EP1721310A1 - Akustischer absorber - Google Patents

Akustischer absorber

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Publication number
EP1721310A1
EP1721310A1 EP05729827A EP05729827A EP1721310A1 EP 1721310 A1 EP1721310 A1 EP 1721310A1 EP 05729827 A EP05729827 A EP 05729827A EP 05729827 A EP05729827 A EP 05729827A EP 1721310 A1 EP1721310 A1 EP 1721310A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
core
acoustic absorber
bores
cover layer
absorber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05729827A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Borne
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valmet Automotive Oy
Original Assignee
Wilhelm Karmann GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wilhelm Karmann GmbH filed Critical Wilhelm Karmann GmbH
Publication of EP1721310A1 publication Critical patent/EP1721310A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/172—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects

Definitions

  • the invention relates to a device which can be used as an acoustic absorber for damping sound waves, in particular for use in motor vehicles.
  • Nonwovens or foams are currently used as acoustic absorbers, which are on an acoustically non-absorbent carrier, e.g. a carrier made of sheet metal or plastic.
  • a disadvantage of these known acoustic absorbers is that there is a relatively high production outlay because the combination with a support is always required.
  • a device for damping sound waves that is to say the acoustic absorber
  • the cover layer has bores or holes of any contour that extend into the Core enough.
  • Such an acoustic absorber is preferred - but not exclusively - for use in the motor vehicle sector to reduce the there numerous undesirable noises, for example from the chassis or the drive.
  • the invention is based on the knowledge that an oscillating air mass in front of an air volume reactively dampens the causal air movement and that, as a result of the superimposition of the sound waves, extinctions result that an observer perceives as absorption of the sound.
  • a known carrier material which, for reasons of weight, has a cardboard core with a honeycomb structure is provided with holes or bores which extend into this core, ie into the area of the honeycomb. This makes the honeycombs effective for sound absorption. With a large number of such bores in the surface of the carrier material, sound absorption can be achieved which exceeds the absorption properties of the previous, at least two-part absorbers.
  • the advantage of the invention is that the acoustic absorber is in one piece and, in its one-piece design, combines the function of both the acoustic absorber and the previously additionally required carrier. This results in manufacturing Simplifications, because when installing such an acoustic absorber, only a part has to be attached to the motor vehicle, which is also easy to handle due to its rigid structure and its light weight.
  • a core which has a honeycomb structure, so that the cavities of the core are formed by the individual honeycombs.
  • Such a core can be produced particularly easily if a sandwich structure consisting of cardboard in a honeycomb structure, that is to say a honeycomb structure that results from a large number of corrugated cardboard layers or the like, is used as the core.
  • the latter has a cover layer which comprises glass fiber and a PU material which connects the cover layer to the core in a cohesive manner.
  • the combination of core and cover layer, especially the material connection, is an optimal workpiece in terms of weight on the one hand and stability on the other.
  • the acoustic absorber can be manufactured in almost any desired shape, taking special contours into account if necessary. be done. Due to special surface contours, it is possible for such an absorber to be fitted precisely into certain recesses and cavities in a motor vehicle body, for example inside a motor vehicle door, below the bonnet.
  • the acoustic absorber can support the stability of the body at such points or serve as an assembly support for, for example, window regulators including drive. Due to its stability, especially due to the fact that the absorber forms a self-supporting component, it can also be used instead of carriers previously used in motor vehicles such as hat racks, door panels, spare wheel wells, cargo space covers, convertible top compartment covers or instead of many to separate individual sections of the vehicle, such as the passenger compartment and trunk, used elements are used.
  • the absorber is used in a convertible as a horizontal separation between a space for the covered convertible top and the trunk.
  • the absorber surface is used to dampen the rolling noise.
  • acoustic absorbers opens up when used as the basis for vehicle roofs, in particular movable vehicle roofs.
  • retractable hardtops consist of individual segments which are folded or pushed together when the roof is removed.
  • the bores are regularly or stochastically evenly distributed over the surface of the cover layer.
  • holes with different diameters or holes with different surfaces are provided in the surface of the acoustic absorber.
  • the bores, each with the same diameter are regularly or stochastically distributed over the surface of the cover layer.
  • the entirety of the bores, each with the same diameter contributes to the absorption of noise at frequencies in the vicinity of a frequency which is maximally absorbed by the respective bore and the cavity below it.
  • the acoustic absorber is not only limited to the automotive sector. An application in their vehicles, for example rail vehicles or aircraft, are also possible. It is also conceivable to use it in the field of building acoustics, for example as a ceiling or wall absorber or as base material for variable partitions in office rooms, acoustic event rooms and the like. Finally, it can also make sense to use it, for example, in furniture, for example when it is a matter of specifically dampening certain interfering noises in living rooms, for example from air conditioning or ventilation systems.
  • the surface of the absorber with the holes has an acoustically transparent cover fleece, so that the visual appearance of the vehicle part, which is produced on the basis of such an absorber, is not impaired by the visible openings. This comes for all visible vehicle parts, e.g. the segments of the vehicle roof described. Depending on the flow resistance of the cover fleece, the absorber effect can also be increased.
  • 1 is a schematic perspective view of an acoustic absorber with a core having cavities
  • 2 shows a hole pattern resulting from a totality of holes drilled in a surface of the absorber
  • Fig. 3 is a schematic representation of a cavity in the absorber with a bore that connects the cavity through the bore with the ambient air.
  • the acoustic absorber 10 hereinafter only referred to briefly as absorber 10, comprises a core 11 made of a material 12 having cavities.
  • the core 11 is a honeycomb material 13, e.g. Cardboard with a honeycomb structure.
  • the cavities 12 can be seen in the illustration only in the form of individual honeycombs 14 which are cut in each case.
  • the core 11 has a top and bottom layers 15, 16, respectively.
  • the or each cover layer 15, 16 is a glass fiber layer or the like which, together with a PU material, is bonded to a rigid layer on the one hand in a manner known per se and on the other hand to the core 11.
  • a component results which, due to its layered structure (lower cover layer 15, core 11, upper cover layer 16), is also referred to as a sandwich component or as a sandwich panel.
  • the cover layers 15, 16 and their integral connection with the core 11 result in a light weight and, moreover, in terms of bending stiffness, breaking strength and puncture resistance.
  • Extremely resilient component For use in the automotive sector, it is common for the cover layers 15, 16 to surround the core 11 on all sides, that is to say also in the region of any side surfaces (not shown).
  • the component becomes an acoustic absorber 10 due to bores 17 which are made in at least one of the cover layers 15, 16. So that the acoustic absorber 10 can be effectively used for sound absorption, the surface of the respective cover layer 16 has a large number of such bores 17, which e.g. are evenly or stochastically distributed.
  • FIG. 2 shows the surface of a section of a cover layer 16 of the acoustic absorber 10 provided with bores 17 according to the invention. It can be seen that the surface of the cover layer 16 has the bores 17 in a regular distribution. Due to the cavities 12 (the honeycomb 14) contained in the core 11, when a bore hits such a cavity 12, a volume accessible from the outside due to the respective bore 17 results, the vibrating air column of which is excited by the impinging sound waves and significantly dampens the impinging sound waves.
  • the surface of the cover layer 16 has bores 17 with different diameters. Bores 17 with four different diameters are shown as examples.
  • Diameter of the bores 17 (hereinafter with the shape symbol r) is based on the wavelength of the sound waves to be absorbed according to the following mathematical relationship, where V for the volume of the cavity 12 opened by the respective bore 17, / for the thickness of the cover layer 16, that is to say for the “depth” of the bore 17, c for the speed of sound and / or ( ⁇ for that of the cavity 12 with the maximum sound wave frequency absorbed by the parameters defined by parameters V, l and r.
  • FIG 3 shows, in a sectional illustration of the absorber 10, a single cavity 12, that is to say, for example, a single honeycomb 14 which, through a bore 17 through the upper cover layer 16, is connected to the volume of the ambient air.
  • the sound waves stimulate the air volume in the cavity 12 to vibrate and are completely or partially extinguished by the interaction with this vibration, so that a ne absorption of the sound waves takes place, especially those sound waves in which the respective cavity 12 ensures maximum absorption due to the volume V and the diameter r of the bore 17.
  • an acoustic absorber 10 In practical tests with an acoustic absorber 10 according to the invention, its excellent absorption properties for sound waves have been shown. When used in the motor vehicle sector, undesirable noises essentially arise from the chassis, the drive and from current and wind noises. Such noises and the associated frequency spectrum can be recorded.
  • the acoustic absorber 10 can be optimally designed on the basis of this information. With a fixed thickness of the absorber 10, that is essentially with a fixed thickness of the core 11, the diameters of the individual bores 17 can be matched to the wavelengths of the noise to be absorbed.
  • the thickness of the core 11 is frequently fixed on the basis of predetermined load properties of the absorber 10 on account of its self-supporting property, so that an adaptation of the diameter of the bores 17 is the preferred parameter for matching the absorber 10 to the interference noises.
  • An adjustment of the volume V of the cavities through a changed honeycomb structure or through a change in the thickness of the core 11 can be considered, for example, for optimizations or if a hole pattern (all of the bores 17) results without changing the thickness of the core 11, which only occurs under uneconomical conditions can be established.
  • the number of different diameters of the individual bores 17 also results from the data of the interfering noises.
  • An acoustic absorber 10 is specified which is based on a self-supporting sandwich panel with a core 11 having cavities 12, the core being covered on all sides by a cover layer 15, 16 which consists of a glass fiber material and which is integrally bonded to the core PU material is connected, is surrounded, so that there is an extremely stable plate, which has on one surface, that is in one of the cover layers 15, 16, a plurality of bores 17, each of which has at least individual cavities 12 in the core 11 with the Connect volumes of the ambient air so that sound waves from noise can penetrate them and be absorbed there.
  • the diameter of the bores 17 can be matched to the frequencies of the sound waves to be absorbed, so that a targeted damping of the noise, namely in a frequency range of the noise that can be selected by the diameter of the bores 17, is possible.
  • the Absorber is therefore suitable for frequency-selective damping of the sound pressure level of the background noise.
  • the absorber can also have bores 17 with different diameters, each group of bores 17 with the same diameter damping a frequency range of the noise. Due to its stability, the absorber can replace the absorbers previously used and their respective carriers. In addition to simplifying production, this leads to cost and weight savings.

Abstract

Es wird ein akustischer Absorber (10) mit einem Kern (11) aus einem Hohlräume (12) aufweisenden Material, wobei der Kern (11) zumindest eine Deckschicht (15, 16) aufweist, angegeben, dessen die Deckschicht (15, 16) Bohrungen (17) aufweist, die bis in den Kern (11) reichen.

Description

Akustischer Absorber
Die Erfindung betrifft eine als akustischer Absorber verwendbare Vorrichtung zur Dämpfung von Schallwellen, insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen.
Als akustische Absorber werden derzeit Vlies- oder Schaumstoffe verwendet, die auf einem akustisch nicht absorbierenden Träger, also z.B. einem aus Blech oder Kunststoff gefertigten Träger, befestigt sind.
Nachteilig bei diesen bekannten akustischen Absorbern ist jedoch, dass sich ein relativ hoher Fertigungsauf- wand ergibt, weil stets die Kombination mit einem Träger erforderlich ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen akustischen Absorber anzugeben, bei dem der o.g. Nachteil reduziert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dazu ist bei einer Vorrichtung zur Dämpfung von Schallwellen, also dem akustischen Ab- sorber, mit einem Kern aus einem Hohlräume aufweisenden Material, wobei der Kern zumindest eine Deckschicht aufweist, vorgesehen, dass die Deckschicht Bohrungen oder Löcher beliebiger Kontur aufweist, die bis in den Kern reichen. Ein solcher akustischer Absorber ist be- vorzugt - aber nicht ausschließlich - für die Verwendung im Kraftfahrzeugbereich zur Verminderung der dort zahlreich auftretenden unerwünschten Störgeräusche, z.B. ausgehend vom Fahrwerk oder vom Antrieb, vorgesehen.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass eine schwingende Luftmasse vor einem Luftvolumen die ursächliche Luftbewegung reaktiv bedämpft und sich so durch auftretende Überlagerungen der Schallwellen Auslöschungen ergeben, die ein Beobachter als Absorption des Schalls wahrnimmt. Gemäß der Erfindung wird ein bekanntes Trägermaterial, das aus Gewichtsgründen einen Kern aus Pappe mit einer Wabenstruktur aufweist, mit Löchern oder Bohrungen versehen, die in diesen Kern, also bis in den Bereich der Waben hineinreichen. Damit werden die Waben zur Schallabsorption wirksam. Mit einer Vielzahl solcher Bohrungen in der Oberfläche des Trägermaterials lässt sich eine Schallabsorption erreichen, die die Absorptionseigenschaften der bisherigen, zumindest zweiteiligen Absorber, übertrifft. Jeder Hohlraum im Kern des Absorbers bildet zusammen mit der sie zum Volumen der Umgebungsluft öffnenden Bohrung einen akustischen Resonator, in dem dem aufgrund eindringender Schallwellen schwingenden Luftvolumen Energie entzogen wird. Dieser Energieentzug macht sich als Schallabsorption bemerkbar.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der akustische Absorber einstückig ist und in seiner einstük- kigen Ausführung die Funktion sowohl des akustischen Absorbers als auch des früher zusätzlich erforderlichen Trägers vereinigt. Daraus ergeben sich Fertigungsver- einfachungen, denn bei der Montage eines solchen akustischen Absorbers ist nur ein Teil im Kraftfahrzeug anzubringen, das noch dazu aufgrund seiner starren Struktur und augrund seines geringen Gewichts leicht zu handhaben ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Aufgrund der leichten Herstellbarkeit und der günstigen Stabilitätseigenschaften ist ein Kern vorgesehen, der eine Wabenstruktur aufweist, so dass die Hohlräume des Kerns durch die einzelnen Waben gebildet werden.
Ein solcher Kern lässt sich besonders einfach fertigen, wenn als Kern eine aus Pappe in einer Wabenstruktur bestehende Sandwichstruktur, also gewissermaßen eine Wabenstruktur die sich aufgrund einer Vielzahl von Well- pappschichten oder dergleichen ergibt, verwendet wird.
Zur Gewährleistung der gewünschten statischen und mechanischen Eigenschaften, speziell im Hinblick auf die gewünschte Stabilität des akustischen Absorbers weist dieser eine Deckschicht auf, die Glasfaser und ein PU- Material umfasst, welches die Deckschicht Stoffschlüssig mit dem Kern verbindet. Die Kombination aus Kern und Deckschicht, speziell die Stoffschlüssige Verbindung, ist im Hinblick auf Gewicht einerseits und Stabilität andererseits ein optimales Werkstück. Der akusti- sehe Absorber kann in nahezu jeder gewünschten Form, ggf. unter Berücksichtigung spezieller Konturen, gefer- tigt werden. Aufgrund besonderer Oberflächenkonturen ist es möglich, dass ein solcher Absorber passgenau in bestimmte Ausnehmungen und Hohlräume einer Kraftfahrzeugkarosserie, z.B. im Innern einer Kraftfahrzeugtür, unterhalb der Motorhaube, eingepasst wird. Aufgrund der Stabilität kann der akustische Absorber an solchen Stellen die Stabilität der Karosserie unterstützen oder als Aggregateträger für z.B. Fensterheber incl .Antrieb dienen . Aufgrund seiner Stabilität, speziell aufgrund der Tatsache, dass der Absorber ein selbsttragendes Bauteil bildet, kann er aber auch anstelle bisher im Kraftfahrzeug verwendeter Träger wie z.B. Hutablage, Türverkleidung, Reserveradmulde, Laderaumabdeckung, Verdeckkastendeckel oder anstelle vieler zur Trennung einzelner Abschnitte des Fahrzeugs, wie Fahrgastraum und Kofferraum, verwendeter Elemente verwendet werden.
Als konkretes Einsatzbeispiel wird der Absorber in einem Cabriolet als horizontale Trennung zwischen einem Raum für das zurückgelegte Verdeck und dem Kofferraum eingesetzt. Die Absorberfläche wird zur Dämpfung des Rollgeräusches verwendet.
Schließlich eröffnet sich ein Einsatzfeld für solche akustischen Absorber bei der Verwendung als Basis für Fahrzeugdächer, insbesondere bewegliche Fahrzeugdächer. Bei beweglichen Fahrzeugdächern sind sog. retractable Hardtops bekannt, die aus einzelnen Segmenten bestehen, die beim Entfernen des Dachs zusammengelegt oder zusa - men geschoben werden. Bei Verwendung des akustischen Absorbers gemäß der Erfindung als Basis für solche Dachsegmente ergibt sich ein besonders leichtes und gleichzeitig stabiles Dach, so dass die Anforderungen an die Mechanik zu dessen Bewegung sinken, das gleichzeitig zur Reduktion störender Umgebungsgeräusche im Fahrgastraum beträgt, wenn die im Absorber vorgesehenen Bohrungen zur Fahrzeuginnenseite offen sind.
Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Schallabsorption ist bevorzugt vorgesehen, dass die Bohrungen über die Oberfläche der Deckschicht regelmäßig oder stochastisch gleichmäßig verteilt sind.
Zur Absorption von Störgeräuschen in einem breiten Frequenzband oder zur selektiven Absorption von Störgeräu- sehen bestimmter Frequenz sind in der Oberfläche des akustischen Absorbers Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern oder Löchern mit unterschiedlichen Flächen vorgesehen. Insbesondere sind dabei die Bohrungen mit untereinander jeweils gleichem Durchmesser regelmäßig oder stochastisch über die Oberfläche der Deckschicht verteilt. Die Gesamtheit der Bohrungen mit jeweils gleichem Durchmesser trägt zur Absorption von Störgeräuschen mit Frequenzen in der Umgebung einer von der jeweiligen Bohrung und dem darunter liegenden Hohlraum maximal absorbierten Frequenz bei. Durch geeignete Wahl des Bohrungsdurchmessers ist damit eine selektive Absorption bestimmter Frequenzbereiche des Störgeräusches möglich.
Der Einsatz des akustischen Absorbers ist nicht nur auf den Kraftfahrzeugbereich beschränkt. Ein Einsatz in an- deren Fahrzeugen, z.B. Schienenfahrzeugen oder Flugzeugen ist genauso möglich. Denkbar ist darüber hinaus auch ein Einsatz im Bereich der Bauakustik, etwa als Decken- oder Wandabsorber oder als Basismaterial für variable Trennwände in Büroräumen, akustischen Veranstaltungsräumen und dergleichen. Schließlich kann auch ein Einsatz z.B. bei Möbeln sinnvoll sein, wenn es z.B. darum geht, in Wohnräumen bestimmte Störgeräusche, etwa von Klima- oder Lüftungsanlagen, gezielt zu bedampfen.
Je nach Anwendungsfall ist vorgesehen, dass die Oberfläche des Absorbers mit den Bohrungen ein akustisch transparentes Abdeckvlies aufweist, so dass die optische Anmutung des Fahrzeugteils, das auf Basis eines solchen Absorbers hergestellt ist, nicht durch die sichtbaren Öffnungen beeinträchtigt wird. Dies kommt für alle sichtbaren Fahrzeugteile, z.B. die beschriebenen Segmente des Fahrzeugdachs in Betracht . Abhängig vom Strömungswiderstand des Abdeckvlieses kann die Ab- sorberwirkung zusätzlich verstärkt werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Darin zeigen
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines akustischen Absorbers mit einem Hohlräume aufweisenden Kern, Fig. 2 ein sich aus einer Gesamtheit von in eine Oberfläche des Absorbers eingebrachten Bohrungen ergebendes Lochbild und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Hohlraums im Absorber mit einer Bohrung, die den Hohlraum über die Bohrung mit der Umgebungsluft verbindet.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ab- Schnitts eines akustischen Absorbers 10 gemäß der Erfindung. Der akustische Absorber 10, im Folgenden kurz nur als Absorber 10 bezeichnet, umfasst einen Kern 11 aus einem Hohlräume 12 aufweisenden Material. In der dargestellten Ausführungsform ist der Kern 11 ein Wa- benmaterial 13, z.B. Pappe mit einer Wabenstruktur. Die Hohlräume 12 sind in der Darstellung nur in Form einzelner jeweils angeschnittener Waben 14 erkennbar.
Der Kern 11 weist jeweils eine unten und oben liegende Deckschicht 15, 16 auf. Bei der oder jeder Deckschicht 15, 16 handelt es sich um eine Glasfaserschicht oder dergleichen, die zusammen mit einem PU-Material in an sich bekannter Weise einerseits selbst zu einer starren Schicht und anderseits mit dem Kern 11 verbunden wird. Insgesamt ergibt sich ein Bauteil, das aufgrund seiner geschichteten Struktur (untere Deckschicht 15, Kern 11, obere Deckschicht 16) auch als Sandwichbauteil oder als Sandwichplatte bezeichnet wird. Durch die Deckschichten 15, 16 und deren stoffschlüssige Verbindung mit dem Kern 11 ergibt sich ein leichtes und zudem im Hinblick auf Biegesteifigkeit, Bruchfestigkeit und Durchstoßfe- stigkeit extrem belastbares Bauteil. Zur Verwendung im Automobilbereich ist es üblich, dass die Deckschichten 15, 16 den Kern 11 allseitig, also auch im Bereich etwaiger Seitenflächen, umschließen (nicht dargestellt) .
Das Bauteil (die Sandwichplatte) wird zu einem akustischen Absorber 10 aufgrund von Bohrungen 17, die in mindestens eine der Deckschichten 15, 16 eingebracht sind. Damit der akustische Absorber 10 wirksam zur Schallabsorption verwendbar ist, weist die Oberfläche der jeweiligen Deckschicht 16 eine Vielzahl solcher Bohrungen 17 auf, die über die jeweilige Fläche z.B. gleichmäßig oder stochastisch verteilt sind.
Fig. 2 zeigt die Oberfläche eines Abschnitts einer mit Bohrungen 17 versehenen Deckschicht 16 des akustischen Absorbers 10 gemäß der Erfindung. Man erkennt, dass die Oberfläche der Deckschicht 16 die Bohrungen 17 in regelmäßiger Verteilung aufweist. Aufgrund der im Kern 11 enthaltenen Hohlräume 12 (der Waben 14) ergibt sich, wenn eine Bohrung einen solchen Hohlraum 12 trifft, ein aufgrund der jeweiligen Bohrung 17 von aussen zugängliches Volumen, dessen durch die auftreffenden Schallwellen angeregte schwingende Luftsäule die auftreffenden Schallwellen erheblich bedämpft.
Die Oberfläche der Deckschicht 16 weist, wie in Fig. 2 eindeutig erkennbar, Bohrungen 17 mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Beispielhaft dargestellt sind Bohrun- gen 17 mit vier unterschiedlichen Durchmessern. Der
Durchmesser der Bohrungen 17 (nachfolgend mit dem For- elzeichen r bezeichnet) ist auf die Wellenlänge der zu absorbierenden Schallwellen nach dem folgenden mathematischen Zusammenhang abgestellt, wobei V für das Volumen des durch die jeweilige Bohrung 17 geöffneten Hohlraums 12, / für die Stärke der Deckschicht 16, also für die "Tiefe" der Bohrung 17, c für die Schallgeschwindigkeit und / bzw. (ϋ für die von dem Hohlraum 12 mit der durch die Parameter V, l und r fest- gelegten Geometrie maximal absorbierten Schallwellenfrequenz steht.
Die Absorptionswirkung für diese Frequenz hängt dabei maßgeblich vom Volumen V des Hohlraums 12 ab, wie an- hand des zugehörigen formelmäßigen Zusammenhangs ersichtlich ist, wobei Q die Resonanzgüte bezeichnet. Je höher die Güte Q, umso besser wird die Frequenz ω selektiv bedämpft.
Fig. 3 zeigt dazu in einer Schnittdarstellung des Absorbers 10 einen einzelnen Hohlraum 12, also z.B. eine einzelne Wabe 14, die durch eine Bohrung 17 durch die obere Deckschicht 16 Verbindung mit dem Volumen der Um- gebungsluft hat. Durch die Bohrung 17 regen die Schallwellen das Luftvolumen im Hohlraum 12 zu Schwingungen an und werden durch die Wechselwirkung mit dieser Schwingung ganz oder teilweise ausgelöscht, so dass ei- ne Absorption der Schallwellen stattfindet, speziell von solchen Schallwellen, bei denen der jeweilige Hohlraum 12 aufgrund des Volumens V und des Durchmessers r der Bohrung 17 für eine maximale Absorption sorgt.
In praktischen Versuchen mit einem erfindungsgemäßen akustischen Absorber 10 haben sich dessen hervorragende Absorptionseigenschaften für Schallwellen gezeigt. Beim Einsatz im Kraftfahrzeugbereich kommt es zu unerwünsch- ten Geräuschen im Wesentlichen durch das Fahrwerk, den Antrieb und durch Strömungs- und Windgeräusche. Solche Geräusche und das zugehörige Frequenzspektrum können erfasst werden. Anhand dieser Informationen kann der akustische Absorber 10 optimal ausgelegt werden. Bei feststehender Stärke des Absorbers 10, also im Wesentlichen bei feststehender Dicke des Kerns 11, können die Durchmesser der einzelnen Bohrungen 17 auf die zu absorbierenden Wellenlängen der Störgeräusche abgestimmt werden. Die Dicke des Kerns 11 steht häufig aufgrund vorgegebener Belastungseigenschaften des Absorbers 10 aufgrund seiner selbsttragenden Eigenschaft fest, so dass eine Anpassung der Durchmesser der Bohrungen 17 der bevorzugte Parameter zur Abstimmung des Absorbers 10 auf die Störgeräusche ist. Eine Anpassung des Volu- mens V der Hohlräume durch eine veränderte Wabenstruktur oder durch Veränderung der Dicke des Kerns 11 kommt z.B. für Optimierungen in Betracht oder wenn sich ohne Veränderung der Dicke des Kerns 11 ein Lochbild (Gesamtheit der Bohrungen 17) ergibt, das nur unter un- wirtschaftlichen Bedingungen herstellbar ist. Aus den Daten der Störgeräusche ergibt sich auch die Anzahl unterschiedlicher Durchmesser der einzelnen Bohrungen 17. In praktischen Versuchen hat sich herausgestellt, dass ein Lochbild mit Bohrungen 17 mit vier unterschiedlichen Durchmessern, konkret mit Durchmessern von 1,5mm, 2,0mm, 2,5mm und 3,0mm, zu einer Absorption der Störgeräusche führt, die über der Absorption bisher verwendeter akustischer Absorber in Form von Vliesoder Schaumstoff auf einem Trägermaterial liegt.
Damit lässt sich die Erfindung kurz wie folgt darstellen:
Es wird ein akustischer Absorber 10 angegeben, der auf einer selbsttragenden Sandwichplatte mit einem Hohlräu- me 12 aufweisenden Kern 11 basiert, wobei der Kern allseitig von einer Deckschicht 15, 16, die aus einem Glasfasermaterial besteht, die mit dem Kern stoff- schlüssig durch ein PU-Material verbunden wird, umgeben ist, so dass sich eine äußerst stabile Platte ergibt, die auf einer Oberfläche, also in einer der Deckschichten 15, 16, eine Vielzahl von Bohrungen 17 aufweist, die jeweils zumindest einzelne Hohlräume 12 im Kern 11 mit dem Volumen der Umgebungsluft verbinden, so dass Schallwellen von Störgeräuschen in diese Eindringen können und dort absorbiert werden. Der Durchmesser der Bohrungen 17 kann auf die Frequenzen der zu absorbierenden Schallwellen abgestimmt werden, so dass eine gezielte Dämpfung des Störgeräusches, nämlich in einem durch den Durchmesser der Bohrungen 17 auswählbaren Frequenzbereich des Störgeräusches, möglich ist. Der Absorber ist also für eine frequenzselektive Dämpfung des Schalldruckpegels des Störgeräusches geeignet. Je nach Charakteristik des Störgeräusches kann der Absorber auch Bohrungen 17 mit jeweils unterschiedlichem Durchmesser aufweisen, wobei jede Gruppe von Bohrungen 17 mit gleichem Durchmesser einen Frequenzbereich des Störgeräusches dämpft. Der Absorber kann aufgrund seiner Stabilität die bisher verwendeten Absorber sowie deren jeweilige Träger ersetzen. Dies führt neben ei- ner Fertigungs ereinfachung zu einer Kosten- und Gewichtsersparnis .
Bezugszeichenliste
10 akustischer Absorber
11 Kern
12 Hohlraum
13 Wabenmaterial
14 Wabe
15 (untere) Deckschicht
16 (obere) Deckschicht
17 Bohrung

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Dämpfung von Schallwellen, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, - akustischer Absorber (10) - mit einem Kern (11) aus einem Hohl- räume (12) aufweisenden Material, wobei der Kern (11) zumindest eine Deckschicht (15, 16) aufweist und wobei die Deckschicht (15, 16) Bohrungen (17) oder Löcher beliebiger Kontur aufweist, die bis in den Kern (11) reichen.
2. Akustischer Absorber nach Anspruch 1, wobei der Kern (11) eine Wabenstruktur aufweist, so dass die Hohlräume (12) des Kerns (11) durch die einzelnen Waben (14) gebildet werden.
3. Akustischer Absorber nach Anspruch 2, wobei sich die Wabenstruktur aufgrund einer Vielzahl von Wellpappschichten ergibt.
4. Akustischer Absorber nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 , wobei die oder jede Deckschicht (15, 16) Glasfaser und ein PU-Material umfasst, das die Deckschicht (15, 16) stoffschlüssig mit dem Kern (11) verbindet.
5. Akustischer Absorber nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, wobei die Bohrungen (17) über die Oberfläche der Deckschicht (15, 16) regelmäßig oder stochastisch verteilt sind.
6. Akustischer Absorber nach Anspruch 5, wobei Bohrungen (17) mit unterschiedlichen Durchmessern vorgesehen sind und wobei Bohrungen (17) mit untereinander gleichem Durchmesser regelmäßig oder stochastisch über die Oberfläche der Deckschicht (15, 16) verteilt sind.
7. Verwendung eines akustischen Absorbers (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Reduktion von Störgeräuschen in einem Kraftfahrzeug.
8. Verwendung eines akustischen Absorbers gemäß Anspruch 7 zur Abtrennung von Kofferraum und Fahrga- straum eines Kraftfahrzeugs oder zur Abtrennung von Kofferraum und Ablageraum für ein Verdeck oder Hardtop eines Kraftfahrzeuges.
9. Verwendung eines akustischen Absorbers gemäß Anspruch 7 als Segment in einem beweglichen Fahrzeugdach.
EP05729827A 2004-02-25 2005-02-11 Akustischer absorber Withdrawn EP1721310A1 (de)

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DE200410009080 DE102004009080B4 (de) 2004-02-25 2004-02-25 Akustischer Absorber
PCT/DE2005/000240 WO2005083676A1 (de) 2004-02-25 2005-02-11 Akustischer absorber

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EP1721310A1 true EP1721310A1 (de) 2006-11-15

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EP05729827A Withdrawn EP1721310A1 (de) 2004-02-25 2005-02-11 Akustischer absorber

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