DE60318681T2

DE60318681T2 - Schalldämpfungsbaugruppe und teil mit einer wand, die mit der baugruppe bedeckt ist

Info

Publication number: DE60318681T2
Application number: DE60318681T
Authority: DE
Inventors: Arnaud Duval; Guillaume Deshayes
Original assignee: Faurecia Automotive Industrie SAS
Current assignee: Adler Pelzer France Grand Est SAS
Priority date: 2002-02-11
Filing date: 2003-02-11
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2023-02-12
Also published as: US7201253B2; JP4126018B2; FR2835955A1; DE60318681D1; EP1474798B1; WO2003069596A1; ATE384324T1; JP2005517983A; FR2835955B1; EP1474798A1; WO2003069596A8; ES2300595T3; US20050103564A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Schalldämpfung, die insbesondere für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug bestimmt ist, sowie ein Teil, das eine mit der genannten Anordnung bedeckte Wand umfasst.
Vielerlei Lösungen wurden bereits für die Schalldämpfung eines Fahrzeuges vorgeschlagen. Insbesondere ist bekannt, einen Komplex vom Typ Masse-Feder zu verwenden, der eine viscoelastische, luftundurchlässige Schicht hoher Dichte umfasst, die eine schwere Masse bildet, und eine luftdurchlässige Schicht, die eine akustische Feder bildet.
Eine derartige Lösung bietet relativ gute Schalldämpfungseigenschaften bei relativ niedrigen Kosten.
Angesichts des Anteils dieser Schalldämpfeinrichtungen an der Gesamtmasse der Fahrzeuge jedoch haben sich die Hersteller darum bemüht, ihre Masse zu verringern, um den Verbrauch der Fahrzeuge zu senken.
So wurden auch andere Lösungen vorgeschlagen und insbesondere stattdessen die Verwendung eines Komplexes, der zwei Schichten umfasst: eine, die einen relativ hohen Widerstand gegen den Durchtritt von Luft aufweist, und die andere, luftdurchlässig, eine akustische Feder bildend.
Diese Lösung besteht darin, die schwere, luftundurchlässige Masse durch eine weniger schwere Schicht zu ersetzen, die einen Luftwiderstand bietet, der nicht mehr unendlich ist, aber relativ hoch. Eine solche Lösung, wie sie insbesondere in WO-A-9818657 beschrieben wird, erlaubt eine erhebliche Verringerung der Masse des Schalldämpfungsmittels, bietet jedoch nicht immer eine Schalldämpfung hervorragender Qualität.
Die Schrift US-4 559 255 beschreibt einen schallabsorbierenden Werkstoff, bestehend aus dichten Folien, die durch poröse Schichten voneinander getrennt sind, in dem die dichte Oberflächenfolie, beispielsweise aus Kunststoff, der kein Schaumstoff ist, durchgehende Löcher aufweist.
Um den Nachteilen dieser verschiedenen Lösungen Abhilfe zu schaffen, besteht der Gegenstand der Erfindung darin, eine neue Lösung zu definieren, die das Verhältnis zwischen der Qualität der Schalldämpfung und dem Gewicht der Anordnung optimiert.
Hierfür schlägt die Erfindung eine Anordnung vor, die aus vier übereinanderliegenden Schichten besteht, bei denen es sich jeweils handelt um:

– eine erste Schicht, die einen Widerstand gegen Luftdurchtritt zwischen 500 und 2000 N·m^–3·s bietet,
– eine zweite, poröse, Schicht, vom Typ akustische Feder, die einen spezifischen Widerstand zwischen 10000 N·m^–4·s und 50000 N·m^–4·s bietet, wobei die erste Schicht die zweite Schicht bedeckt,
– eine dritte Schicht, vom Typ schwere Masse, viskoelastisch, luftundurchlässig, mit einer Dichte größer oder gleich 1500 kg/m³, einer flächenbezogenen Masse zwischen 0,2 kg/m² und 9 kg/m², wobei die zweite Schicht die dritte Schicht bedeckt,
– eine vierte, poröse, Schicht, vom Typ akustische Feder, die einen spezifischen Widerstand zwischen 10000 N·m^–4·s und 50000 N·m^–4·s bietet, wobei die dritte Schicht die vierte Schicht bedeckt.

Das erste so definierte Paar aus der ersten und der zweiten Schicht und das zweite so definierte Paar aus der dritten und der vierten Schicht sind relativ komplementär und kombinieren ihre Wirkungen, um über einen breiten Frequenzbereich homogene Ergebnisse zu erzielen, sowohl im Bereich der Lärmabsorption, wie bei der akustischen Isolation.
Die Anmelderin hat nämlich festgestellt, dass das erste Paar besonders wirksam ist, um nicht nur die hohen Frequenzen (über 1000 Hz) zu absorbieren, sondern auch die mittleren Frequenzen (zwischen 400 Hz und 1000 Hz), in denen das zweite Paar nicht sehr zufriedenstellend ist, und dass das erste Paar wiederum mittelmäßige Eigenschaften bei der akustischen Isolation aufweist, die vom zweiten Paar kompensiert werden, das in diesem Bereich relativ leistungsfähig ist.
Dementsprechend erweist sich die erfindungsgemäße Lösung angesichts der verschiedenen Geräusche in einem Kraftfahrzeug als für die Schalldämpfung von Kraftfahrzeugen besonders gut geeignet, insbesondere zum Bedecken von Fußboden, Kofferraum, Stirnwand, Kofferraumabdeckung und Türplatten. Damit ist es möglich, eine Gewichtsverringerung von ungefähr 15% bis 35% zu erreichen, ohne die wahrgenommene Qualität der Schalldämpfung im Vergleich zu den Lösungen des Standes der Technik zu verringern.
Nach einem zusätzlichen Merkmal, das beabsichtigt, die Absorption des ersten Schichtenpaares zu optimieren, weist die erste Schicht einen spezifischen Widerstand auf, der zwischen 100.000 N·m^–4·s und 400.000 N·m^–4·s liegt und/oder zwischen dem 3- und dem 20-fachen des Widerstandes der zweiten Schicht.
Es sei präzisiert, dass der Widerstand gegen Luftdurchtritt einer Schicht dem Produkt aus dem spezifischen Widerstand einer Schicht und ihrer Dicke gleich ist.
Nach einem anderen vorteilhaften Merkmal weist die vierte Schicht erfindungsgemäß einen Young-Modul auf, der mindestens zweimal kleiner ist, als der Young-Modul der zweiten Schicht.
Auf diese Weise ist es möglich, die Gefahr zu verringern, dass eine Interferenzerscheinung (Zusammentreffen von Frequenzen) zwischen den beiden Schichtenpaaren auftritt, was erlaubt, die Schalldämpfung der erfindungsgemäßen Lösung weiter zu verbessern.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Teil, das außer der Anordnung eine steife Wand aufweist, wobei die genannte Anordnung mindestens teilweise die genannte Wand bedeckt, und wobei unter den genannten vier übereinanderliegenden Schichten die vierte Schicht der Wand am nächsten liegt und die erste Schicht von der genannten Wand am weitesten entfernt ist.
Die Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung noch deutlicher werden, die auf die beigefügten Zeichungen Bezug nimmt.
Es zeigen:
1 im Querschnitt eine erfindungsgemäße Anordnung,
2 im Querschnitt eine Variante der Anordnung der 1.
Die 1 zeigt ein Teil 1, das eine steife Wand umfasst und eine nachgiebige Anordnung 10. Die genannte Anordnung 10 umfasst eine erste Schicht 2, eine zweite nachgiebige Schicht 4, eine dritte nachgiebige Schicht 6 und eine vierte nachgiebige Schicht 8, die übereinander liegen und eine im Wesentlichen steife Wand 17 bedecken, auf der sie befestigt ist. Das Teil 1 begrenzt einen Raum 15, wie etwa ein Karosseriegehäuse eines Fahrzeuges, in dem Schall gedämpft werden soll.
Die erste 2 und die zweite Schicht 4 sind luftdurchlässig, während die dritte Schicht 6 luftundurchlässig ist. Außerdem weist die erste Schicht 2 einen nicht unendlichen, aber doch hohen Widerstand gegen Luftdurchtritt auf. Insbesondere weist die erste Schicht 2 einen höheren Widerstand auf, als die zweite Schicht 4.
Schematisch gesagt verarbeiten die dritte Schicht 6 und die vierte Schicht 8 den Körperschall und den Luftschall, der von der Wand 17 abgestrahlt wird, um die genannte Wand des Karosseriegehäuses 15 zu isolieren. Die zurückbleibenden Schallwellen, die sich im Karosseriegehäuse 15 befinden, dringen teilweise durch die Schicht 2, dann in die Schicht 4, die eine akustische Feder darstellt, in der sie absorbiert werden, wobei die Schicht 6, die eine schwere, viskoelastische, mechanisch träge Masse bildet, die von der Schicht 8 getragen wird, die ebenfalls eine akustische Feder darstellt, eine Barriere für die Schallwellen bilden.
Selbstverständlich ist diese Darstellung vereinfacht. Sie erläutert jedoch die Hauptfunktionen, die von jeder der Schichten erfüllt werden.
Die erste Schicht 2 hat hier einen über ihre ganze Dicke im Wesentlichen gleichförmigen Aufbau, insbesondere was den spezifischen Widerstand betrifft, und bildet unter anderem die Verkleidungsplatte des Teils 1. Sie weist eine Dicke größer oder gleich 4 Millimetern auf, vorteilhafterweise zwischen 5 und 10 Millimetern.
Sie kann insbesondere aus Glasfasern, Baumwolle oder Synthetik (Polyester, Polypropylen, Polyamid, Akryl) und Polypropylen bestehen. In Variante hierzu kann sie ebenfalls aus einem ver dichteten Faservlies, einem Nadelfilz oder Ähnlichem bestehen, der mit Latex imprägniert ist. Es kann ebenfalls vorgesehen werden, die erste Schicht 2 mit einer Verkleidungsschicht zu bedecken, deren Widerstand gegen Luftdurchtritt gegenüber dem der ersten Schicht vernachlässigbar ist. Dies ist der Fall bestimmter Velours und bestimmter Moquettes.
Die zweite Schicht und die vierte Schicht bestehen vorteilhafterweise jeweils aus einem thermoplastischen Schaumstoff oder aus Filz. Sie können beide aus demselben Werkstoff bestehen, dies ist aber keine Notwendigkeit. Ihre Dichte liegt vorteilhafterweise zwischen 15 kg/m³ und 100 kg/m³. Ihre Porosität (Anteil an Luft, der in einem gegebenen Volumen eingeschlossen ist) ist vorteilhafterweise höher, als 0,9 und vorzugsweise höher, als 0,95. Jede der Schichten weist vorteilhafterweise eine Dicke zwischen 5 Milimetern und 20 Millimetern auf.
Die schwere Masse 6 umfasst vorteilhafterweise einen thermoplastischen Werkstoff vom Typ Polyolefin (Ethylenvinylazetat, Polyethylen, Ethylenpropylendienmonomer) und enthält Abfälle vom Typ Bitumen, Kreide und/oder Bariumsulfat, die erlauben, eine hohe Dichte für geringe Kosten zu erreichen. Ihr Young-Modul liegt unter 1000 MPa und sie weist eine Dichte größer oder gleich 1500 kg/m³ auf, vorzugsweise größer gleich 2000 kg/m³, eine oberflächenbezogene Masse zwischen 0,2 kg/m² und 9 kg/m² und vorteilhafterweise eine Dicke zwischen 0,1 Millimetern und 5 Millimetern.
Die Dicke der Anordnung 10 liegt vorteilhafterweise zwischen 15 Millimetern und 50 Millimetern.
Die Verbindung zwischen den Schichten wird mit den üblichen Techniken hergestellt, insbesondere durch Schmelzfixierung.
2 zeigt ein Teil 11, das sich von Teil 1 der 1 im Wesentlichen darin unterscheidet, das es eine Anordnung 20 umfasst, die sich von der Anordnung 10 darin unterscheidet, dass die erste Schicht 2 durch eine erste Schicht 12 ersetzt wurde, die zwei übereinanderliegende Teile 12', 12'' umfasst. Wie dargestellt, könnte der Teil 12' beispielsweise aus einem Moquette-Träger bestehen (beispielsweise mit Latex imprägnierter Nadelvlies), anders gesagt aus einer Verkleidungsschicht mit nicht zu vernachlässigendem Widerstand gegen Luftdurchtritt, und der Teil 12'' aus Druckfasern (beispielsweise Pressfilz).
Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die Ausführung eingeschränkt, die als nichteinschränkendes Beispiel beschrieben wurde. So könnte die erste Schicht 2, 12 mehr als zwei übereinanderliegende Schichten umfassen.

Claims

Anordnung (10, 20) für die Schalldämpfung insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit vier übereinanderliegenden Schichten, mit – einer ersten Schicht (2, 12), die einen Widerstand gegen Luftdurchtritt zwischen 500 und 2000 N·m^–3·s bietet, – eine zweite, poröse, Schicht (4), vom Typ akustische Feder, die einen spezifischen Widerstand zwischen 10000 N·m^–4·s und 50000 N·m^–4·s bietet, wobei die erste Schicht die zweite Schicht bedeckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung ferner aufweist – eine dritte Schicht (6), vom Typ schwere Masse, viskoelastisch, luftundurchlässig, mit einer Dichte größer oder gleich 1500 kg/m³, einer flächenbezogenen Masse zwischen 0,2 kg/m² und 9 kg/m², wobei die zweite Schicht die dritte Schicht bedeckt, und – eine vierte, poröse, Schicht (8), vom Typ akustische Feder, die einen spezifischen Widerstand zwischen 10000 N·m^–4·s und 50000 N·m^–4·s bietet, wobei die dritte Schicht die vierte Schicht bedeckt.
Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht einen spezifischen Widerstand zwischen 100000 N·m^–4·s und 400000 N·m^–4·s bietet.
Anordnung nach Patentanspruch 1 oder nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht einen spezifischen Widerstand von zwischen dem 3- und 20-fachen des spezifischen Widerstandes der zweiten Schicht bietet.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schicht einen Young- Modul kleiner als 1000 MPa und eine Dichte größer oder gleich 2000 kg/m³ aufweist.
Anordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Schicht einen Young-Modul aufweist, der mindestens zweimal kleiner ist, als der Young-Modul der zweiten Schicht.
Anordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht und die vierte Schicht aus thermoplastischem Schaum und/oder Filz gebildet sind und eine Dichte von zwischen 15 kg/m³ und 100 kg/m³ haben.
Anordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schicht ein thermoplastisches Material vom Polyolefin-Typ aufweist und Abfälle von Bitumen, Kreide und/oder Bariumsulfat einschließt.
Teil (1, 11) mit einer steifen Wand (17) und einer Anordnung (10, 20) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die genannte Anordnung mindestens teilweise die genannte Wand bedeckt und unter den vier übereinanderliegenden Schichten die vierte Schicht (8) der Wand am nächsten liegt und die erste Schicht (2, 12) von der genannten Wand am weitesten entfernt ist.