigt. Das Fasergut wird vorzugsweise auf dem Weg des Recycling von Textilien durch Reissprozesse gewonnen. Die Bindemittel sind synthetischer Natur und werden als Pulver bzw. Fasern angewandt.

Die Entwicklung von Automobilen, Waschmaschinen u. dgl. führte im Laufe der Zeit zu zunehmender Leistungssteigerung der Motoren und damit deren Wärmeabgabe. Gleichzeitig bemühte man sich um eine kompaktere Bauweise, um Platz und Material zu sparen. Die Folge ist, dass die Temperaturen, etwa in Motorräumen, sich erhöhen. Dieser Entwicklungsprozess ist noch nicht abgeschlossen. Damit werden die Isolationsteile der genannten Baueinheit starken Wärmeeinwirkungen ausgesetzt. Häufig sind schon die Grenzen der Belastbarkeit erreicht.

Zur Kälte- und Schallisolierung von Rohren (DE 196 40 902 C1) wird auf der Wandung des Rohrs zunächst ein Kälteisolierstoff mit geschlossenen Zellen befestigt. Getrennt durch eine Luftschicht, die durch Abstandhalter erreicht wird, folgt dann eine Schallisolierschicht aus Mineralwolle, welcher sich dann eine weitere Luftschicht bis zur äußeren Ummantelung anschließt. Probleme eines Wärmestaus ergeben sich hier nicht.

Bei einer zur Wärmeisolation dienenden Auskleidung von Behälterwandungen (DD 254 056 A5), wird eine Stachelplatte verwendet, die auf ihrer der Behälterwand zugeordneten Seite nadelartige, abstandhaltende Oberflächenelemente aufweist. Dadurch entstehen geschlossene Luftspalte zwischen den Schichten, welche die Wärmeisolation fördern sollen. Weil eine Wärmeabführung fehlt, kommt es zu dem vorerwähnten Wärmestau, der die Isolationsteile unzulässig belastet.

Man hat versucht, die Temperaturresistenz des Isolationsteils wenigstens örtlich dadurch zu verbessern, dass man in der Baueinheit auf der der Wärmequelle zugewandten Seite als weitere Lage eine Aluminiumfolie aufbrachte, (VW- Firmenschrift: "Faservlies-Dämpfungen, verformt", TL 52323 von März 1988). Die Wirkung dieser Folie besteht in der Reflektion und Ableitung der Wärme vor dem Isolationsmaterial. Außerdem wurden zumindest lokal an diesen Stellen zusätzliche Lagen aus anorganischen Fasern zu integrieren, wie Glasfasern oder Steinwolle. Auch Varianten der Baueinheit mit einer Kombination beider zusätzlicher Lagen, also sowohl einer Aluminiumfolie als auch einer Lage aus anorganischen Fasern sind verwendet worden.

Solche bekannten additiven Lösungen stellen schlechte Kompromisse dar. Zwar wird einerseits die Wärmebeständigkeit lokal verbessert, andererseits wirkt sich das negativ auf die Fähigkeit der Schallabsorption aus. Vor allem ist aber die Stoffvielfalt der zusätzlichen Lagen der Baueinheit ein großer Nachteil für das spätere Recycling.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine preiswerte Baueinheit der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu schaffen, die günstige Schalldämmungswerte hat, deren Wärmebeständigkeit optimiert ist und deren Stoffvielfalt dennoch reduziert sein kann. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Maßnahmen erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.

Die im Bereich des Isolationsteils der Baueinheit vorgesehene Konvektionskanäle sorgen für einen Eigenfluss des Gasfluidums bzw. Luft von den wärmeren zu den kühleren Bereichen der Baueinheit. Die Eintritts- und Austrittsöffnungen ermöglichen eine Strömung des Gasfluidums und ermöglichen damit eine gute Abführung der Wärme. Man könnte dabei aber auch einen Zwangsfluss des Gasfluidums einsetzen. Die Strömung des Gasfluidums setzt die Temperatur des Isolationsteils so weit herab, dass es zu keinen werkstoffschädigenden Belastungen am Isolationsteil kommt. Die Herstellung solcher Konvektionskanäle ist durch die Profilierung des Querschnitts vom Isolationsteil einfach auszuführen. Solche Profilierungen des Isolationsteils können durch Fräsung oder Formung entstehen. Die Konvektionskanäle erstrecken sich dabei, wenigstens bereichsweise in Verlaufsrichtung der isolierenden Lage.

Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung schematisch in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Baueinheit bestehend aus einer Stirnwandauskleidung einer Innenwand in einem Kraftfahrzeug,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Baueinheit längs der dortigen Schnittlinie II-II,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Baueinheit in Form einer Motorhaubenisolation an der Außenverkleidung eines Kraftfahrzeugs und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die in Fig. 3 gezeigte Baueinheit längs der dortigen Schnittlinie IV-IV.

Die Baueinheit von Fig. 1 und 2 besteht aus zwei Lagen 11, 12, nämlich einer schallabsorbierenden Lage, die aus einem vorgefertigten Isolationsteil 11 besteht, und einer zur Halterung des Isolationsteil dienenden Trägerlage 12, welche hier aus einer metallischen Zwischenwand gebildet ist. Diese Zwischenwand befindet sich zwischen dem Motorraum 13 und dem Fahrgastraum 14. Die mit dem Isolationsteil 11 versehene Seite der Baueinheit 10 ist dem Motorraum 13 zugekehrt, weshalb die dortige Außenfläche 15 den Wärme- und Schalleinflüssen 16 des Motors ausgesetzt ist. Der Isolationsteil 11 besteht aus einer Platte, deren Zusammensetzung ein organisches Fasergut mit Bindemitteln ist. Der Isolationsteil 11 darf daher nur von einer begrenzten Temperatur belastet werden, die bei Betrieb von Motoren eines Kraftfahrzeugs leicht überschritten wird. Die Verbindung zwischen dem Isolationsteil 11 und der Wand 12 kann durch mechanische Mittel, wie Schrauben 23 oder Nieten oder auf klebetechnischem Weg geschehen. Der Querschnitt 17 vom Isolationsteil 11 hat ein besonderes Außenprofil 18, das zur Berührungsfläche 19 zwischen den beiden Lagen 11, 12 hin offen ist. Dieses Außenprofil 18 lässt offene Rinnen 22 zwischen die Berührungsfläche 19 aufweisenden Stegen entstehen. Die Rinnen 22 erfolgen hier durch Pressen und Erwärmen des Isolationsteils 11. Insbesondere wenn das Material des Isolationsteils 11 aus Schaumstoff besteht, bietet sich die Herstellung der Rinne 22 durch Fräsen an. Die Außenfläche 15 des Isolationsteils 11 dagegen kann eben ausgebildet sein.

Nach dem Zusammenbau der beiden Lagen 11, 12 deckt die Zwischenwand 12 die Öffnungen des Außenprofils 18 vom Isolationsteil 11 ab, wodurch Kanäle 22 in der Baueinheit 10 entstehen. Die Kanäle 20 erstrecken sich hier in der Richtung der etwa parallel durch eine Strichpunktlinie in Fig. 1 verdeutlichten Plattenverlaufsrichtung 24. Die Baueinheit 10 ist mit ihrer erwähnten Plattenverlaufsrichtung 24 nach oben weisend im Kraftfahrzeug positioniert. Die Kanäle 20 weisen also nach oben, weshalb sich eine Konvektionsströmung der Luft ergibt. Luft steigt in den Kanälen 20 auf. Diese Luftströmung in den Kanälen 20 ist durch Pfeile 21 in Fig. 1 und 2 veranschaulicht. Die Kanäle 20 sind also "Konvektionskanäle" für einen Luftfluss. Die Luftströmung 21 bewirkt einen Kühlungseffekt in der Baueinheit, der sich bis zu der gefährdeten Außenfläche 15 des Isolationsteils 11 bemerkbar macht. Es kommt dort, trotz des hohen Wärmeeinflusses 16, zu einer deutlichen Temperaturminderung. Dadurch ist die Belastbarkeit des Isolationsteils 11 gegenüber herkömmlichen Konstruktionen erheblich verbessert. Weil mit der Luftströmung 21 die Wärme permanent abgeführt wird und die Wärmebeständigkeit des Isolationsteils 11 verbessert ist, bleibt auch eine gute Schallabsorption gewährleistet. Das Ziel einer geminderten Stoffvielfalt ist bei der erfindungsgemäßen Baueinheit erreicht, was für das Recycling günstig ist. Nach Lösen der Verbindungen 23 lassen sich sowohl der Isolationsteil 11 als auch die Zwischenwand 12 ohne weiteres entsorgen. Die Eintrittsöffnungen 26 und die nicht näher gezeigten Austrittsöffnungen befinden sich bei dieser Baueinheit 10 an der Umrisskante 28 des Isolationsteils 11.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel von Fig. 3 und 4 ist eine abgewandelte Baueinheit 10' gezeigt, die aus einer Motorhaubenisolation der dortigen Motorhaube 12' besteht. Zur Benennung entsprechender Bauteile sind in den Fig. 3 und 4 zwar die gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und 2 verwendet, doch werden, zu ihrer Unterscheidung, die Bezugszeichen mit einem Strich (') versehen. Es gilt im wesentlichen die bisherige Beschreibung, wenn man die nachfolgenden Besonderheiten der Ausführung 10' berücksichtigt.

Die Baueinheit 10' trennt den Motorraum 13 vom Außenbereich 25 des Kraftfahrzeugs, wobei der Isolationsteil 11' wieder auf der Innenseite angeordnet und dem Motorraum 13 zugekehrt ist. Um die zum Motor hin weisende Fläche 15' vor zu hohen Wärmeeinflüssen 16' zu schützen, durchziehen Konvektionskanäle 20' diesen Isolationsteil 11'. Bei dieser Baueinheit 10' sind die Eintritts- und Austrittsöffnungen 26', 27' im Randbereich 25 des dortigen Isolationsteils 11' angeordnet. Auch in diesem Fall sind zwar die Kanäle 20' aus eigener Substanz des Isolationsteils 11' gebildet, aber in einer gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und 2 abgewandelten Weise, wie insbesondere aus Fig. 4 zu entnehmen ist.

Der Querschnitt des Isolationsteils 11' ist mit einem im Inneren des Plattenprodukts verlaufenden Hohlprofil 29 versehen, das sich im wesentlichen in der auch hier strichpunktiert angedeuteten Plattenverlaufsrichtung 24' erstreckt. An der Bildung der Konvektionskanäle 20' ist also bei der Baueinheit 10' das Motorhaubenblech 12' nicht mehr beteiligt. Zur Herstellung dieses Innenkanals 20' empfiehlt es sich, den Isolationsteil 11' aus zwei Teillagen 31, 32 aufzubauen, die dann zum kompletten Isolationsteil 11' spätestens beim Zusammenbau der Baueinheit 10' zusammengefügt werden. Auf diese Weise lässt sich das Hohlprofil 29 in einer oder in beiden Teillagen 31, 32 in der bereits im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise eines Außenprofils vorbereiten. Dann ist auch die gekrümmten Verläufe 30 des Konvektionskanals 20' in den Endbereichen der Baueinheit 10' gemäß Fig. 4 leicht herstellbar. Die obere Teillage 31 kann die untere Teillage 32 überkragen.

Versuche mit einer solchen Baueinheit zeigten, dass bei einer Auftrefftemperatur des Wärmeeinflusses 16 von 230°C nach einer zweistündigen Betriebszeit sich nur eine Temperatur von 40° im Kanal des Isolationsteils ergab. Auch nach einer weiteren Stunde änderten sich die Verhältnisse nicht nennenswert. Solche Baueinheiten sind auch bei anderen wärmeerzeugenden Geräten sinngemäß anwendbar, wo Grenzen der Belastbarkeit der Isolationsteile zu beachten sind. Wie bereits eingangs erwähnt wurde, bietet sich die Anwendung der Erfindung auch in der sogenannten "weißen Industrie" an, z. B. bei Gehäuse von Wasch- oder Spülmaschinen.

Claims

1. Schalldämmende Baueinheit (10; 10') in Fahrzeugen oder Möbeln, welche wärmeerzeugende Schallquellen beinhalten,
bestehend aus mindestens zwei aneinander befestigten Lagen, nämlich
mit einem vorgefertigten Isolationsteil (11; 11') aus in sich verfestigten Kunststoffen oder formhaltigen Schaumstoffen, welcher die eigentliche schallabsorbierende Lage der Baueinheit (10; 10') bildet,
und mit einer stabilen Trägerlage (12; 12') für den Isolationsteil (11; 11'), die aus der Außenverkleidung (12') oder aus einer Innenwand (12) des Fahrzeugs bzw. Möbels besteht,
insbesondere Motorhaubenisolation (10') oder Stirnwandauskleidung (10) in einem Kraftfahrzeug,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Baueinheit (10; 10') mit mindestens einem offenen Konvektionskanal (20; 20') für ein Gasfluidum, wie Luft (21), versehen ist,
dass der Konvektionskanal (20; 20') wenigstens eine Eintrittsöffnung (26; 26') und eine Austrittsöffnung (27; 27') für das Gasfluidum (21) aufweist,
und dass der Konvektionskanal (20; 20') durch eine Profilierung (18; 29) des Querschnitts (17) vom Isolationsteil (11; 11') gebildet ist.

2. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konvektionskanäle (20; 20') sich wenigstens bereichweise in Lagenverlaufsrichtung (24; 24') des Isolationsteils (11; 11') erstrecken.

3. Baueinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnungen (26; 26') und/oder die Austrittsöffnungen (27; 27') der Konvektionskanäle (20; 20') im Randbereich (25) oder an der Umrisskante (33) des Isolationsteils (11; 11') angeordnet sind.

4. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt (17) vom Isolationsteil (11) ein Außenprofil (18) aufweist, welches zur Berührungsfläche (19) mit der Trägerlage (12) hin offen ist, und dass die Konvektionskanäle (20) zwischen der Trägerlage (12) und dem Außenprofil (18) des Isolationsteils (11) entstehen.

5. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt vom Isolationsteil (11') ein Hohlprofil (29) aufweist und dass die Konvektionskanäle (20') im Werkstoffinneren des Isolationsteils (11') liegen.

6. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationsteil (11; 11') aus einer einzigen Lage besteht.

7. Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Isolationsteils (11; 11') aus einheitlichem Material gebildet ist.

8. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationsteil (11') aus mehreren Teillagen (31, 32) gebildet ist, die miteinander verbunden sind.

9. Baueinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teillagen (31; 32) des Isolationsteils (11') aus gleichem oder unterschiedlichem Material gebildet sind.

10. Baueinheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzfläche zwischen den einzelnen Teillagen (31; 32) vom Isolierteil (11') die im Querschnittsinneren liegenden Konvektionskanäle (20') schneidet.

11. Baueinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Teillage (31) des Isolationsmaterials (11') die untere Teillage (32) überkragt.

12. Baueinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintritts- und/oder die Austrittsöffnungen (26'; 27') der Konvektionskanäle (20') im überkragenden Bereich zwischen zwei Teillagen (31; 32) des Isolationsteils (11') angeordnet sind.