Schallabsorber für den Motorraum
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schallabsorber für den Motorraum eines Fahrzeugs gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.
Moderne Fahrzeuge werden vermehrt mit einem akustisch wirksamen Unterboden ausgerüstet, und insbesondere mit Schallabsorbem für den Motorraum, im folgenden auch Motorraumabsorber genannt, versehen.
Vorrichtungen zur schalldämmenden Abschottung des Motorraums eines Fahrzeuges sind seit längerem bekannt. So beschreibt beispielsweise die DE 35 40 693 einen Flächenresonanzabsorber, welcher eine Absenkung des Schallpegels im Motorraum bewirkt. Leider erweist sich die Herstellung und Montage eines derartigen Flächenresonanzabsorbers als äusserst aufwendig und teuer.
In der JP 8226061 wird vorgeschlagen, einen akustisch wirksamen Unterboden zu schaffen, welcher aus einem steifen Trägermaterial, vorzugsweise aus einem wärmeformbaren Kunststoff, besteht. Dieses Trägermaterial ist mit einem thermoplastischen Faservlies verschmolzen. Dieses Bauteil wird vorzugsweise in Radkästen eingesetzt und weist ein beschränktes und nicht abstimmbares akustisches Absorptionsvermögen auf.
Ein anderer schallabsorbierender Fahrzeugunterboden ist beispielsweise aus der US- 2001/0008193 A1 bekannt. Bei diesem Aufbau ist eine steife, plattenartig geformte Trägerschicht vorgesehen, welche mehrere unterschiedlich geformte Kavitäten aufweist. Diese Kavitäten können mit einem schallabsorbierendem Schaum aus thermoplastischem Material mindestens teilweise gefüllt sein. Dieser Aufbau verwendet die akustischen Effekte bekannter Kammerabsorber, erweist sich aber ebenfalls als äusserst aufwendig in der Herstellung und kann nicht in einfacher Weise rezykliert werden.
Die heute bekannten schallabsorbierenden Unterbodenverkleidungen sind alle entweder nicht in einfacher Weise rezyklierbar, d.h. sind für die Entsorgung oder Wiederverwertung einem aufwendigen Trennprozess zu unterwerfen, oder weisen eine ungenügende akustische Wirksamkeit auf, d.h. absorbieren Schallenergie nur marginal oder nur in sehr begrenzten Frequenzbereichen. Insbesondere wirken die in einfacher Weise rezyklierbaren Unterböden als Schmalbandabsorber und lassen sich nicht in einfacher Weise abstimmen. Darüber hinaus lassen sich diese bekannten Absorber auch nicht in einfacher Weise am Fahrzeugboden montieren.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfach montierbaren Motorraumäbsorber zu schaffen, welcher in einfacher Weise rezyklierbar ist, vorteilhafterweise aus demselben Grundmaterial aufgebaut ist, und dessen Absorptionsvermögen einen weiten Frequenzbereich abdeckt und in einfacher Weise veränderbar ist, d.h. an die Gegebenheiten eines bestimmten Fahrzeugs in einfacher Weise anpassbar und abstimmbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem mehrlagigen Motorraumabsorber gelöst, welcher die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Dieser Motorraumabsorber weist im wesentlichen ein weniger verdichtetes Stützvlies und ein höher verdichtetes Deckvlies auf, welche Vliese vorzugsweise lose übereinander angeordnet sind und im wesentlichen aus Polypropylenfasern gefertigt sind. Diese Vliesanordnung ist in Deckfolien eingehüllt, welche vorteilhafterweise aus demselben Grundmaterial bestehen wie die Vliese. In einer anderen Ausführungsform sind diese Vliese nur von einer, direkt mit dem Unterboden wasserdicht verbundenen Deckfolie abgedeckt.
Zur Erzielung einer breitbandigen Absorption ist es wesentlich, dass das motorraumseitige Deckvlies höher verdichtet ist als das bodenseitige Stützvlies, um ein akustisches Feder- Masse-Verhalten zu bewirken. Erfindungsgemäss weist das motorraumseitige Deckvlies einen Luftströmungswiderstand von 300 bis 1200 Nsm"3 auf. Darüber hinaus lässt sich, durch die Wahl der Dicke der Deckfolie und durch die Wahl der Art des Kontaktes mit dem Deckvlies, das Absorptionsverhalten des gesamten Motorraumabsorbers in einfacher Weise abstimmen. Insbesondere kann die Deckfolie lose auf dem Deckvlies aufliegen oder mit diesem partiell verklebt sein.
Die erfindungsgemässe Materialwahl (Polypropylen) erlaubt es darüber hinaus, den Motorraumabsorber in einfacher Weise nur lokal zu verpressen, um beispielsweise Bereiche mit einer hohen Steifigkeit zu erzeugen, welche der direkten Befestigung des Absorbers am Motorraumboden dienen können. Durch eine bereichsweise unterschiedlich starke
Verpressung kann auch das akustische Verhalten des gesamten Motorraumabsorbers in einfacher Weise an die besonderen Gegebenheiten eines bestimmten Fahrzeugs angepasst und in gewünschter Weise optimiert werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Motorraumabsorbers weisen die Merkmale der vorliegenden Unteransprüche auf.
Insbesondere ist die Deckfolie entweder mit einer bodenseitig angeordneten, zweiten Deckfolie und/oder mit dem Motorraumboden direkt stoffschlüssig verbunden. Vorzugsweise weist das Deckvlies ein Flächengewicht Von 300 bis 1200 g/m2 und eine Dicke von 1 - 20 mm auf. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Deckvlies lose auf dem Stützvlies. Sowohl Deckvlies als auch Stützvlies umfassen im wesentlichen Polypropylenfasern. Die Deckfolien weisen bevorzugter Weise eine Dicke von 0.01 bis 2 mm auf. In einer Weiterbildung des erfindungsgemässen Schallabsorbers liegt die Deckfolie lose auf dem Deckvlies auf und liegt die zweite Deckfolie lose an dem Stützvlies an. Dabei kann die Deckfolie partiell mit dem Deckvlies verklebt sein und die zweite Deckfolie kann partiell mit dem Stützvlies verklebt sein. Polypropylen eignet sich insbesondere für die derartigen Deckfolien. Die Deckfolie kann aber ebenso gut eine Aluminiumfolie umfassen, und insbesondere mit einer Aluminiumfolie kaschiert sein. Wesentlich ist, dass das Deckvlies einen Luftströmungswiderstand von 300 bis 1200 Nsm"3, vorzugsweise von 700 - 900 Nsm"3 aufweist. In einer Weiterbildung des erfindungsgemässen Motorraumabsorbers sind die beiden Vliese, d.h. das Deckvlies und das Stützvlies unterschiedlich verpresst. Damit ergibt sich eine überraschend einfache Möglichkeit einen kostengünstigen, einfach montierbaren und rezyklierbaren Schallabsorber zu schaffen.
Im folgenden soll die Erfindung mit Hilfe von Ausführungsbeispielen und an Hand der Figuren näher beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Aufbaus des erfindungsgemässen Motorraumabsorbers;
Fig. 2 eine graphische Darstellung des Absorptionsvermögens einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemässen Motorraumabsorbers; und
Fig. 3 eine graphische Darstellung des Absorptionsvermögens einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Motorraumabsorbers.
Der in Figur 1 schematische dargestellte Motorraumabsorber 1 liegt auf einem steifen Motorraumboden 7, welcher als Träger dient und aus jedem geeignetem Material bestehen kann, insbesondere auch aus einem Kunststoff gefertigt sein kann. Der Motorraumabsorber 1 weist im wesentlichen ein mit Folie umhülltes Faservliespaar auf. Dabei ist ein motorraumseitiges Deckvlies 3 derart verdichtet, dass dieses einen Lufströmungswiderstand von 300 bis 1200 Nsm"3, vorzugsweise von 700 bis 900 Nsm"3 aufweist. Bodenseitig ist ein Stützvlies 4 angeordnet, welches im wesentlichen als Abstandshalter (Decoupler) dient.
Diese beiden Vliese 3, 4 brauchen nicht miteinander verbunden zu sein und können lose auf einander liegen. Erfindungsgemäss sind diese Vliese aus Polypropylenfasern gebildet und weisen ein Flächengewicht von 300 bis 1200 g/m3 auf.
5 Motorraumseitig sind diese beiden Vliese 3, 4 mit einer Deckfolie 2 abgedeckt. Diese Folie 2 liegt lose auf dem Deckvlies 3 auf, um in der Art eines Folienabsorbers wirken zu können.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Motorraumabsorbers 1 ist die Deckfolie 2 partiell (tröpfchenartig) mit dem Deckvlies 3 verklebt. Dadurch wird die Steifigkeit 0 der Deckfolie 2 erhöht und das Absorptionsvermögen des Motorraumabsorbers 1 im niederfrequenten Bereich verbessert. Das Absorptionsvermögen des Motorraumabsorbers 1 kann auch durch die Wahl des Materials der Deckfolie 2 und deren Dicke weiter abgestimmt werden.
5 Erfindungsgemäss wird als Deckfolie 2 eine Polypropylenfolie mit einer Dicke von 0.01 bis 2 mm, vorzugsweise mit einer Dicke von 0.05 bis 1 mm verwendet. In einer Weiterbildung des erfindungsgemässen Motorraumabsorbers ist die Deckfolie 2 mit einer Alufolie kaschiert.
Darüber hinaus weist der erfindungsgemässe Motorraumabsorber 1 eine bodenseitige !0 Deckfolie 5 auf. Auch diese Deckfolie 5 ist aus Polypropylen gefertigt und kann lose am Stützvlies 4 anliegen oder kann mit diesem partiell verklebt sein.
Um das akustische Verhalten des erfindungsgemässen Motorraumabsorbers zu verbessern wird auf diesen eine Folie aufgelegt. Diese aufgelegten Folien führen zu zusätzlichen
.5 dissipativen Effekten, insbesondere akustisch wirksamen Nahfeldeffekten. Darüberhinaus werden damit die Faservliese vor Verschmutzung und Feuchtigkeit geschützt, wozu die beiden Deckfolien 2, 5 mindestens am Rand 8 des Absorberpakets miteinander stoffschlüssig verbunden werden, insbesondere verschweisst, verschmolzen oder verklebt werden. Zur Befestigung des Motorraumabsorbers 1 am Motorraumboden 7 können lokale
30 Verpressungen vorgesehen sein, welche Bereiche mit einer für eine langlebige Befestigung erforderliche Steifigkeit bilden, in denen geeignete Befestigungszapfen 9 angebracht sein können. In einer besonderen Ausführungsform wird die motorraumseitige Deckfolie 2 direkt mit dem Motorraumboden 7 verbunden und kann auf die bodenseitige Deckfolie 5 verzichtet werden.
35 Figur 2 zeigt das Absorptionsverhalten des erfindungsgemässen Absorbers im allgemeinen und im besonderen den frequenzabhängigen Verlauf des Absorptionskoeffizienten mit
aufgelegten Deckfolien. Bei der Kurvenschar 11 wurden jeweils Folien mit einer Dicke von 0.1 mm verwendet, während bei der Kurvenschar 12 Folien mit einer Dicke von 0.05 mm verwendet wurden. Diese Figur macht deutlich, dass durch die Verwendung von dickeren Folien das Absorptionsmaximum in den tieferfrequenten Bereich geschoben werden kann.
Figur 3 zeigt die Messkurven für das Absorptionsverhalten desselben Motorraumabsorbers, wie in Figur 2, jedoch mit partiell bzw. tröpfchenartig aufgeklebten Deckfolien. Die Kurvenschar 13 zeigt den frequenzabhängigen Verlauf des Absorptionskoeffizienten für einen erfindungsgemässen Motorraumabsorber mit 0.1 mm dicken PE-Folien, während die Kurvenschar 14 diesen Verlauf mit 0.05 mm dicken PE-Folien zeigt. Diese Figur macht deutlich, dass durch die Verwendung einer mit dem Deckvlies verkleben Deckfolie die Absorption im tieffrequenten Bereich weiter verbessert werden kann.
Die Vorteile des erfindungsgemässen Motorraumabsorbers sind dem Fachmann unmittelbar ersichtlich und insbesondere in dessen vollständiger Rezyklierbarkeit, dessen akustischer Abstimmbarkeit und dessen einfacher Montierbarkeit zu sehen.
Es versteht sich für den Fachmann, dass die Deckfolien auch aus anderen Kunststoffen bestehen können, insbesondere aus Kunststoffen, welche mit den Polypropylenvliesen gemeinsam entsorgt bzw. rezykliert werden können. In einer Weiterbildung des erfindungsgemässen Motorraumabsorbers kann als Grundmaterial auch PET verwendet werden, insbesondere kann der Motorraumboden 7 ebenfalls aus demselben Grundmaterial gefertigt sein.
Der erfindungsgemässe Motorraumabsorber lässt sich ohne weiteres erfinderisches Dazutun auch im Radkasten, an der Fährzeugstirnwand, oder zur Verkleidung von anderen Teilbereichen des Fahrzeugunterbodens, insbesondere im Bereich des Tunnels, verwenden.