DE9414943U1

DE9414943U1 - Folienresonanzabsorber

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Publication number: DE9414943U1
Application number: DE9414943U
Authority: DE
Original assignee: M Faist GmbH and Co KG
Current assignee: M Faist GmbH and Co KG
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2004-09-15
Also published as: US6186270B1; KR100285319B1; CZ288450B6; WO1996008812A1; EP0781445A1; PL316782A1; DE59503008D1; JPH10506477A; ES2119468T3; KR970703574A; EP0781445B1; CZ341796A3; JP3307648B2; PL180618B1

Description

	Postfach 101161	Hans-Jürgen Müller
	Maximilianstraße 6	Gerhard D. Schupfner
	D-80085 München	Hans-Peter Gauger Patentanwälte
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MAXIMARK MÜNCHEN I

M. Faist GmbH & Co. KG 6483. GM-DE HJM/S&zgr;

Schallabsorber zum Absorbieren von akustischen Schallwellen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schallabsorber zum Absorbieren von akustischen Schallwellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Damit die Umwelt nicht zu stark durch akustische Schallwellen beeinträchtigt wird, ist es bereits bekannt, Schallwellen möglichst sogleich am Ort ihres Entstehens an der Ausbreitung in die Umgebung zu hindern. Ebenso ist es zur Bildung ruhiger Räume bekannt, das Eindringen des Schalls von draußen in solche Räume soweit wie möglich abzuwehren. Zu diesem Zweck dienen Schallabsorber, die meistens schallabsorbierende Materialien - "Dämmstoffe" genannt - aufweisen. Der Materialverbrauch hierfür ist jedoch verhältnismäßig groß, was sich nicht nur bei den Herstellungskosten, sondern auch beim Entsorgen solcher Dämmstoffe auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schallabsorber der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß mit möglichst wenig Materialaufwand eine möglichst große Schallabsorption erfolgt.

Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet und in Unteransprüchen sind bevorzugte Ausbildungen beansprucht. Auch die folgende Beschreibung betrifft bevorzugte Ausbildungsformen.

Gemäß der Erfindung ist der Trägerkörper als schalen- bzw. wannenartige Trägerschale ausgebildet, während die Abstandhalter, welche die Folie im Abstand von der Trägerschale halten, derart ausgebildet und angeordnet sind, daß sich zwischen der Folie und der Trägerschale gasgefüllte Resonanzkammern ergeben. Im Unterschied zu den am häufigsten angewendeten Schallabsorbern, bei denen die Zwischenräume zwischen dem Trägerkörper und der Folie durch Dämmstoffe ausgefüllt sind, bleiben erfindungsgemäß diese Zwischenräume weitgehend frei von Materialien. Die schallabsorbierende Wirkung wird nämlich vornehmlich dadurch erzielt, daß das Gasmodul zwischen der Trägerschale und der Folie durch die inbesondere durch die Folie hindurch einfallenden Schallwellen zu Schwingungen veranlaßt werden. Das insbesondere aus Luft bestehende Gasmodul besitzt eine flächenbezogene Steifigkeit, die mit dem Massenbelag der Folie und der angekoppelten Umgebungsluft ein Masse-Feder-System bildet, das im Bereich der Resonanzfrequenz zu einem Minimum der akustischen Impedanz und daher zur Schallabsorption führt. Dabei wird die Resonanzfrequenz f der Resonanzkammern zweckmäßigerweise nach der Bez i ehung

gewählt. Für den Massenbelag m' gelten folgende Beziehungen:

m' ^. Masse der Folie Fläche der Folie

Für die flächenbezogene Steifigkeit s' gelten folgende Beziehungen:

t ·	*	*»· ·**	··
		*• ·&diams;· ·**

s' = <? - C²
Jc -

Dabei sind: ^, = Dichte der Luft

C = Schallgeschwindigkeit A = Fläche

Die Trägerschale wird bevorzugt aus einem Material gewählt, das sich durch vor allem folgende Eigenschaften auszeichnet:

Dabei empfiehlt es sich, die Trägerschale durch Tiefziehen, Spritzpressen oder dergleichen spanloses Formgeben herzustellen; auch ein Preßverformen insbesondere fasriger Strukturen ist hierfür geeignet. Es empfiehlt sich, die den Resonanzkammern abgewandten Oberflächen der TrägerschaIe den Konturen anzupassen, welche der Sichtseite des Schallabsorbers, beispielsweise dem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs, zugewandt sind. So kann die Trägerschale beispielsweise das Armaturenbrett des Kraftwagens repräsentieren, um im Motorraum entstehende Schallwellen am Eindringen in den Fahrgastraum zu hindern.

Die Trägerschale kann daher auch ein ohnehin notwendiges Bauteil beispielsweise eine Trennwand aus Blech sein, ohne daß der Schallabsorber einer zusätzliche Trägerschale bedarf, selbst wenn der Schallabsorber bevorzugt eine integrierte Baueinheit bildet, die vorfabriziert und am Ort ihrer Anwendung als integrierte Baueinheit eingebaut wird.

Die Folie sollte eine Schichtdicke im Bereich von 10/um - 3 nun aufweisen. Es empfiehlt sich insbesondere die Verwendung eines Polyurethan-Elastomers (PU), von Polypropylen (PP) und/oder von Polyester (PET) für die Folie.

Die Abstandhalter sollten so im Abstand voneinander zwischen der Trägerschale und der Folie angeordnet sein, daß die Resonanzkammern jeweils von der Trägerschale am einen Ende und der Folie am anderen Ende abgeschlossen sind. Für besondere Fälle kann es zweckmäßig sein, die Folie zu den Resonanzkammern hin mit Durchbrechungen zu versehen; auch die Trägerschale kann Durchbrechungen aufweisen.

Sehr einfache Abstandhalter werden durch steg- oder plattenförmige Stützen gebildet, welche sich zwischen dem Trägerkörper und der Folie hinziehen und im wesentlichen im rechten Winkel zu diesen angeordnet sind; die Abstandhalter können auch unter davon abweichenden Winkeln zu diesen Aggregaten des Schallabsorbers verlaufen, falls dies aus räumlichen Gründen beispielsweise zur Beherbergung von anderen Bauelementen, wie elektrischen Bauteilen, oder zu Resonanzzwecken zweckmäßig ist.

Nach einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung bestehen die Abstandhalter aus einem Schaumstoff aus Polyurethan-Elastomer (PU) oder aus einem PET-(Polyester)-Vlies; in diesem Fall tragen die Abstandhalter selbst zur Schallabsorption bei in Form einer Kombination des "Folienabsorbers" nach der Erfindung und von "Dammstoffabsorbern" nach dem Stand der Technik. Durch diese Kombination lassen sich bestimmte Frequenzspektren der Schallabsorption gewissermaßen "maßschneidern".

Nach einer anderen bevorzugten Ausbildung der Erfindung bestehen die Abstandhalter aus tiefgezogenem Material, das insbesondere aus dem gleichen Werkstoff wie entweder die Folie oder die Trägerschale besteht. Ist das tiefgezogene Material selbst als Kammerresonator oder durch Einbringen von Öffnungen

als Helmholtzresonator wirksam, ergibt sich eine Kombination des Folienabsorbers mit diesen Absorbertypen· Insbesondere beim Helmholtzresonator erfolgt zudem ein Schutz der Kammer vor Verschmutzung (vgl. Fig. 3). Werden durch den Tiefziehprozeß aus dem Material Kammern erzeugt, welche, wie bekannt, durch Variation der Kammerabmessungen ebenfalls als Resonanzabsorber wirksam sind, so entsteht eine Kombination aus Kammer und Folienabsorber. So empfiehlt es sich, den tiefgezogenen Abstandhalter mit der Folie zu vereinen und diese Baugruppe in die Trägeschale einzusetzen, um mit dieser die integrierte Baueinheit des Schallabsorbers zu bilden. Es empfiehlt sich, den Rand der Folie am Rand der Trägerschale zu befestigen, insbesondere festzukleben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung näher beschrieben, dabei zeigen

Figur 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Schallabsorber mit plattenförmigen Abstandhaltern;

Figur 2 einen entsprechenden schematischen Querschnitt durch den Schallabsorber mit Schaumstoff als Abstandhaltern;

Figur 3 eine schematische Ansicht einer alternativen Ausbildung der Erfindung, bei der die Abstandhalter miteinander dadurch verbunden sind, daß sie zu einem tiefgezogenen Bauteil gehören.

Gemäß Figur 1 ist die Trägerschale 1 wannenförmig ausgebildet; sie besteht z.B. aus GMT und ist im Tief ziehverfahren vorfabriziert. Von der Innenseite Ib der Trägerschale 1 ziehen sich plattenförmige Abstandhalter 3 im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Trägerschale 1 bis zu derjenigen Stelle hin, an der

sie zur Abstützung der darübergespannten Folie 2 dienen. Die Folie 2 ist am Rand mit dem Rand la der Trägerschale 1 verklebt. Dabei ist die Folie 2 straff gespannt. Zwischen der Trägerschale 1 und der Folie 2 werden Resonanzkammern 4 gebildet. Die Folie besteht z.B. aus Polypropylen, während die Abstandhalter 3 aus dem gleichen Material wie die Trägerschale 1 bestehen und mit dieser auch einstückig beispielsweise im Spritzpreßverfahren hergestellt sein können.

Gemäß Figur 2 ist die Trägerschale 1 z.B. aus GMT hergestellt und im Preßverfahren in die hier gezeigte Schalenform gebracht. Im Abstand voneinander sind an der Innenseite Ib der Trägerschale 1 Abstandhalter 3 in Form von Schaumstoffstreifen aus Polyurethan-Elastomer und/oder Polyestervlies eingebracht. Deren Breite ist wesentlich kleiner als deren Abstand, damit sich die Resonanzkammern 4 zwischen der Trägerschale 1 und der über die Abstandhalter 3 und den Rand la der Trägerschale 1 gespannten Folie 2 bilden.

Gemäß Figur 3 ist die Trägerschale 1 ein tiefgezogenes wannenförmiges Bauteil z.B. aus GMT. An der Innenseite Ib sind die Spitzen 3a der Abstandhalter 3 angesetzt, welche dadurch miteinander verbunden sind, daß sie einen tiefgezogenen Bauteil aus insbesondere Polypropylen bilden.

An der den Spitzen 3a der Abstandhalter 3 abgewandten Seite ist die Folie 2 entlanggezogen. Bei dieser Ausbildung der Erfindung werden die Resonanzkammern 4 an der der Trägerschale 1 abgewandten Seite nicht nur durch die Folie 2, sondern auch durch die die Abstandhalter 3 verbindenden Stege 3b abgedeckt. Durch Einbringen von Öffnungen 4b in die verbindenden Stege 3b lassen sich Helmholtz-Resonatoren erzeugen. Die Öffnungen 4b werden von der Folie 2 überdeckt und somit sind die Re-

sonanzkammern 4 gegen Verschmutzung geschützt. Sofern die Folie 2 und die Abstandhalter 3 nicht aus dem gleichen Material, wie Polypropylen (PP)/ hergestellt sind, was die Entsorgung
begünstigt, kann duch Wahl eines anderen Materials bzw. durch Variation der Materialdicke der Massenbelag noch besser auf
die gewünschte Resonanzfrequenz angepaßt werden. Bei Verwendung gleichen Materials kann die bessere Rosonanzfrequenzanpassung durch Variation der Materialdicke erzielt werden. Innerhalb der Abstandhalter 3 werden weitere Kammern 4a gebildet, die lediglich durch die Folie 2 nach der einen Seite abgedeckt sind und dadurch als Folienresonator wirken können.

Claims

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Hans-Jürgen Müller Gerhard D. Schupfner Hans-Peter Gauger Telefon: +49-89-29 89 91 Postfach 101161 Patentanwälte Telefax: +49-89-2 28 94 98 Maximilianstraße 6 European Patent Attorneys Telegramm/cable: D-80085 München Mandataires en brevets europeens MAXIMARK MÜNCHEN ;

M. Faist GmbH & Co. KG 6483. GM-DE HJM/S&zgr;

ANSPRUCHSFAS SUNG

1. Schallabsorber zum Absorbieren von akustischen Schallwellen mit einem Trägerkörper und einer Folie, die Abstandhalter weitgehend im Abstand vom Trägerkörper halten, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper als schalen- bzw. wannenartige Trägerschale (1) geformt ist und daß Abstandhalter (3) derart ausgebildet und angeordnet sind, daß zwischen der Folie (2) und der Trägerschale (1) mehrere gasgefüllte Resonanzkammern (4) gebildet sind.
2. Schallabsorber nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Resonanzfrequenz (f) von Resonanzkammern (4) in Bezug auf den Massenbelag (m') der Folien (1) und auf die flächenbezogene Steifigkeit (s') des Gasvolumens innerhalb von Resonanzkammern {4) wie folgt gewählt ist: f =A &Tgr; s'/m'
3. Schallabsorber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Resonanzkammern (4) auf unterschiedliche Resonanz-

— 2 —

frequenzen abgestimmt sind.
4. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (2) aus einer 0,01 - 3 mm dünnen PU-(Polyurethan-Elastomer ), PET-(Polyester) oder PP-(Polypropylen) Schicht besteht.
5. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (3) aus PU-Schaum bestehen.
6. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (3) aus PET-Vlies bestehen.
7. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (3) aus tiefgezogenem Polypropylen bestehen.
8. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (3) mit der Folie (2) einstückig ausgebildet sind.
9. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhalter (3) mit der Trägerschale (1) einstückig ausgebildet sind.
10. Schallabsorber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Folie (2) am Rand (la) der Trägerschale (1) befestigt ist.