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Die
Erfindung betrifft eine schallisolierende Verkleidung für eine Innenfläche eines
Kraftfahrzeuges, insbesondere zur Anbringung an der Innenseite einer
einen Motorraum von einem Fahrgastraum trennenden Stirnwand, mit
einer Schwerschicht und einer Vielzahl von Abstandselementen, die
von der Rückseite
der Schwerschicht in Richtung der zu verkleidenden Innenfläche oder
Stirnwand abstehen.
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Eine
derartige Verkleidung ist aus der
GB 2 216 081 A bekannt. Die dort dargestellte
Verkleidung ist eine Stirnwandverkleidung, die aus einer Schwerschicht
mit daran angeformten Abstandselementen besteht und als Formteil
aus thermoplastischem Elastomer im Strangablege-Formpressverfahren hergestellt wird.
Die Abstandselemente sind zur Erzielung einer relativ hohen Steifigkeit
der Verkleidung vorzugsweise als Stege eines Gitters ausgebildet. Sie
können
aber, sofern die Steifigkeit der Verkleidung nicht wichtig ist,
gegebenenfalls auch als Stifte ausgebildet sein, die von der Rückseite
der Schwerschicht abstehen. Die Schwerschicht der Verkleidung bildet
mit der Stirnwand einen doppelwandigen Aufbau, wobei die lichte
Weite zwischen Schwerschicht und Stirnwand durch die Spitzen der
Abstandselemente, welche die Stirnwand berühren, genau festgelegt ist.
Die bekannte Verkleidung kann zudem noch mit einer Absorberschicht
versehen sein, die Schlitze zur Aufnahme der stegförmigen Abstandselemente
aufweist. Die akustische Wirksamkeit dieser bekannten Verkleidung
ist insbesondere hinsichtlich der Körperschalldämpfung noch verbesserungsfähig.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schallisolierende
Verkleidung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei ebenfalls guter
oder sogar verbesserter Luftschalldämpfung und Schalldämmung eine
verbesserte Körperschalldämpfung bietet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Verkleidung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Verkleidung
umfasst eine Schwerschicht und eine Vielzahl von Abstandselementen,
die von der Rückseite
der Schwerschicht in Richtung der zu verkleidenden Fahrzeug-Innenfläche bzw.
Fahrzeug-Stirnwand abstehen. Erfindungsgemäß weist zumindest ein Teil
der Abstandselemente einen der Innenfläche/Stirnwand zugeordneten
Haftabschnitt auf, wobei zumindest ein Teil der Abstandselemente
einen wellenförmig und/oder
federbalgförmig
ausgebildeten Federungsabschnitt besitzt.
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Durch
den jeweiligen Haftabschnitt wird eine wirksame und zuverlässige Ankopplung
des betreffenden Abstandselementes der schallisolierenden Verkleidung
an der zu verkleidenden Fahrzeug-Innenfläche bzw. Fahrzeug-Stirnwand
sichergestellt, wodurch in Verbindung mit den wellenförmig und/oder
federbalgförmig
ausgebildeten Federungsabschnitten eine erheblich verbesserte Körperschalldämpfung erreicht
wird. Die erfindungsgemäße Verkleidung
wirkt als akustisches Feder-Masse-System, dessen Federwirkung durch
die Federungsabschnitte der Abstandselemente und das Luftpolster
zwischen Schwerschicht und verkleideter Innenfläche bzw. Stirnwand gegeben
ist, während
die zugehörige Masse
im Wesentlichen durch die Schwerschicht definiert ist.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verkleidung
sind deren Haftabschnitte in Form von Saugnäpfen ausgebildet. Saugnäpfe können grundsätzlich an
verschiedenen Stellen der zu verkleidenden Innenfläche bzw.
Stirnwand angebracht werden, d.h. ihre Anbringungsstelle ist variabel.
Sie lassen somit bei der Montage der Verkleidung einen gewissen
Toleranzausgleich zu. Darüber
hinaus lassen sich Saugnäpfe
gegebenenfalls auch rückstandsfrei
von der zu verkleidenden Innenfläche/Stirnwand
lösen,
was hinsichtlich eines sortenreinen Recyclings von Vorteil ist.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verkleidung
besteht darin, dass die einen Federungsabschnitt aufweisenden Abstandselemente
so ausgebildet sind, dass sie unterschiedliche Federkonstanten (Rückstellkräfte) aufweisen.
Hierdurch lässt
sich sowohl eine breitbandigere und damit verbesserte Luftschallabsorption
als auch eine verbesserte Körperschallbedämpfung erzielen.
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Ferner
sind die mit einem Federungsabschnitt versehenen Abstandselemente
der erfindungsgemäßen Verkleidung
vorzugsweise so ausgebildet, dass sie gezielt eingestellte, gegebenenfalls auch
unterschiedliche Federkennlinien aufweisen. Die Federkennlinien
der betreffenden Abstandselemente können progressiv, degressiv
oder im Wesentlichen linear verlaufen und sind den akustischen Anforderungen
jeweils angepasst. So kann ein Teil der als Feder wirkenden Abstandselemente
progressiv verlaufende Federkennlinien aufweisen, während ein anderer
Teil der mit Federungsabschnitten versehenen Abstandselemente degressiv
oder im Wesentlichen linear verlaufende Federkennlinien aufweist.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verkleidung
besteht darin, dass die Schwerschicht mit mindestens einer tüllenförmig ausgebildeten
Durchbrechung versehen ist. Die Durchbrechung dient der Hindurchführung eines
Kabelstranges, einer Schlauchleitung oder einer Lenksäule, durch
die schallisolierende flächenhafte
Verkleidung. Die Ausgestaltung der Durchbrechung in Form einer elastischen
Tülle,
die vorzugsweise konisch ausgebildet und/oder mit Schlitzen versehen ist,
ermöglicht
eine schallisolierende Abdichtung der hindurchgeführten Komponenten,
so dass an dieser Stelle ein Schallfluss vom Motorraum in den Fahrgastinnenraum
weitestgehend verhindert wird.
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Um
eine optimale Abdichtung sowie einen Ausgleich möglicher Fertigungstoleranzen
zu erreichen, wird ferner vorgeschlagen, die tüllenförmig ausgebildete Durchbrechung
bzw. Tülle
federbalgartig auszubilden.
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Als
weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verkleidung ist vorgesehen,
dass die tüllenförmig ausgebildete
Durchbrechung eine Außennut, einen
radial vorstehenden Kragen und/oder einen radial vorstehenden Flanschabschnitt
aufweist. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine formschlüssige Verbindung
der erfindungsgemäßen Verkleidung
bzw. der tüllenförmig ausgebildeten
Durchbrechung an einer zugeordneten Durchbrechung der zu verkleidenden
Karosserie-Innenfläche
bzw. Stirnwand, wobei die formschlüssige Verbindung als Abdichtung
wirken kann und bei Bedarf leicht lösbar ist.
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Weitere
bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verkleidung
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand einer mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung
näher erläutert. Es
zeigen schematisch:
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1 einen
Abschnitt einer an einem Karosserieblech angebrachten erfindungsgemäßen Verkleidung
in Querschnittansicht;
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2 eine
Schallabsorberschicht in Draufsicht;
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3 einen
Abschnitt einer weiteren an einem Karosserieblech angebrachten erfindungsgemäßen Verkleidung
in Querschnittansicht;
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4 einen
Abschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Verkleidung
in Querschnittansicht;
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5 einen
Abschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Verkleidung,
angebracht an einem Karosserieblech, in Querschnittansicht; und
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6 einen
Abschnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Verkleidung mit mehreren,
jeweils einen Haftabschnitt aufweisenden Abstandshaltern.
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In 1 ist
ein Abschnitt eines Karosseriebleches 1, beispielsweise
einer Stirnwand eines Kraftfahrzeuges dargestellt, die den Motorraum
vom Fahrgastraum trennt und mehr oder weniger vertikal angeordnet
ist. An der Innenseite der Stirnwand 1, d.h. an der dem
Fahrgastraum zugewandten Seite, ist eine schallisolierende Verkleidung 2 gemäß der Erfindung
angeordnet. Die Verkleidung 2 besteht aus einer flächenhaften
Schwerschicht 3, deren der Stirnwand 1 zugewandte
Rückseite
mit einer Vielzahl von Abstandselementen (Abstandshaltern) 4 versehen ist.
Die Abstandselemente sind an der Schwerschicht 3 einstückig angeformt.
Die Schwerschicht 3 und die Abstandselemente 4 sind
beispielsweise aus thermoplastischem Elastomer (TPE), insbesondere
auf Basis von Olefinen (TPO) oder auf Basis von Styrol (TPE), oder
aus weichem, ungeschäumtem
Polyethylen (PE), ungeschäumtem
Polyethylen geringer Dichte (LDPE) oder Polyvinylchlorid hergestellt,
wobei TPS mit einem hohen Anteil an Füllstoff besonders bevorzugt
ist. Der Anteil des Füllstoffes
liegt vorzugsweise bei mindestens 60 Gew.-%, insbesondere bei über 70 Gew.-%.
Als Füllstoff
kann in dem für
die Schwerschicht und die Abstandselemente verwendeten Kunststoff
(Elastomer) insbesondere Magnetit, Calciumcarbonat und Bariumsulfat
in fein gemahlener Form zum Einsatz kommen. Die Herstellung der Schwerschicht
einschließlich
der Abstandselemente erfolgt durch Spritzgießen mittels entsprechender Werkzeuge
(Formen).
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Zumindest
ein Teil der Abstandselemente (Abstandshalter) 4 weist
an ihren der Stirnwand 1 zugewandten Enden einen mit der
Stirnwand 1 verbundenen Haftabschnitt 5 auf. Die
Haftabschnitte 5 sind nach Art eines Saugnapfes ausgebildet.
Die Haftabschnitte bzw. Saugnäpfe 5 dienen
der Körperschallbedämpfung.
Man kann in diesem Zusammenhang auch von einer Entdröhnung des
Karosseriebleches bzw. der Stirnwand 1 durch die einen
Haftabschnitt 5 aufweisenden Abstandselemente 4 sprechen.
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Die
Abstandselemente 4 können
stielförmig, stegförmig und/oder
rippenförmig
ausgebildet sein. Die stegförmig
bzw. rippenförmig
ausgebildeten Abstandselemente begrenzen dabei vorzugsweise kassettenförmige Hohlkammern
(Luftkammern) 6.1, 6.2, 6.3, die unterschiedliche,
definierte Teilvolumina darstellen. Zumindest ein Teil der Hohlkammern 6.1, 6.2, 6.3 kann
dabei über
Spaltöffnungen
(nicht gezeigt) in umlaufenden Abstandselementen 4 miteinander
verbunden sein und somit einem gemeinsamen Hohlraum angehören.
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Des
weiteren ist zu erkennen, dass zumindest ein Teil der Abstandselemente 4 jeweils
einen wellenförmig
ausgebildeten Federungsabschnitt 4.1, 4.2, 4.3 aufweist.
Die erfindungsgemäße Verkleidung 2 stellt
somit ein akustisches Feder-Masse-System dar.
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Die
Federungsabschnitte sind unterschiedlich ausgebildet, so dass sich
unterschiedliche Federkennlinien sowie unterschiedliche Federkonstanten
(Rückstellkräfte) ergeben.
Die Federungsabschnitte können
insbesondere einen im Wesentlichen U-förmigen Ausgleichsbogen (4.3)
oder eine im Wesentlichen S-förmige
(4.2) oder mehrfach S-förmige (4.1)
Gestalt aufweisen. Die Federkennlinien werden auch durch die Ausgestaltung
der Schwerschicht 3 beeinflusst. Wie in 1 dargestellt
ist, sind an der Schwerschicht 3 Flächenbereiche 3.1, 3.3 mit
unterschiedlicher Schichtdicke ausgebildet.
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Insbesondere
können
in der Schwerschicht 3 gezielt Versteifungsrippen 3.3 und/oder
Versteifungssicken 3.4 ausgebildet sein. Hierdurch wird
die Biegesteifigkeit der Schwerschicht 3 örtlich eingestellt und
damit werden die Federkennlinien der Federungsabschnitte 4.1, 4.2, 4.3 bzw.
die Schwingungseigenschaften der Schwerschicht 3 beeinflusst.
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Die
einen Federungsabschnitt 4.1, 4.2, 4.3 aufweisenden
Abstandselemente 4 sind derart ausgebildet, dass die Schwerschicht 3 gegenüber der zugeordneten
Karosserie-Innenfläche oder
Stirnwand 1 um einen Federweg von mindestens 3 mm, vorzugsweise
mindestens 5 mm, insbesondere mindestens 10 mm bewegbar ist. Die
Bauhöhe
h der erfindungsgemäßen Verkleidung 2 liegt
im Bereich von 10 bis 45 mm, vorzugsweise im Bereich von 15 bis
35 mm.
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Wie
in 1 dargestellt, kann die erfindungsgemäße Verkleidung 2 bei
Bedarf zusätzlich mit
einer textilen und/oder offenporigen Schallabsorberschicht 7 versehen
sein, um eine breitbandigere Schallabsorption zu erreichen. Die
Schallabsorberschicht 7 kann beispielsweise aus offenporigem Schaumstoff
oder Faservliesmaterial bestehen und ein oder mehrschichtig ausgeführt sein.
Die Schallabsorberschicht 7 kann die Rückseite der Schwerschicht 3 gegebenenfalls
vollflächig
bedecken. Vorzugsweise ist die Schallabsorberschicht 7 aber
nur partiell und selektiv dort angeordnet, wo eine breitbandigere
Schallabsorption erwünscht
ist (vgl. 1).
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Die
Schallabsorberschicht 7 ist mit der Schwerschicht 3 nicht
stoffschlüssig,
sondern formschlüssig
verbunden. Hierzu weist die Schallabsorberschicht 7 Durchbrechungen 8 auf,
welche von Abstandselementen 4 durchdrungen sind. In 2 ist ein
Zuschnitt einer Schallabsorberschicht 7 dargestellt, die
eine Vielzahl von Durchbrechungen bzw. Bohrungen 8 zur
Aufnahme von stielförmigen
Abstandselementen 4 aufweist.
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In 3 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Verkleidung 2 dargestellt. Auch
diese schallisolierende Verkleidung besteht aus einer flächenhaften
Schwerschicht 3, deren einer Karosserie-Innenfläche (z.B.
Stirnwand) zugewandte Rückseite
mit einer Vielzahl von Abstandselementen (Abstandshaltern) 4 versehen
ist. Die Abstandselemente 4 sind wiederum einstückig an
der Schwerschicht 3 angeformt. Auch ist zu erkennen, dass
die Schwerschicht Bereiche 3.1, 3.2 unterschiedlicher Schichtdicke
aufweist. Bei der in 3 dargestellten Verkleidung 2 handelt
es sich um ein Einstoffsystem.
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Die
Abstandelemente (Abstandshalter) 4 der schallisolierenden
Verkleidung 2 sind unterschiedlich ausgebildet. Ähnlich wie
bei der Verkleidung gemäß 1 ist
zunächst
ein stielförmiger
Abstandshalter vorhanden, der eine im Wesentlichen S-förmige Gestalt
(4.2) sowie einen saugnapfartigen Fußabschnitt (Haftabschnitt) 5 aufweist.
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Des
weiteren ist mindestens ein Abstandshalter 4' an der Schwerschicht 3 ausgebildet,
der eine becher- oder fingerhutförmige
Gestalt aufweist und zur Vorderseite der Schwerschicht 3 hin
offen ist. Der Boden des becher- oder fingerhutförmigen Abstandshalters 4' ist als Saugnapf
wirkender Fußabschnitt 5' ausgebildet.
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Ferner
können
an der Schwerschicht 3 auch stiel- oder säulenförmige Abstandselemente
(Abstandshalter) 4'' angeformt sein,
die einen länglichen, sich
entlang der Längsmittelachse
des Abstandselementes erstreckenden Hohlraum 9 aufweisen,
der an dem an der zu verkleidenden Karosserie-Innenfläche 1 anliegenden
Ende offen ist.
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Alternativ
können
die Abstandselemente (Abstandshalter) 4'' auch
trompetenförmig
ausgebildet sein, wie dies beispielhaft in 6 dargestellt
ist. Die Abstandselemente 4'', deren trichterförmig erweitertes
Ende 5' an
der zu verkleidenden Karosserie-Innenfläche 1 haftend anliegt,
fungieren dabei wiederum als körperschallbedämpfende
Saugelemente.
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Die
Schwerschicht 3 der in 3 gezeigten Verkleidung 2 weist
außerdem
mindestens eine tüllenförmig ausgebildete
Durchbrechung 10 auf, die der abgedichteten Hindurchführungen
eines Kabelstranges (nicht gezeigt) oder einer Schlauchleitung (nicht
gezeigt) dient. Zur Erzielung einer zuverlässigen Abdichtung ist die tüllenförmige Durchbrechung 10 doppeltkonisch
ausgeführt,
so dass sie eine dichtende Verengung bzw. Einschnürung 10.1 besitzt.
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Die
tüllenförmig ausgebildete
Durchbrechung 10 – nachfolgend
auch kurz Tülle
genannt – ist zudem
vorzugsweise federbalgartig ausgebildet. Die Tülle 10 besitzt somit
eine relativ hohe Flexibilität
und gute Anpassungsfähigkeit,
was insbesondere hinsichtlich des Ausgleichs von Fertigungstoleranzen günstig ist.
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An
dem dem zu verkleidenden Karosserieblech (Stirnwand) 1 zugewandten
Ende weist die tüllenförmig ausgebildete
Durchbrechung 10 einen radial vorstehenden Kragen oder
Flansch 11 auf, der eine zugeordnete Durchbrechung 12 in
dem Karosserieblech 1 hintergreift.
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Die
federbalgartig gestaltete Tülle 10 ist
in Bezug auf die Abstandshalter 4 so bemessen, dass letztere
den Kragen oder Flansch 11 im nicht montierten Zustand
der Verkleidung 2 überragen.
Die elastische Tülle 10 lässt sich
allerdings bei der Montage unter Aufbringung einer Zugkraft axial
strecken, so dass der Kragen bzw. Flansch 11 hinter der
Durchbrechung 12 des Karosseriebleches 1 formschlüssig verankert
werden kann. Die nach der Montage in der Tülle 10 weiter wirksame
Zugkraft unterstützt
die Haftwirkung an den einen Haftabschnitt 5, 5' aufweisenden
Abstandselementen 4.
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Das
in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von dem Ausführungsbeispiel
gemäß 3 lediglich
hinsichtlich der Ausgestaltung der tüllenförmig ausgebildeten Durchbrechung 10.
In diesem Fall ist die Tülle 10' länger ausgebildet
als die Tülle 10,
wobei wiederum ein radial vorstehende Kragen bzw. Flansch 11 zur
formschlüssigen
Verankerung der Tülle 10' an einer zugeordneten
Durchbrechung 12 des Karosseriebleches 1 vorgesehen
ist. Anstelle eines radial vorstehenden Flansches oder Kragens 11 kann
an der Tülle 10, 10' auch eine Außennut zur
formschlüssigen
Verankerung der Tülle
an der Durchbrechung 12 ausgebildet sein. Der den radial
vorstehenden Kragen oder Flansch 11 (bzw. die gegebenenfalls
vorhandene Außennut) überragende
Tüllenabschnitt 10.2 verjüngt sich
zum offenen, dem Motorraum zugewandten Ende hin.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen schallisolierenden
Verkleidung 2. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind an der Schwerschicht 3 federbalgförmige Abstandselemente 4 angeformt.
Die geschnitten dargestellten Abstandselemente 4 sind nach
Art einer Tellerfeder ausgebildet, die aus relativ flachen, kreisförmigen Kegelringen
zusammengesetzt ist. Im vorliegenden Fall gehen die flachen Kegelringe 4.4 allerdings
einstückig
ineinander über.
An ihrem der Schwerschicht 3 abgewandten Ende weisen die
Abstandselemente 4 jeweils einen als Saugnapf ausgebildeten
Fußabschnitt 5' auf.
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Die
Schwerschicht 3 ist ebenfalls mit mindestens einer tüllenförmig ausgebildeten
Durchbrechung 10 versehen.
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Die
als elastische Federn wirkenden Abstandselemente 4 sowie
die federbalgförmige
Tülle 10, 10' können separat
vorgefertigt werden und in einem entsprechenden Spritzgießwerkzeug
mit der die Schwerschicht 3 bildenden Elastomermasse angespritzt
werden, so dass sich ein einstückiges
Bauteil 2 ergibt. Dabei können in der Schwerschicht 3 Bereiche 3.1, 3.2 unterschiedlicher
Schichtdicke ausgebildet werden.
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Wie
in 5 gezeigt, kann die Schwerschicht 3 an
ihrer den Abstandselementen 4 abgewandten Seite auch mit
einer Teppichschicht 13 oder einem anderen textilen Dekorbelag
versehen werden. Die erfindungsgemäße Verkleidung 2 lässt sich insbesondere
als Unterbodenkonstruktion für
einen Teppichbodenaufbau eines Kraftfahrzeuges nutzen. Die Teppichware
kann hierzu mit der die Schwerschicht 3 bildenden Kunststoff-
bzw. Elastomermasse hinterspritzt werden.
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Die
vorstehende Beschreibung macht deutlich, dass durch die Gestaltung
der Schichtdicke (Wandstärke)
sowie der Konturen der Schwerschicht 3 und der als Federn
wirkenden Abstandselemente 4 die Federkennlinien gezielt
eingestellt werden können,
um die schallisolierende Verkleidung 2 als Feder-Masse-System
den jeweiligen akustischen Anforderungen optimal anzupassen. Die
Biegesteifigkeit der Verkleidung 2 kann insbesondere durch
die Wahl der Füllstoffe
und Basispolymere angepasst werden. Durch Wandstärkenvariation kann die partielle
Masse gezielt plaziert werden.
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Die
Erfindung ist in ihrer Ausführung
nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Vielmehr sind eine Reihe von Varianten möglich, die ebenfalls von der
in den beiliegenden Ansprüchen
angegebenen Erfindung Gebrauch machen. So können beispielsweise auch die in
den 3 bis 6 dargestellten Verkleidungen gegebenenfalls
mit einer zusätzlichen
Schallabsorberschicht 7 versehen werden, wie dies etwa
bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 der
Fall ist.