DE102005036242B4

DE102005036242B4 - Formteil zur Abdeckung eines schallerzeugenden oder schallreflektierenden Bauteils und schalldämpfende Materialstruktur

Info

Publication number: DE102005036242B4
Application number: DE200510036242
Authority: DE
Inventors: Ralf Dopheide; Georg Eichhorn; Norbert Jording; Waldemar Dipl.-Ing. Rauh; Michael Dipl.-Ing. Vogel
Original assignee: DaimlerChrysler AG; AKsys GmbH
Current assignee: Autoneum Management AG
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2025-08-03
Also published as: DE102005036242A1

Abstract

Formteil (1) zur Abdeckung eines schallerzeugenden oder schallreflektierenden Bauteils (2), z. B. eines Blechs oder Unterbodens eines Fahrzeugs, umfassend eine schalldämpfende Materialstruktur (4) mit einem mehrschichtigen Aufbau, wobei außenseitig jeweils ein Abdeckvlies (4.1, 4.5) mit einem zwischen diesen Abdeckvliesen (4.1, 4.5) angeordneten Kern-Vlies (4.3) vorgesehen ist und zwischen dem Kern-Vlies (4.3) und dem Abdeckvlies (4.1, 4.5) jeweils eine Polypropylen-Folie (4.2, 4.4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die vom Bauteil (2) abgewandte Polypropylen-Folie (4.4) eine Textilschicht (6) eingebettet ist, die aus mechanisch verbundenen Fasern mit unterschiedlichen Eigenschaften gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Formteil, umfassend eine schalldämpfende Materialstruktur, zur Abdeckung eines schallerzeugenden oder schallreflektierenden Bauteils, z. B. eines Blechs oder Unterbodens eines Fahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine schalldämpfende Materialstruktur nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13.
Im Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen zur Schalldämpfung von schallerzeugenden oder schallreflektierenden Bauteilen, wie einem Unterboden, mit Abdeckformteilen, z. B. Kunststoffschalen, bekannt. Aus der WO 2005/030532 A1 ist beispielsweise eine solche Vorrichtung bekannt, bei der schalldämpfendes Material, insbesondere in Form eines schalldämpfenden Bauteils auf der einem Körper abgewandten Seite eines dort angebrachten Abdeckformteils oder statt mindestens teilweise eines solchen angeordnet wird. Das schalldämpfende Bauteil ist für eine besondere schalldämpfende Wirkung mehrschichtig in so genannter "Sandwich-Bauweise" oder "Laminat-Bauweise" aufgebaut. In einer Ausführungsform ist das schalldämpfende Bauteil aus einer Schicht aus Pentalaminat^®, das aus einer fünfschichtigen Struktur besteht, die auf den Außenseiten jeweils ein Abdeckvlies aufweist und in der Mitte einen etwa 5 mm dicken Kern aus einem PET-Vlies (PET = Polyethylen), das auf beiden Seiten mit einer Polypropylenfolie abgedeckt ist.
Eine derart "textile" Unterbodenverkleidung mit einem straßenseitig angeordneten schalldämpfenden Verkleidungs-Bauteil weist eine hohe Eigensteifigkeit auf. Bei einer Untergrundberührung, insbesondere bei einer Berührung des Bauteils durch spitze, auf der Straße liegende Gegenstände, wie z. B. Steine, Kanten, werden aufgrund der vorgesehenen äußeren Materialschicht der Oberfläche großförmige, insbesondere dreieckige Flächen aus der Oberfläche herausgerissen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Formteil zur Abdeckung eines schallerzeugenden oder schallreflektierenden Bauteils oder Körpers anzugeben, das gegenüber einer mechanischen Beanspruchung besonders fest ausgeführt ist. Darüber hinaus ist eine gegenüber einer von außen einwirkenden mechanischen Beanspruchung besonders feste und für ein Formteil geeignete und schalldämpfende Materialstruktur anzugeben.
Hinsichtlich des Formteils wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Hinsichtlich der schalldämpfenden Materialstruktur wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 13.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass bei einem Formteil zur Abdeckung eines schallerzeugenden oder schallreflektierenden Bauteils, z. B. eines Blechs oder Unterbodens eines Fahrzeugs, insbesondere dessen äußere Oberfläche gegenüber einer mechanischen Beanspruchung besonders fest ausgebildet sein soll. Hierzu ist eine insbesondere schalldämpfende Materialstruktur vorgesehen, die eine zusätzliche Textilschicht umfasst, die aus mechanisch verbundenen Fasern mit unterschiedlichen Eigenschaften gebildet ist. Durch das Einbringen einer zusätzlichen Textilschicht in den äußeren Schichtaufbau der schalldämpfenden Materialstruktur des Formteils, wird der Schichtaufbau unempfindlich gegenüber von außen einwirkenden mechanischen Beanspruchungen. Dabei sind die Eigenschaften der Fasern derart gewählt, dass die Reißfestigkeit und/oder Stoßfestigkeit des äußeren Schichtaufbaus richtungsbezogen verschieden hoch sind. So ist beispielsweise bei einem Unterboden eines Fahrzeugs die Textilschicht derart mit Fasern unterschiedlicher Eigenschaften ausgeführt, dass quer zur Fahrtrichtung und somit quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs eine höhere Reiß- und Stoßfestigkeit als in Längsrichtung gegeben ist. Hierdurch ist ein Aufreißen des Unterbodens zur Seite vermieden.
Vorzugsweise sind als Fasern mit unterschiedlichen Eigenschaften mehrere Typen von Fasern mit unterschiedlicher Nenn-Feinheit vorgesehen. Dabei weist ein erster Typ von Fasern eine Nenn-Feinheit von mindestens 1000 DTex, insbesondere von 1100 DTex auf (mit DTex = Maßeinheit für die Feinheit von Fäden mit dem Gewicht in Gramm bei 10000 m langen Fasern). Ein zweiter Typ von Fasern weist eine Nenn-Feinheit von größer einem DTex bis 700 DTex auf. Durch die unterschiedliche Nenn-Feinheit der mechanisch verknüpften Typen von Fasern weist die Materialstruktur in die jeweilige Verknüpfungsrichtung des betreffenden Fasertyps eine unterschiedlich hohe Reiß- und Stoßfestigkeit auf.
Für eine derartige richtungsbezogene Reißfestigkeit des Schichtaufbaus sind die verschiedenen Typen von Fasern kreuzweise verlegt, wobei der erste Typ von Fasern in Längsrichtung angeordnet ist und eine höhere Nenn-Feinheit als der zweite Typ von Fasern aufweist, welcher in Querrichtung angeordnet ist. Je nach Verwendung des Formteils, z. B. zur Abdeckung eines beliebigen Bauteils, wie des Motorraums oder des Unterbodens eines Fahrzeugs, können die Typen von Fasern auch umgekehrt angeordnet sein.
Für eine gleichmäßig hohe Reißfestigkeit sind die Fasern eines Typs oder mehrerer Typen grobmaschig mit einer Maschenweite von mindestens 10 mm, vorzugsweise von 15 mm angeordnet. Auch können die Fasern eines Typs parallel zueinander und die Fasern des anderen Typs netzartig angeordnet sein, wobei beide Typen miteinander verwoben sind. Je nach gewünschten Grad der Reiß- und Stoßfestigkeit können die Typen von Fasern mit gleicher Fadendichte miteinander verwoben sein. D.h. Die Anzahl der Fasern pro Fläche ist gleich.
Um eine Verstärkung der richtungsbezogenen Reißfestigkeit zu erzielen, können die Fasern der verschiedenen Typen mit unterschiedlicher Fadendichte verlegt sein. Beispielsweise werden die parallel zueinander angeordneten Fasern in einem Abstand von ca. 4 mm verlegt. Die netzartig angeordneten Fasern sind vorzugsweise rhombusförmig vernetzt und weisen eine Maschenweite von mindestens 10 mm bis 15 mm auf, wobei die Fasern des ersten Typs die netzartig angeordneten Fasern durchkreuzen. Beispielsweise durchkreuzen jeweils 6 parallel zueinander angeordnete Fasern des ersten Typs eine Masche des Netzes des zweiten Typs Fasern. Dabei können die 6 Fasern des ersten Typs jeweils benachbarte Maschen des Netzes des zweiten Typs alternierend von oben nach unten durchkreuzen. Unter benachbarten Maschen werden bevorzugt jene verstanden, die sich in einem Punkt berühren. Alternativ können als benachbarte Maschen auch jene Maschen verstanden werden, die einander angrenzende Seitenfläche aufweisen.
Zur Erzielung guter akustischer Eigenschaften ist der erste Typ von Fasern im Wesentlichen aus Polyester-Fasern, aus Polyamid-Fasern oder Polyolefin-Fasern mit einer Nenn-Feinheit von mindestens 1000 DTex gebildet. Auch kann jedes andere beliebige Material bzw. jede beliebige Materialkombination dieser Materialien, die die vorgegebene Nenn-Feinheit von mindestens 1000 Dtex oder mehr erreichen, verwendet werden. Der zweite oder ein weiterer Typ von Fasern ist vorzugsweise aus Polypropylen-Fasern, Polyester-Fasern, Polyamid-Fasern oder Polyolefin-Fasern oder einem anderen beliebigen Material oder einer beliebigen Materialkombination mit einer Nenn-Feinheit von höchstens 600 DTex, vorzugsweise von 500 DTex gebildet.
Die Textilschicht ist in die äußere Polypropylen-Schicht eingebracht. Bei einem Unterboden ist die Textilschicht beispielsweise in die straßenseitige Polypropylen-Schicht eingebracht. D.h. die Textilschicht ist in die vom Fahrzeuginnenraum und Fahrzeugboden abgewandten und somit straßenseitigen Polypropylen-Schicht eingebracht. Dies ermöglicht einen besonders guten Schutz der äußeren Oberfläche des Formteils gegenüber einer von außen einwirkenden mechanischen Beanspruchung.
In einem bevorzugten Anwendungsfall wird das Formteil, z. B. ein Abdeckformteil für einen Unterboden, durch die schalldämpfende Materialstruktur selbst gebildet. Alternativ kann die schalldämpfende Materialstruktur eine äußere Oberflächenschicht des Formteils bilden. Mit anderen Worten: Der Unterboden, insbesondere die Unterbodenverkleidung, ist als ein Formteil mit einer Formteilkomponente aus der schalldämpfenden und schallabsorbierenden Materialstruktur in mehrschichtigem Aufbau gebildet. Vorzugsweise ist ein fünfschichtiger Aufbau aus Polypropylen-Folien und Polyethylen-Vliesen für die Formteilkomponente vorgesehen. Dabei ist eine in Richtung der Fahrbahn und somit der Straße angeordnete äußere Schicht, insbesondere eine Polypropylen-Folie mit der oben näher beschriebenen Textilschicht versehen. Dazu wird die Textilschicht in einem oder mehreren Arbeitsgängen in die betreffende Schicht durch Einleiten von Kraft und/oder Wärme eingebracht und geformt und zu einer dimensionsstabilen Formteilkomponente verfestigt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein Formteil, wie z. B. ein Abdeckformteil für ein Unterboden, ermöglicht ist, das aus einer mehrschichtigen schalldämpfenden Materialstruktur mit einer zusätzlichen versehenen Textilschicht gebildet ist, wodurch bereichsweise unterschiedliche Reißfestigkeiten der Formteiloberfläche gegeben ist. Somit ist ein im Wesentlichen gegenüber mechanischen Beanspruchungen unempfindliches Bauteil ermöglicht. Insbesondere ist durch eine quer zur Längsrichtung bewirkte höhere Reißbeständigkeit aufgrund der vorgesehenen äußeren Textilschicht bei einer mechanischen Beanspruchung eine Beschädigung, insbesondere ein Ausreißen zur Seite deutlich reduziert oder gar vermieden. Sollte es zu einer Beanspruchung der Oberfläche des Formteils kommen, so wird gegenüber einem herkömmlichen Loch und einem flächigen Aufreißen lediglich ein schmaler Schlitz gerissen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 schematisch ein Formteil zur Abdeckung eines Unterbodens eines Fahrzeugs, umfassend eine schalldämpfende Materialstruktur in einem mehrschichtigen Aufbau mit einer Textilschicht, die in einer der äußeren Aufbauschichten eingebracht ist, und
2 schematisch die Textilschicht im Detail.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt ein Formteil 1 zur Abdeckung eines schallerzeugenden oder schallreflektierenden Bauteils 2. Bei dem Bauteil 2 handelt es sich um einen Unterboden eines Fahrzeugs. Das Bauteil 2 kann aber auch ein anderes, selbst schwingendes oder durch eine Schallquelle beschalltes und reflektierendes Bauteil sein.
Für eine hohe Reißfestigkeit des Bauteils 2 ist das Formteil 1 selbst aus einer schalldämpfenden Materialstruktur 4, die mehrere Aufbauschichten 4.1 bis 4.5 aufweist, oder aus einem nicht näher dargestellten Aufbauteil gebildet, das mit einer Schicht aus einer derartigen mehrschichtigen schalldämpfenden Materialstruktur 4 versehen ist.
Bei der schalldämpfenden Materialstruktur 4 handelt es sich vorzugsweise um eine fünfschichtige Struktur, insbesondere um eine so genannte "Sandwich-Struktur" oder "Laminat-Struktur". Die fünfschichtige Materialstruktur 4 umfasst in den äußeren Aufbauschichten 4.1 und 4.5 jeweils ein Abdeckvlies und in der mittleren Aufbauschicht 4.3 einen Kern aus einem PET-Vlies (PET = Polyethylen), das auf beiden Seiten als Zwischen-Aufbauschicht 4.2 bzw. 4.4 mit jeweils einer Polypropylenfolie abgedeckt ist.
Die äußere vom Bauteil 2 abgewandte Aufbauschicht 4.4 aus Polypropylenfolie des Formteils 1 ist mit einer zusätzlichen Textilschicht 6 versehen, die das Formteil 1 gegen mechanische Beanspruchung schützt. Insbesondere ist durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Textilschicht 6 ein flächiges Aufreißen sicher vermieden.
2 zeigt die Textilschicht 6 im Detail. Für eine aufreißoptimierte Ausgestaltung des Formteils 1 ist die Textilschicht 6 aus verschiedenen Typen F1 bis F2 von Fasern gebildet, die miteinander mechanisch verbunden sind. Beispielsweise sind die Fasern eines oder mehrerer Typen F1, F2 miteinander gewebt, vernetzt, kreuzweise verlegt, verwoben. Je nach Ausgestaltung der Textilschicht 6 können die Fasern der verschiedenen Typen F1, F2 mechanisch und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Beispielsweise können die Fasern zusätzlich verklebt, thermisch und/oder mechanisch miteinander verbunden werden, z. B. thermisch geformt, gepresst, verdichtet werden.
Ein erste Typ F1 von Fasern weist dabei eine Nenn-Feinheit von mindestens 1000 DTex, insbesondere von 1100 DTex auf. Der erste Typ F1 von Fasern wird bei einem Bauteil 2 zur Verkleidung eines Unterbodens eines Fahrzeugs vorzugsweise in Fahrtrichtung R, d.h. in Längsrichtung, des Fahrzeugs verlegt.
Der zweite Typ F2 von Fasern weist eine geringere Nenn-Feinheit von höchstens 600 DTex, insbesondere von 500 DTex auf. Der zweite Typ F2 von Fasern wird im Wesentlichen quer oder schräg zur Fahrtrichtung R verlegt. Durch derartige, in Längs- oder Fahrtrichtung angeordnete dickere Fäden oder Fasern wird ein Aufreißen des Formteils 1 zur Seite unterbunden.
Vorzugsweise besteht der erste Typ F1 von Fasern im Wesentlichen aus Polyester-Fasern, Polyamid-Fasern, Polyolefin-Fasern oder einer anderen beliebigen Materialkombination mit einer vorgegebenen Nenn-Feinheit von mindestens 1000 DTex. Der zweite Typ F2 von Fasern ist vorzugsweise aus Polypropylen-Fasern, Polyester-Fasern, Polyamid-Fasern, Polyolefin-Fasern oder einer anderen beliebigen Materialkombination mit einer vorgegebenen Nenn-Feinheit von höchstens 600 DTex gebildet.
Darüber hinaus kann der erste Typ F1 von Fasern mit einer höheren Fadendichte verlegt werden, als der zweite Typ F2 von Fasern. Beispielsweise werden die einzelnen Fasern des ersten Typs F1 parallel zueinander mit einem vorgegebenen Abstand a1, z. B. von 4 mm, angeordnet. Die Fasern des zweiten Typs F2 werden netzartig mit einer vorgegebenen Maschenweite w, z. B. von mindestens 15 mm, angeordnet. Auch können die einzelnen Fasern des zweiten Typs F2 parallel zueinander mit einem Abstand a2 angeordnet sein. Dabei ist der Abstand a2 der Fasern des zweiten Typs F2 größer als der Abstand a1 der Fasern des ersten Typs. Beispielsweise beträgt der Abstand a2 mindestens 15 mm. Hierdurch sind die Fasern des zweiten Typs F2 mit einer gegenüber den Fasern des ersten Typs F1 geringeren Fadendichte verlegt. Eine derartige Verlegung der Fasern der verschiedenen Typen F1, F2 führen zu einer richtungsbezogenen Reiß- und Stoßfestigkeit, insbesondere für eine in Querrichtung des Fahrzeugs gesehene höhere Reiß- und Stoßfestigkeit.
Darüber hinaus sind die Fasern des zweiten Typs F2 rhombusförmig vernetzt, wobei die Fasern des ersten Typs F1 die Maschen M1 bis Mn des zweiten Typs F2 durchkreuzen.
Zur Erzielung der höheren Fadendichte durchlaufen beispielsweise 6 Fasern des ersten Typs F1 jeweils benachbarte Maschen M1, M2 des Netzes des zweiten Typs F2 alternierend von oben nach unten. Bedingt durch die Rhombusform der Maschen M1 bis Mn berühren sich benachbarte Maschen M1, M2 eingangs- und ausgangsseitig beim Durchlaufen der Fasern des ersten Typs F1 in einem Punkt P. Alternativ berühren sich bei einer Rechteckform der Maschen M1 bis Mn benachbarte Maschen an aneinander grenzenden Seitenflächen in nicht näher dargestellter Art und Weise.

Claims

Formteil (1) zur Abdeckung eines schallerzeugenden oder schallreflektierenden Bauteils (2), z. B. eines Blechs oder Unterbodens eines Fahrzeugs, umfassend eine schalldämpfende Materialstruktur (4) mit einem mehrschichtigen Aufbau, wobei außenseitig jeweils ein Abdeckvlies (4.1, 4.5) mit einem zwischen diesen Abdeckvliesen (4.1, 4.5) angeordneten Kern-Vlies (4.3) vorgesehen ist und zwischen dem Kern-Vlies (4.3) und dem Abdeckvlies (4.1, 4.5) jeweils eine Polypropylen-Folie (4.2, 4.4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die vom Bauteil (2) abgewandte Polypropylen-Folie (4.4) eine Textilschicht (6) eingebettet ist, die aus mechanisch verbundenen Fasern mit unterschiedlichen Eigenschaften gebildet ist.
Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Typen (F1, F2) von Fasern mit unterschiedlicher Nenn-Feinheit vorgesehen sind.
Formteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Typ (F1) von Fasern eine Nenn-Feinheit von mindestens 1000 DTex, insbesondere von 1100 DTex, und ein zweiter Typ (F2) von Fasern eine Nenn-Feinheit von größer 1 DTex bis 700 DTex aufweisen.
Formteil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Typen (F1, F2) von Fasern kreuzweise verlegt sind, wobei der erste Typ (F1) von Fasern in Längsrichtung angeordnet ist und eine höhere Nenn-Feinheit als der zweite Typ (F2) von Fasern aufweist, welcher in Querrichtung angeordnet ist, oder umgekehrt.
Formteil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern eines Typs (F2) oder mehrerer Typen grobmaschig mit einer Maschenweite (w) von mindestens 15 mm angeordnet sind.
Formteil nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern eines Typs (F1) oder mehrerer Typen (F1, F2) parallel zueinander angeordnet sind und die Fasern des anderen Typs (F2) netzartig angeordnet sind und wobei beide Typen (F1, F2) miteinander verwoben sind.
Formteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die netzartig angeordneten Fasern des anderen Typs (F2) rhombusförmig vernetzt sind und die Fasern des ersten Typs (F1) durchkreuzen.
Formteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der netzartig angeordnete Typ (F2) von Fasern eine Maschenweite (w) von mindestens 15 mm aufweist.
Formteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils sechs Fasern des ersten Typs (F1) eine Masche (M1 bis Mn) des Netzes des zweiten Typs (F2) von Fasern durchkreuzt.
Formteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die sechs Fasern des ersten Typs (F1) jeweils benachbarte Maschen (M1, M2 bis Mn) des Netzes des zweiten Typs (F2) alternierend von oben nach unten durchkreuzen.
Formteil nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Typ (F1) von Fasern im wesentlichen aus Polyester-Fasern, aus Polyamid-Fasern oder Polyolefin-Fasern mit einer Nenn-Feinheit von mindestens 1000 DTex gebildet ist.
Formteil nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Typ (F2) von Fasern aus Polypropylen-Fasern, Polyester-Fasern, Polyamid-Fasern oder Polyolefin-Fasern mit einer Nenn-Feinheit von höchstens 600 DTex gebildet ist.
Schalldämpfende Materialstruktur (4) für ein Formteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einem mehrschichtigen Aufbau, wobei außenseitig jeweils ein Abdeckvlies (4.1, 4.5) mit einem zwischen diesen Abdeckvliesen (4.1, 4.5) angeordneten Kern-Vlies (4.3) vorgesehen ist und zwischen dem Kern-Vlies (4.3) und dem Abdeckvlies (4.1, 4.5) jeweils eine Polypropylen-Folie (4.2, 4.4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Polypropylen-Folie (4.4) eine Textilschicht (6) eingebettet ist, die aus mechanisch verbundenen Fasern mit unterschiedlichen Eigenschaften gebildet ist.
Schalldämpfende Materialstruktur nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Typen (F1, F2) von Fasern mit unterschiedlicher Nenn-Feinheit vorgesehen sind.