DE4241518C1 - Umkleidung für ein in einer Drehbewegung befindliches Rad - Google Patents

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.