DE4241518C1 - Umkleidung für ein in einer Drehbewegung befindliches Rad - Google Patents
Umkleidung für ein in einer Drehbewegung befindliches RadInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Umkleidung für ein in einer Drehbewegung befindli
ches Rad, bestehend aus einem in einem Abstand von dem Rad befestigten,
selbsttragenden und luftundurchlässigen Flächengebilde aus einem polymeren
Werkstoff.
Eine solche Umkleidungen ist aus der DE 83 34 434 U1 bekannt und gelangt als
Radhausauskleidungen zum Schutz der Karosserie vor Steinschlägen und
Spritzwasser auf der Innenseite von Kotflügeln zur Anwendung. Insbesondere
beim Abrollen des Rades auf nassen Fahrbahnen werden Schallwellen erzeugt,
die als akustisch störende Schwingungen an die Umgebung und den Fahrzeug
innenraum weitergeleitet werden. Diese Schwingungen sollen durch das ein
wandig ausgebildete und auf der dem Rad zugewandten Seite mit einer Oberflä
chenprofilierung versehen Flächengebilde minimiert werden, das aus einem
zähelastischen Kunststoff mit einem Elastizitäts-Modul von 107 bis 1010 N/m2
besteht und einem Verlustfaktor von mindestens 0,05. Dabei ist allerdings zu
beachten, daß die Gebrauchseigenschaften bezüglich der Absorption von
Schwingungen nicht in ausreichendem Maße auf die jeweiligen, im Fahrbetrieb
auftretenden Schwingungen eingestellt werden können. Das Spektrum der Fre
quenzen, das weitgehend absorbiert werden kann, beschränkt sich auf Schwin
gungsanregungen, die beim Überfahren feuchter und nasser Fahrbahnen auftre
ten.
Aus der DE 40 11 705 A1 ist ein luftschallabsorbierendes Formteil bekannt, das
auf seiner zur Schallquelle gerichteten Oberfläche akustisch wirksame Resonato
ren mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen umfaßt. Die Resonatoren sind
flächendeckend angeordnet, wobei die Größe der Resonatoren den zu absorbie
renden Schwingungen angepaßt ist. Das Formteil ist zur Abschirmung von Mo
torgeräuschen auf der Innenseite einer Motorhaube aus Blech montiert, wobei
das Formteil einlagig ausgebildet ist und die einander unmittelbar benachbarten
Resonatoren voneinander abweichende Volumina umschließen.
Aus der JP 61-449 853 A ist ein Formteil bekannt, das zwei mit Abstand zuein
ander benachbarte Platten umfaßt, wobei die Platten durch bienenwabenförmig
ausgebildete Verbindungsstege aufeinander abgestützt sind. Auf der dem Luft
schall zugewandten Seite ist die entsprechende Platte mit Durchbrechungen
versehen, wobei die einzelnen Waben der wabenförmigen Struktur durch Aus
nehmungen miteinander verbunden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umkleidung der eingangs ge
nannten Art derart weiterzuentwickeln, daß sich eine deutliche Verbesserung
der Absorption akustisch störender Schwingungen dadurch ergibt, daß die zur
Absorption erforderliche, wirksame Fläche des Formteils relativ vergrößert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen von
Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprü
che Bezug.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß das Flächengebil
de doppelwandig ist und aus zwei Folien aus einem thermisch verschweißbaren
Werkstoff erzeugt ist und zumindest zwei Kammern in sich einschließt, daß die
von dem Rad abgewandte Folie unter Bildung der Kammern mit napfartigen Ein
tiefungen versehen ist, daß die von dem Rad abgewandte Folie auf der von dem
Rad abgewandten Seite unter Bildung von Doppelkammern von einer Schale aus
polymerem Werkstoff parallel zu der dem Rad zugewandten Folie überdeckt ist,
daß die dem Rad zugewandten Eintiefungen der Doppelkammern und die be
nachbarte, dem Rad zugewandte Folie jeweils einander gegenüberliegend mit
Durchbrechungen von im wesentlichen übereinstimmenden Abmessungen ver
sehen sind und daß die Kammern und die Doppelkammern als Helmholtz-Reso
natoren ausgebildet sind.
Hierbei ist von Vorteil, daß das selbsttragende Formteil zur effizienten Schall
dämpfung problemlos gegen bestehende Umkleidungen ausgetauscht werden
kann, da der Platzbedarf im wesentlichen dem Platzbedarf bisher zur Anwen
dung gelangender Umkleidungen entspricht. Durch den doppelwandigen Aufbau
des Flächengebildes entstehen Hohlräume, die durch Kammern gebildet sind,
wobei die dem Schall zugewandte Wandung der Kammern mit Durchbrechungen
versehen sind, die bevorzugt einen Durchmesser von 1 bis 14 mm aufweisen.
Abhängig von der Größe der Kammern und der Durchbrechungen kann die
Umkleidung auf verschiedene Frequenzbereiche abgestimmt werden. Dämp
fungseigenschaften werden bei entsprechender Ausgestaltung der Umkleidung
in einem Frequenzbereich von etwa 300 bis 4800 Hz erzielt. Die Oberfläche des
Formteils ist bevorzugt flächendeckend mit einer Vielzahl verschieden ausge
bildeter HELMHOLTZ-Resonatoren bedeckt, um eine optimale akustische
Wirksamkeit über einen breiten Frequenzbereich zu erzielen. Die Abstimmung
der Resonatoren erfolgt über die dem Fachmann bekannte HELMHOLTZ-Formel.
Die von dem Rad abgewandte Folie ist unter Bildung der Kammern mit napfarti
gen Eintiefungen versehen. Durch diese Ausgestaltung weist die dem Rad zu
gewandte Folie eine im wesentlichen ebene Oberfläche auf, auf der sich wäh
rend einer langen Gebrauchsdauer keine Verunreinigungen ablagern können. Auf
der dem Rad abgewandten Seite ist die Folie durch napfartige Eintiefungen
profiliert, um eine Schallabsorption gemäß des HELMHOLTZ-Prinzips zu ermögli
chen. Generell besteht auch die Möglichkeit, die Folien in umgekehrter Reihen
folge anzuordnen.
Desweiteren ist es vorgesehen, daß die von dem Rad abgewandte Folie auf der
von dem Rad abgewandten Seite unter Bildung von Doppelkammern von einer
Schale aus polymerem Werkstoff, parallel zu der dem Rad zugewandten Folie
überdeckt ist, wobei die dem Rad zugewandten Eintiefungen der Doppelkam
mern und die benachbarte, dem Rad zugewandte Folie jeweils einander gegen
überliegend mit Durchbrechungen von im wesentlichen übereinstimmenden Ab
messungen versehen sind. Hierbei ist von Vorteil, daß durch die Doppelscha
len-Konstruktion bei minimal vergrößertem Herstellungsaufwand eine deutliche
Verbesserung der Wirksamkeit durch eine Verdoppelung der HELM-
HOLTZ-Resonatoren bedingt ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Durchbre
chung an der dem Achsmittelpunkt während der bestimmungsgemäßen Ver
wendung am meisten angenäherten Stelle einer jeden Kammer angeordnet ist.
Durch diese Ausgestaltung ist bedingt, daß möglicherweise in die Kammern ein
gedrungene Verunreinigungen, die vom Rad aufgewirbelt wurden, nicht in den
Kammern verbleiben und somit die Gebrauchseigenschaften verschlechtern
können, sondern daß in die Verunreinigungen durch die Durchbrechungen wie
der abgeführt werden können. Der zur Schalldämpfung vorgesehene Resonanz
raum weist dadurch stets ein übereinstimmendes Volumen auf.
Im Hinblick auf eine einfache Herstellbarkeit und eine gute Haltbarkeit der Um
kleidung während einer langen Gebrauchsdauer kann das Flächengebilde aus
zwei Folien eines thermisch verschweißbaren Werkstoffs erzeugt sein, wobei die
dem Rad zugewandte Folie bevorzugt eine Dicke hat, die 3 bis 5 mal so groß ist
wie die vom dem Rad abgewandte Folie. Vom drehenden Rad aufgewirbelte
Steine, Schlamm oder Spritzwasser vermögen die Umkleidung nicht zu beschä
digen.
In Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalles be
steht die Möglichkeit, daß die dem Rad zugewandte Folie eine Dicke hat, die 1/3
bis 1/5 mal so dick ist, wie die Folie, die dem Rand abgewandt ist. Bei einer
derartigen Ausgestaltung kann die vergleichsweise dünnere Folie durch eine
luftdurchlässige, mechanisch belastbare Abdeckung, beispielsweise aus einem
verrottungsfesten Vlies überdeckt sein. Die dünne Folie ist durch diese Ausge
staltung gegen Beschädigungen geschützt.
Nach einer anderen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, daß die dem Rad
zugewandte Folie im Bereich außerhalb der Durchbrechungen eine Armierung
umschließt, die eine hohe Formbeständigkeit der Umkleidung und eine verbes
serte Haltbarkeit gegen äußere, mechanische Einflüsse gewährleistet.
Die Kammern können nach Art einer Bienenwabe über die Oberfläche des Flä
chengebildes verteilt sein. Bei geringem Platzbedarf der Umkleidung kann durch
diese Ausgestaltung eine Vielzahl dicht beieinanderliegender HELM-
HOLTZ-Resonatoren zur Anwendung gelangen. Eine Abstimmung auf die zu
dämpfenden Schallfrequenzen ist durch diese Ausgestaltung problemlos mög
lich.
Die einander benachbarten Kammern, die während der bestimmungsgemäßen
Verwendung unterschiedlich große Abstände vom Achsmittelpunkt haben,
können durch Drainageöffnungen verbunden sein. Die Drainageöffnungen kön
nen kanalartig ausgebildet sein. In die Kammern eingedrungene Verunreinigun
gen können dadurch aus dem Hohlraum, der durch die beiden einander benach
barten Folien begrenzt wird, abgeführt werden. Die dem Rad abgewandte Folie,
die mit napfförmigen Eintiefungen versehen ist, bildet ein kanalartiges Leitungs
system, durch das beispielsweise Spritzwasser abgeleitet werden kann. Die
Drainageöffnungen können kanalartig ausgebildet sein.
Hinsichtlich einer einfachen und wirtschaftlich günstigen Herstellung kann das
Flächengebilde in seiner Gesamtheit tiefgezogen sein. Auch andere Herstel
lungsverfahren sind denkbar, wie z. B. Blasformen, Vulkanisieren, Pressen und
Reaktionsspritzgießen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung können zumindest die Durchbrechungen
der dem Rad zugewandten Folie von einer verrottungsfesten Vliesabdeckung
überdeckt sein, die einen Strömungswiderstand von bevorzugt 400 bis 1500
Ns/m3 aufweist. Hierbei ist von Vorteil, daß keine Verunreinigungen durch die
Durchbrechungen in die Hohlräume eindringen können, die die HELM-
HOLTZ-Resonatoren bilden. Durch diese Ausgestaltung sind gleichbleibend gute
Gebrauchseigenschaften während der gesamten Gebrauchsdauer gewährleistet,
ohne daß die Wirksamkeit der Schallabsorption beeinträchtigt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Umkleidung sind das Volumen der einzelnen HELM-
HOLTZ-Resonatoren, ihr Lochradius und ihre Halslänge variabel, wodurch bei
geringer Bauhöhe die Resonanzeigenschaften des schalldämmenden Elements
variiert werden können.
Die zur Anwendung gelangenden Materialien sind gegen Wasser, Salz, Kraft
fahrzeugbetriebsstoffe und Kälte beständig.
Die erfindungsgemäße Umkleidung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs
beispiels näher erläutert.
In der Zeichnung ist ein in einer Drehbewegung befindliches Rad 1 gezeigt, das
eine Felge 1.1 und einen auf die Felge 1.1 aufgezogenen Reifen 1.2 umfaßt. Die
Umkleidung ist auf der Innenseite eines hier nicht dargestellten Kotflügels eines
Kraftfahrzeuges befestigt und besteht aus einem polymeren, luftundurchlässigen
Werkstoff. Die Umkleidung ist als formstabiles Flächengebilde 2 ausgebildet, das
doppelwandig ausgeführt ist und eine Vielzahl von Kammern 3, 4, . . . umfaßt. Die
Kammern 3, 4 sind auf der dem Rad 1 zugewandten Seite durch Wan
dungen 5, 6 begrenzt und auf der dem Rad 1 abgewandten Seite durch
napfartige Eintiefungen 9. Die Wandungen 5, 6 sind in diesem Ausfüh
rungsbeispiel jeweils mit einer Durchbrechung 7, 8 versehen, so daß sie eine
Schallabsorption gemäß des HELMHOLTZ-Prinzips bewirken. Die Durchbre
chungen 7, 8 haben in diesem Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von
3,5 mm. Das Flächengebilde 2 besteht aus zwei Folien 2.1, 2.2, die thermisch
verschweißt sind. Die dem Rad 1 zugewandte Folie 2.1 ist in diesem Ausfüh
rungsbeispiel 3 mal dicker ausgebildet als die dem Rad 1 abgewandte Folie 2.2,
um eine Beschädigung bei Beaufschlagung der Folie 2.1 mit Wasser, Öl,
Schlamm und aufgewirbelten Steinen zuverlässig zu vermeiden. Die Kam
mern 3, 4, die einander in Umfangsrichtung benachbart sind, sind durch Draina
geöffnungen 10 miteinander verbunden. Verunreinigungen, die während der
bestimmungsgemäßen Verwendung in die Kammern 3, 4 eingedrungen sind,
können auf diesem Wege aus den Kammern entfernt werden, so daß stets
gleichbleibende Gebrauchseigenschaften bezüglich der Schallabsorption gewähr
leistet sind.
Bei der als Doppelschalenkonstruktion ausgebildeten Umkleidung ist die von dem
Rad 1 abgewandte Folie 2.2 zwischen der dem Rad zugewandten Folie 2.1 und
einer Schale 13 aus polymerem Werkstoff angeordnet, die ebenfalls aus einer
Folie bestehen kann. Durch diese Ausgestaltung werden zusätzlich zu den
Kammern 3, 4 Doppelkammern 3.1, 4.1 gebildet, wobei die dem Rad 1 zuge
wandten Eintiefungen der Doppelkammern 3.1, 4.1 Durchbrechungen 7.1, 8.1
aufweisen, die den Durchbrechungen aus der dem Rad 1 zugewandten Folie 2.1
gegenüberliegen. Einem minimal vergrößerten Herstellungsaufwand gegenüber
einer Einschalenkonstruktion steht eine deutlich höhere Wirksamkeit bezüglich
der Absorption von Schwingungen gegenüber, die in Abhängigkeit des Fahr
bahnbelags und der Profilierung des Reifens entstehen.
Claims (8)
1. Umkleidung für ein in einer Drehbewegung befindliches Rad, bestehend
aus einem in einem Abstand von dem Rad befestigten, selbsttragenden
und luftundurchlässigen Flächengebilde aus einem polymeren Werk
stoff, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengebilde (2) doppelwan
dig ist und aus zwei Folien (2.1, 2.2) aus einem thermisch verschweiß
barem Werkstoff erzeugt ist und zumindest zwei Kammern (3, 4) in sich
einschließt, daß die von dem Rad (1) abgewandte Folie (2.2) unter Bil
dung der Kammern (3, 4) mit napfartigen Eintiefungen (9) versehen ist,
daß die von dem Rad (1) abgewandte Folie (2.2) auf der von dem Rad
(1) abgewandten Seite unter Bildung von Doppelkammern (3.1, 4.1)
von einer Schale (13) aus polymerem Werkstoff, parallel zu der dem
Rad (1) zugewandten Folie (2.1) überdeckt ist, daß die dem Rad (1) zu
gewandten Eintiefungen der Doppelkammern (3.1, 4.1) und die be
nachbarte, dem Rad (1) zugewandte Folie (2.1) jeweils einander gegen
überliegend mit Durchbrechungen (7, 7.1, 8, 8.1) von im wesentlichen
übereinstimmenden Abmessungen versehen sind und daß die Kammern
(3, 4) und die Doppelkammern (3.1, 4.1) als Helmholtz-Resonatoren
ausgebildet sind.
2. Umkleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch
brechung (7, 8) an der dem Achsmittelpunkt während der bestim
mungsgemäßen Verwendung am meisten angenäherten Stelle einer je
den Kammer (3, 4) angeordnet ist.
3. Umkleidung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
dem Rad (1) zugewandte Folie (2.1) eine Dicke hat, die drei bis fünf mal
so groß ist wie die von dem Rad (1) abgewandte Folie (2.2).
4. Umkleidung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kammern (3, 4) nach Art einer Bienenwabe über die Oberfläche des
Flächengebildes (2) verteilt sind.
5. Umkleidung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein
ander benachbarte Kammern (3, 4), die während der bestimmungsge
mäßen Verwendung unterschiedlich große Abstände vom Achsmittel
punkt haben, durch Drainageöffnungen (10) verbunden sind.
6. Umkleidung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Flächengebilde (2) in seiner Gesamtheit tiefgezogen ist.
7. Umkleidung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu
mindest die Durchbrechungen (7, 8) der dem Rad (1) zugewandten Fo
lie (2.1) von einer verrottungsfesten Vliesabdeckung (14) überdeckt
sind.
8. Umkleidung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Vliesab
deckung (14) einen Strömungswiderstand von 400 bis 1500 Ns/m3
aufweist.
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