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WO1996023294A1 - μ/4-SCHALLABSORBER - Google Patents

μ/4-SCHALLABSORBER Download PDF

Info

Publication number
WO1996023294A1
WO1996023294A1 PCT/CH1996/000002 CH9600002W WO9623294A1 WO 1996023294 A1 WO1996023294 A1 WO 1996023294A1 CH 9600002 W CH9600002 W CH 9600002W WO 9623294 A1 WO9623294 A1 WO 9623294A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sound
resonators
absorber according
sound absorber
openings
Prior art date
Application number
PCT/CH1996/000002
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert H. Van Ligten
Original Assignee
Rieter Automotive (International) Ag
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 Rieter Automotive (International) Ag filed Critical Rieter Automotive (International) Ag
Priority to DE59605821T priority Critical patent/DE59605821D1/de
Priority to BR9606802A priority patent/BR9606802A/pt
Priority to JP52252396A priority patent/JP3778935B2/ja
Priority to EP96900025A priority patent/EP0806030B1/de
Priority to US08/860,102 priority patent/US5959265A/en
Publication of WO1996023294A1 publication Critical patent/WO1996023294A1/de

Links

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 sound absorber according to the preamble of claim 1 and in particular to a sound absorber for vehicles made from several tubular resonators, preferably of different lengths.
  • the walls of the box-shaped hollow body must be lightweight, ie very thin.
  • these thin-walled hollow bodies tend to deform due to the fluctuations in sound pressure and thus limit the quality factor of the resonator. Since the quality factor significantly influences the efficiency of the absorbers, the lightweight construction must also always accept a reduction in the acoustic effectiveness of these absorbers.
  • the acoustic effectiveness of these absorbers is fundamentally limited because the number of sound-absorbing openings is limited by the geometric expansion of the individual hollow bodies.
  • these hollow bodies have a base area of 15x15mm 2 to 60x60mm 2 , with a construction height of 5 to 25mm and a hole diameter of 4 to 11mm.
  • the openings are directed upwards and can therefore easily fill the cavities with moisture and dirt, which again affects the sound absorption.
  • An insulating part is also known from DE-39'13 347, which has a multiplicity of cell-like cavities arranged closely next to one another, which are open on one side. With this insulating part, the energy of the impinging sound field is essentially irregular Reflections, absorption in the material and interference effects dissipated.
  • a sound absorber with the features of claim 1, i.e. with a sound absorber made of several tubular resonators, preferably of different lengths, the at least one sound opening of which adjoins a sound-reflecting surface.
  • the tubular resonators can take any position on the sound-reflecting surface, in particular the resonators can also rest on this surface.
  • a sound pressure maximum is formed directly in front of this surface.
  • This sound pressure maximum arises from the superposition of the incident and reflected wave at this point.
  • the mouth of a tube is placed directly on such a sound-reflecting surface.
  • the incident sound wave thus runs into the tube, is reflected at its end, and runs back to the mouth opening.
  • Sound waves, the wavelength of which is 4 times the length of the tube appear at the mouth opening with a phase shift of half a wavelength.
  • This creates a strong sound pressure gradient in the mouth area which contributes locally to high air flow velocities and thus to the desired dissipation of acoustic energy.
  • ⁇ / 4 tubes can be arranged in any direction and also do not necessarily have to have a straight course.
  • the cross section of these tubes can also have any shape. It is understood by a person skilled in the art to adapt the length of the tubes to the selected shapes and resonance frequencies. However, those skilled in the art will simply choose shapes with a substantially constant cross-sectional area.
  • interaction zones A ⁇ areas in which destructive interference takes place are essential for the effective functioning of the present invention.
  • these areas are called interaction zones A ⁇ , their expansion with the respective sound opening area A Q and the
  • Quality factor Q can be related. It turns out that the ratio between the area of the interaction zone A w and the sound opening area A 0 is proportional to the quality factor Q.
  • the openings of the tubular resonators are preferably distributed over the corner points of an imaginary network of isosceles triangles.
  • the individual tubular resonators are tuned to a sound field in the range of 1-2 kHz, i.e. have a length corresponding to the quarter-wave length of approximately 80-40 mm.
  • Standing waves can be formed in these ⁇ / 4 resonators, which are phase-shifted by ⁇ / 2 with respect to the wave front of the same wavelength reflected in the mouth region and which interfere destructively with it.
  • the ⁇ / 4 absorber according to the invention has at least one group of tubular resonators of different lengths. It does not matter whether the sound openings are on the front or on the jacket side.
  • Resonators distributed on a surface.
  • the effectiveness of the mechanism shown also depends to a large extent on the sound-reflecting property of the material forming the cavity. Soft and resilient materials lead to reflection losses and impair the above absorption mechanism. It is therefore understood that only for the resonators according to the invention airtight, smooth and reverberant, ie good sound reflecting materials come into question.
  • the ⁇ / 4 resonators are formed from a sheet metal or plastic film. By arranging the resonators in groups, they can be attached to the vehicle in a tile-like manner and aligned in such a way that any contamination by water or oil cannot get caught, i.e. can flow out again directly.
  • Sound absorbers can be made using known means. By applying the reverberant absorbers, vehicle parts that tend to oscillate and vibrate are additionally stiffened and damped.
  • the cavities are molded directly into a reverberant matrix, preferably into a lightweight matrix made of plastic, metal or ceramic.
  • Figures la to ld show the basic arrangement of the resonators in relation to the sound-reflecting surface A.
  • the ⁇ / 4 resonator is perpendicular to the sound-reflecting surface A. Its mouth opening A 0 lies in this surface A. It leaves it can be demonstrated experimentally that the sound absorption decreases to the extent that the mouth opening A Q projects beyond the sound-reflecting surface A.
  • the resonator 3 can also be inclined or in the manner of a roof tile in relation to the sound-reflecting surface A. This allows the overall thickness of the entire resonator to be reduced. This arrangement lends itself particularly to its simple method of manufacture and is suitable for use as a modular kit.
  • the length of the individual resonators 3 and their diameter can easily be adapted to the desired absorption properties.
  • a preferred arrangement is shown in Figure lc.
  • the resonators 3 lie parallel on the sound-reflecting surface A. This arrangement works according to the invention, ie locally generates a strong air flow in the area A w .
  • the arrangement shown in FIG. 1d corresponds to that in FIG. 1c, but is easier to manufacture in practice.
  • the sound opening A 0 of the resonator 3 can be located on the end face thereof, or, as shown in FIG.
  • the cross-sectional area of the resonator 3 can have any shape and in particular the resonators 3 themselves do not necessarily have to have a straight course, but can also be designed with a curved course.
  • Figure 2 shows a simple embodiment of the inventive sound absorber in supervision.
  • a group of resonators 10 are designed as straight hollow bodies, which have a sound opening either at the end 13 or at the bottom 15.
  • the honeycomb-shaped base surface 12 allows a surface-covering coating.
  • the individual resonators 10 have a length of 43 mm to 84 mm, i.e. are tuned to frequencies between 1 and 2 kHz.
  • These ⁇ / 4 absorbers can be produced, for example, from hard and smooth plastic or molded from sheet metal foils.
  • FIG. 3a shows a box-shaped embodiment made of an extruded plastic molded part 16.
  • the cross section of the individual resonators 10 is approximately rectangular here.
  • the sound-effective mouth openings 17 are provided on the jacket side.
  • the end walls 18 of the resonators 10 can be moved as desired. This allows a targeted optimization of the acoustic absorption effectiveness. It goes without saying that these ⁇ / 4 absorbers can also be arranged in several layers.
  • FIG. 3b shows an embodiment in which the resonators 16 are essentially made up of two molded parts 7, 9.
  • a first molded part 7 is preferably made of aluminum and has ribs 8 running parallel to one another.
  • This molded part 7 can be formed directly from aluminum foam or from an aluminum sheet.
  • the ribs 8 of this molded part 7 are provided with a second molded part 9, in particular a film or a sheet metal, preferably made of aluminum, and together form the hollow bodies 6 according to the invention.
  • the openings 5 can be punched out of the second molded part 9.
  • FIG. 4a shows a further modular embodiment of the ⁇ / 4 absorber according to the invention. This consists of block-like components 25, in which the tubular
  • Resonators 27 are. These can be subsequently drilled out or directly molded using an appropriate injection molding process. In a preferred form, the cavities of the resonators 27 run parallel to the block geometry and these blocks 25 are placed on one another and fixed in the manner of roof tiles during assembly. It goes without saying that the optimal dimensioning of the tubular resonators 23 is within the range of the skilled person.
  • Various reverberant materials can also be used to manufacture these ⁇ / 4 absorber blocks. For the time being, only light-weight materials, such as hard plastics, open-cell or closed-cell foams, in particular aluminum foam, coated papers or foils, in particular aluminum foils, are suitable for vehicle construction. For other applications, for example in building or road construction, the materials customary there can of course be used, as long as it is smooth and sound-reflecting surface within the resonators is observed.
  • the resonators 27 run obliquely to the block geometry.
  • the angular position of the individual resonators can of course differ from one another.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of the distribution of the resonators of different lengths. Here are the
  • Resonator groups in this length range and with a cross-sectional area of 0.25 to 2 cm 2 can be produced inexpensively by deforming a plastic or metal foil in such a way that semi-tubular depressions form and mounting this shaped foil against a carrier layer or carrier plate resp. is stuck on.
  • Such shaped resonators are also sound-hard when using thin foils because of the inherent rigidity of curved surfaces and have a high quality factor as resonators.
  • the resonators according to the invention are glued to the inner surface of the walls or roof of, for example, panel vans.
  • the ⁇ / 4 resonator foils have an additional stiffening effect and, if the adhesive is selected appropriately, also produce a vibration-damping effect.
  • a special technical problem in vehicle construction are cavities that arise from the special structure of the chassis. Particular attention must be paid to the cavities in doors between the sheet metal and the cladding.
  • the ⁇ / 4 absorber film according to the invention can be applied both to the door panel and to the door trim. When gluing to the door panel, the stiffening and vibration-damping effect can in turn be benefited.
  • the absorbers according to the invention are primarily suitable for applications in which the disturbing and to be absorbed noise occurs in a limited frequency range.
  • gearboxes or toothed belts which run at constant speed, produce fans of fans, electric motors or propeller motors in aircraft, noise sources with a precisely defined narrow frequency range.

Landscapes

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Abstract

Schallabsorber aus einer Vielzahl röhrchenförmiger Resonatoren (10), deren Schallöffnungen Ao an eine gemeinsame Fläche A angrenzen und derart verteilt sind, dass die Wechselwirkungszonen Aw dieser einzelnen Schallöffnungen Ao möglichst flächendeckend verteilt sind und gleichzeitig nicht wesentlich überlappen. Bevorzugte Ausführungsformen bestehen aus extrudierten Kunststoff-Formteilen (16) oder aus fest miteinander verbundenen metallischen Formteilen (7, 9), welche über eine geeignete mechanische Steifigkeit und akustische Schallhärte verfügen.

Description

λ/4-Schallabsorber
Die Erfindung betrifft einen Schallabsorber gemäss Ober- begriff des Anspruchs 1 und insbesondere einen Schallabsor¬ ber für Fahrzeuge aus mehreren röhrchenförmigen Resona¬ toren, vorzugsweise mit unterschiedlicher Länge.
Es ist das Bestreben der modernen Automobilindustrie, die von den Fahrzeugen erzeugten Geräusche zu verringern oder ganz zu eliminieren. Zur Schallabsorption werden heute im wesentlichen Matten aus Faserdämmstoffen oder offenporigen Schäumen verwendet, die um die Lärmquellen oder in deren unmittelbaren Umgebung montiert werden. Die Verwendung solcher offenporiger Schallabsorber im Motorraum, wie bspw. in der DE-34'28'157 beschrieben, erweist sich jedoch als problematisch, weil diese mit Öl, Wasser, Staub und anderen Verunreinigungen verschmutzen und dadurch in ihrer akustis¬ chen Wirkung rasch nachlassen.
Es ist deshalb bspw. mit der DE-40'11'705, der DE-42'41'518 oder der DE-43'05'281 auch schon vorgeschlagen worden, eine öl- und wasserbeständige Anordnung aus einer Vielzahl von Hel holtzresonatoren vorzusehen. Diese bekannten Anordnun- gen bestehen aus kästchenförmigen Hohlkörpern, welche ein Loch oder einen Hals aufweisen. Das Volumen der Hohlkörper zusammen mit der Dimension des Loches oder Halses bestimmen die Resonanzfrequenz des Absorbers. Diese bekannten An¬ ordnungen werden im wesentlichen für einen Frequenzbereich von 1 bis 2kHz ausgelegt und können an der Motorhaube, im Radkasten oder auf der Bodenwanne montiert werden. Ausserdem beanspruchen diese Anordnungen unerwünscht viel Raum, d.h. können bei knappen PlatzVerhältnissen nicht eingesetzt werden.
Im praktischen Einsatz dieser Art von Absorbern müssen die Wandungen der kästchenförmigen Hohlkörper leichtgewichtig, d.h. sehr dünn gebaut sein. Diese dünnwandigen Hohlkörper neigen aber dazu, sich durch die Schalldruckschwankungen zu verformen und damit den Qualitätsfaktor des Resonators zu beschränken. Da der Qualitätsfaktor den Wirkungsgrad der Absorber wesentlich mitbestimmt, muss mit der Leichtbau¬ weise immer auch eine Minderung der akustischen Wirksamkeit dieser Absorber in Kauf genommen werden. Die akustische Wirksamkeit dieser Absorber ist grund¬ sätzlich begrenzt, weil die Anzahl der schallaufnehmenden Öffnungen durch die geometrische Ausdehnung der einzelnen Hohlkörper beschränkt wird. Typischerweise weisen diese Hohlkörper eine Grundfläche von 15x15mm2 bis 60x60mm2 auf, bei einer Bauhöhe von 5 bis 25mm und einem Lochdurchmesser von 4 bis 11mm. Damit wird deutlich, dass diese Helmholtz- resonatoren nur in beschränktem Masse an das störende Schallfeld ankoppeln können, da bei deren flächendeckenden Verwendung, die dem Qualitätsfaktor Q proportionale, schal- laufnehmende Öffnungsfläche maximal nur 2.5% bis 4% der beschallten Gesamtfläche betragen kann.
Ausserdem sind beim Einbau der beschriebenen Helmholzabsor¬ ber auf eine Fahrzeug-Bodenwanne die Öffnungen nach oben gerichtet und können sich deshalb die Hohlräume leicht mit Feuchtigkeit und Schmutz füllen, was wieder die Schallab¬ sorption beeinträchtigt.
Aus der DE-39'13 347 ist auch ein Isolierteil bekannt, welches eine Vielzahl dicht nebeneinander angeordneter, zellenartiger Hohlräume aufweist, die nach einer Seite offen sind. Mit diesem Isolierteil wird die Energie des auftreffenden Schallfeldes im wesentlichen durch irreguläre Reflexionen, Absorption im Material und Interferenzeffekte dissipiert.
Auch diese Isolierteile eignen sich nur beschränkt für den Einsatz im Automobilbau, insbesondere weil sie leicht verschmutzen und wegen ihrer mangelnden Eigenstabilität rasch verschleissen.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Schallabsorber zu schaffen, der die Nachteile bekannter Absorber überwindet und insbesondere einen raumsparenden
Schallabsorber zu schaffen, der eine verbesserte Schallab¬ sorption aufweist, welche auch bei einer leichtgewichtigen Bauweise und in einer stark verschmutzenden Umgebung wirk¬ sam bleibt.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch einen Schallab¬ sorber mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, d.h. mit einem Schallabsorber aus mehreren röhrchenförmigen Resona¬ toren, vorzugsweise mit unterschiedlicher Länge, deren mindestens eine Schallöffnung an eine schallreflektierende Fläche angrenzt. Dabei können die röhrchenförmigen Resona¬ toren eine beliebige Lage zur schallreflektierenden Fläche einnehmen, insbesondere können die Resonatoren auch auf dieser Fläche aufliegen.
Fällt eine Schallwellenfront auf eine schallreflektierende Fläche, bildet sich ein Schalldruckmaximum direkt vor dieser Fläche. Dieses Schalldruckmaximum entsteht aus der Überlagerung der einfallenden und reflektierten Welle an dieser Stelle. Bei der erfindungsgemässen Anordnung wird die Mündung eines Röhrchens, unmittelbar an eine solche schallreflektierende Fläche gelegt. Damit läuft die einfal¬ lende Schallwelle in das Röhrchen hinein, wird an dessen Ende reflektiert, und läuft zur Mündungsöffnung zurück. Schallwellen, deren Wellenlänge das 4-fache der Länge des Röhrchens betragen, erscheinen an der Mündungsöffnung mit einer Phasenverschiebung von einer halben Wellenlänge. Dies führt zu einer destruktiven Interferenz mit der im Mün¬ dungsbereich des Röhrchens reflektierten Welle gleicher Wellenlänge, da die im Röhrchen erzeugte stehende Welle ihr Schalldruckminimum an der Mündungsöffnung aufweist, während die im Mündungsbereich reflektierte Welle dort ihr Schall¬ druckmaximum aufweist. Damit wird im Mündungsbereich ein starkes Schalldruckgefälle erzeugt, welches lokal zu hohen Luftströmungsgeschwindigkeiten und damit zur gewünschten Dissipation akustischer Energie beiträgt.
Aus diesem Verständnis wird deutlich, dass die λ/4-Röhrchen in jeder beliebigen Richtung angeordnet sein können und auch nicht notwendigerweise einen geradlinigen Verlauf aufweisen müssen. Ebenso kann der Querschnitt dieser Röhr- chen eine beliebige Form haben. Es versteht sich für den Fachmann, die Länge der Röhrchen den gewählten Formen und Resonanzfrequenzen anzupassen. Einfacherweise wird der Fachmann jedoch Formen mit im wesentlichen gleichbleibender Querschnittsfläche wählen.
Wesentlich für die wirksame Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist die Ausbildung von Bereichen, in denen eine destruktive Interferenz stattfindet. Diese Bereiche werden im folgenden Wechselwirkungszonen A^, genannt, deren Ausdeh- nung mit der jeweiligen Schallöffnungsfläche AQ und dem
Qualitätsfaktor Q in Zusammenhang gebracht werden kann. Es erweist sich nämlich, dass das Verhältnis zwischen der Fläche der Wechselwirkungszone Aw und der Schallöffnungs¬ fläche A0 proportional zum Qualitätsfaktor Q ist.
Q = k • —
Es ist also Ziel der erfindungsgemässen Ausführungsformen, darauf zu achten, dass die einzelnen Wechselwirkungszonen möglichst flächendeckend verteilt sind und gleichzeitig nicht wesentlich überlappen, da durch eine solche Überlap- pung das erwähnte Schalldruckgefälle reduziert und damit die dissipierenden lokalen Luftströmungen vermindert wür¬ den. Um eine möglichst flächendeckende akustisch wirksame Anordnung der Wechselwirkungszonen ^ zu erreichen, werden die Öffnungen der röhrchenförmigen Resonatoren vorzugsweise auf die Eckpunkte eines gedachten Netzes aus gleichschenkligen Dreiecken verteilt.
Wenn eine Schallabsorption über einen breiten Frequenz¬ bereich erwünscht ist, können mehrere Gruppen unterschied- lieh abgestimmter Röhrchenabsorber ineinander verschachtelt werden. Ebenso kann die Kombination der erfindungsgemässen λ/4 Absorber mit herkömmlichen Absorbern für gewisse Anwen¬ dungen durchaus sinnvoll sein.
Im bevorzugten Anwendungsgebiet sind die einzelnen röhrchenförmigen Resonatoren auf ein Schallfeld im Bereich von 1 - 2 kHz abgestimmt, d.h. weisen eine der Viertelwel¬ lenlänge entsprechende Länge von ca. 80 - 40 mm auf. In diesen λ/4-Resonatoren können sich stehende Wellen ausbil- den, die gegenüber der im Mündungsbereich reflektierten Wellenfront gleicher Wellenlänge um λ/2 phasenverschoben sind und mit dieser destruktiv interferieren. Um ein fahr¬ zeugspezifisches Geräuschspektrum wirksam absorbieren zu können weist der erfindungsgemässe λ/4-Absorber mindestens eine Gruppe von röhrchenförmigen Resonatoren unterschied¬ licher Länge auf. Dabei spielt es keine wesentliche Rolle, ob die Schallöffnungen stirnseitig oder mantelseitig an¬ gebracht sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen
Resonatoren auf einer Fläche liegend verteilt. Die Wirksam¬ keit des aufgezeigten Mechanismus hängt wesentlich auch von der schallreflektierenden Eigenschaft des den Hohlraum bildenden Materials ab. Weiche und nachgiebige Materialen führen zu Verlusten bei der Reflexion und beeinträchtigen den obigen Absorptionsmechanismus. Es versteht sich des¬ halb, dass für die erfindungsgemässen Resonatoren nur luftdichte, glatte und schallharte, d.h. gut schallreflek¬ tierende Materialien in Frage kommen.
In einer besonderen Ausführungsform sind die λ/4-Resona- toren aus einer Blech- oder Kunststoffolie geformt. Durch die Anordnung der Resonatoren in Gruppen können diese fliesenartig am Fahrzeug befestigt und derart ausgerichtet werden, dass sich allfällige Verunreinigungen durch Wasser oder Öl nicht verfangen können, d.h. direkt wieder aus- fliessen können. Die Montage dieser erfindungsgemässen
Schallabsorber kann mit bekannten Mitteln erfolgen. Durch das Aufbringen der schallharten Absorber werden zu Schwin¬ gungen und Vibrationen neigende Fahrzeugteile zusätzlich versteift und gedämpft.
In einer anderen Ausführungsform sind die Hohlräume direkt in eine schallharte Matrix, vorzugsweise in eine leicht¬ gewichtige Matrix aus Kunststoff, Metall oder Keramik ein¬ geformt.
Die Vorteile der erfindungsgemässen Vorrichtung sind dem Fachmann unmittelbar ersichtlich und liegen insbesondere in der Schaffung eines gezielt abstimmbaren und leichtgewich¬ tigen Absorbers mit geringer Bauhöhe. Ausserdem lässt sich dieser Absorber in stark verschmutzenden Umgebungen einset¬ zen, ist nicht feuchtigkeitsempfindlich und lässt sich kostengünstig herstellen. Als besonderer Vorteil erweisen sich diese Eigenschaften bei der Fahrzeugmontage. Dabei können diese Schallabsorber zusammen mit dem Fahrzeugchas- sis in ein Farbbad getaucht werden ohne dieses zu ver¬ schmutzen und ohne selber Schaden zu nehmen.
Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs¬ beispielen und mit Hilfe der Figuren näher erläutert wer- den. Dabei zeigen: Fig. la-d erfindungsgemässe Anordnungen zwischen einem röhrchenförmigen Absorber und einer schallreflek¬ tierenden Fläche; Fig. 2 wabenförmige Ausführungsform der erfindungsge äs- sen Vorrichtung;
Fig. 3a,b flächige Ausführungsform der erfindungsgemässen
Vorrichtung; Fig. 4a,b ziegelartige Ausführungsformen der erfindungs¬ gemässen Vorrichtung; Fig. 5 bevorzugte Verteilung unterschiedlich langer
Resonatoren. Die Figuren la bis ld zeigen die grundsätzliche Anordnung der Resonatoren in Bezug auf die schallreflektierende Fläche A. In Figur la steht der λ/4-Resonator senkrecht zur schallreflektierenden Fläche A. Dabei liegt seine Mündungs¬ öffnung A0 in dieser Fläche A. Es lässt sich experimentell nachweisen, dass die Schallabsorption in dem Masse nach- lässt, in dem die Mündungsöffnung AQ die schall¬ reflektierende Fläche A überragt. Erfindungsgemäss kann der Resonator 3 aber auch schräg oder dachziegelartig zur schallreflektierenden Fläche A stehen. Damit kann die Baudicke des gesamten Resonators reduziert werden. Diese Anordnung bietet sich insbesondere wegen deren einfachen Herstellungsweise an und eignet sich für die Verwendung als modulartiger Bausatz. Die Länge der einzelnen Resonatoren 3 und deren Durchmesser kann den gewünschten Absorptions¬ eigenschaften in einfacher Weise angepasst werden. Eine bevorzugte Anordnung ist in Figur lc ersichtlich. Hier liegen die Resonatoren 3 parallel auf der schallreflek- tierenden Fläche A. Diese Anordnung funktioniert erfin¬ dungsgemäss, d.h. erzeugt im Bereich Aw lokal eine starke Luftströmung. Die in Figur ld dargestellte Anordnung ent¬ spricht derjenigen aus Figur lc, ist in der Praxis jedoch einfacher herzustellen. Dabei kann, wie in Figur lc darge- stellt, die Schallöffnung A0 des Resonators 3 an dessen Stirnseite liegen oder kann, wie in Figur ld gezeigt, im Mantel des röhrchenförmigen Resonators 3 angebracht sein. Es versteht sich, dass die Querschnittfläche des Resonators 3 jede beliebige Form aufweisen kann und insbesondere die Resonatoren 3 selbst nicht notwendigerweise einen gerad¬ linigen Verlauf haben müssen, sondern auch mit einem ge- krümmten Verlauf ausgebildet sein können.
Figur 2 zeigt eine einfache Ausführungsform des erfindungs¬ gemässen Schallabsorbers in Aufsicht. Eine Gruppe von Resonatoren 10 sind als gerade Hohlkörper ausgebildet, die entweder stirnseitig 13 oder bodenseitig 15 eine Schall¬ öffnung aufweisen. Die wabenförmige Grundfläche 12 erlaubt eine flächendeckende Beschichtung. Bei dieser ca. 100 mm breiten Ausführungsform weisen die einzelnen Resonatoren 10 eine Länge von 43 mm bis 84 mm auf, d.h. sind auf Frequen- zen zwischen 1 und 2 kHz abgestimmt. Diese λ/4-Absorber lassen sich beispielsweise aus hartem und glattem Kunst¬ stoff herstellen oder aus Blechfolien formen.
Figur 3a zeigt eine schachteiförmige Ausführungsform aus einem extrudierten Kunststoff-Formteil 16. Der Querschnitt der einzelnen Resonatoren 10 ist hier annähernd rechteckig. Die schallwirksamen Mündungsöffnungen 17 sind mantelseitig angebracht. In dieser Ausführungsform können die Stirnwände 18 der Resonatoren 10 in gewünschter Weise verschoben werden. Dies erlaubt eine gezielte Optimierung der akusti¬ schen Absorptionswirksamkeit. Es versteht sich, dass auch diese λ/4-Absorber in mehreren Schichten angeordnet sein können.
In Figur 3b ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Resonatoren 16 im wesentlichen aus zwei Form¬ teilen 7, 9 aufgebaut sind. Ein erstes Formteil 7 ist vorzugsweise aus Aluminium gefertigt und weist parallel zu einander verlaufende Rippen 8 auf. Dieses Formteil 7 kann direkt aus Aluminiumschaum oder aus einem Aluminiumblech geformt sein. Die Rippen 8 dieses Formteils 7 sind mit einem zweiten Formteil 9, insbesondere einer Folie oder einem Blech, vorzugsweise aus Aluminium, abgedeckt und bilden gemeinsam die erfindungsgemässen Hohlkörper 6. Die Öffnungen 5 können aus dem zweiten Formteil 9 ausgestanzt sein. Einfacherweise werden nach dem Zusammenfügen der beiden Formteile 7, 9 Teilbereiche des zweiten Formteils 9 so in die Hohlkörper 6 eingedrückt, dass ResonatorÖffnungen 5 entstehen und gleichzeitig, zwischen den einzelnen Resonatoren 6 Stirnwände 4 gebildet werden. Die Stirnwände 4 können aber auch direkt in das erste Formteil 7 ein- geformt sein. Eine derartige Ausführungsform lässt sich problemlos an die jeweils gewünschten Konturen anpassen und ist deshalb kostengünstig. Es versteht sich, dass durch das Einformen von Rippen und Stirnwänden im ersten Formteil 7, dieses eine hohe mechanische Eigensteifigkeit erhält und damit auch mit relativ dünnem Material die gewünschte akustische Schallhärte erzielt werden kann.
Figur 4a zeigt eine weitere modulare Ausführungsform des erfindungsgemässen λ/4-Absorbers. Dieser besteht aus block- artigen Bauteilen 25, in welchen die röhrchenförmigen
Resonatoren 27 liegen. Diese können nachträglich ausgebohrt oder mit einem entsprechenden Spritzgussverfahren direkt ausgeformt werden. In einer bevorzugten Form verlaufen die Hohlräume der Resonatoren 27 parallel zur Blockgeometrie und werden diese Blöcke 25 bei der Montage dachziegelartig aufeinander gelegt und fixiert. Es versteht sich, dass die optimale Dimensionierung der röhrchenförmigen Resonatoren 23 im Bereich des fachmännischen Könnens liegt. Ebenso können für die Herstellung dieser λ/4-Absorberblöcke ver- schiedene schallharte Materialien verwendet werden. So kommen für den Fahrzeugbau vorerst nur leichtgewichtige Materialien, wie harte Kunststoffe, offen- oder geschlos¬ senporige Schäume, insbesondere Aluminiumschaum, beschich¬ tete Papiere oder Folien, insbesondere Aluminiumfolien in Betracht. Für andere Anwendungen, z.B. im Gebäude- oder Strassenbau, können selbstverständlich die dort üblichen Materialien eingesetzt werden, so lange auf eine glatte und schallharte Oberfläche innerhalb der Resonatoren geachtet wird.
In einer Variante dieser Ausführungsform gemäss Figur 4b verlaufen die Resonatoren 27 schräg zur Blockgeometrie.
Dabei kann selbstverständlich die Winkelstellung der ein¬ zelnen Resonatoren zueinander verschieden sein.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung zur Verteilung der verschieden langen Resonatoren. Dabei liegen die
Schallöffnungen 21, 22, 23, 24 der einzelnen Resonatoren jeweils auf dem Knotenpunkt eines Netzes, welches im wesentlichen auf gleichschenkligen Dreiecken aufgespannt ist. Aus der Figur 5 wird deutlich, dass bei dieser Kon- figuration die Wechselwirkungszone Aw der für eine be¬ stimmte Wellenlänge angelegten λ/4-Absorber nicht wesent¬ lich überlappen und eine flächendeckende Anordnung der wellenlängenabhängigen Wechselwirkungszonen Aw erreicht wird.
Es versteht sich, dass aus der Beschreibung der Wirkungs¬ weise vom Fachmann viele verschiedene Ausführungsformen und Anwendungsgebiete in Betracht gezogen werden. So stellt die Minderung von Fahrzeuglärm nach Aussen eine wichtige Auf- gäbe dar, für welche der Fachmann Schallabsorber in die unmittelbare Nähe der schallerzeugenden Aggregate, insbe¬ sondere um den Motor und das Getriebe anordnet. Die höchsten und damit störendsten Schalldrücke werden von diesen Aggregaten im Frequenzbereich von 1-2 kHz erzeugt. Wenn man für die Schallfortpflanzungsgeschwindigkeit einen Wert von 340 m/s einsetzt, ergibt dies λ/4-Resonatoren mit einer Länge von 85-42,5 mm. Resonatorengruppen in diesem Längenbereich und mit einer Querschnittsfläche von 0,25 bis 2 cm2 können kostengünstig hergestellt werden, indem eine Kunststoff- oder Metallfolie derart verformt wird, dass sich halbröhrchenförmige Senken bilden und diese geformte Folie gegen eine Trägerschicht- oder Trägerplatte montiert resp. aufgeklebt wird. Derartig geformte Resonatoren sind auch noch bei Verwendung dünner Folien wegen der inhärenten Steifigkeit gekrümmter Flächen schallhart und weisen als Resonatoren einen hohen Qualitätsfaktor auf.
Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet im Bereich der Fahrzeugakustik besteht in der Minderung des in der Fahr¬ zeugzelle erzeugten Innenlärms. Dazu können die erfindungs¬ gemässen Resonatoren resp. die oben genannten mit röhrchen- förmigen Senken versehenen Folien auf die Innenfläche der Wände oder des Daches von bspw. Kastenwagen geklebt werden. Dabei wirken die λ/4-Resonatorfolien zusätzlich versteifend und erzeugen bei geeigneter Wahl des Klebers auch eine schwingungsdämpfende Wirkung.
Ein besonderes technisches Problem im Fahrzeugbau bilden Hohlräume, die durch den besonderen Aufbau des Chassis entstehen. Dabei muss insbesondere den Hohlräumen in Türen zwischen Blech und Verkleidung besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Auch in diesem Bereich kann die erfin- dungsgemässe λ/4-Absorberfolie sowohl auf das Türblech als auch auf die Türverkleidung aufgebracht werden. Beim Ver¬ kleben mit dem Türblech kann wiederum von der versteifenden und schwingungsdämpfenden Wirkung profitiert werden.
Die erfindungsgemässen Absorber sind, ihrer Konzeption entsprechend, in erster Linie für Anwendungen geeignet, in welchen der störende und zu absorbierende Lärm in einem beschränkten Frequenzbereich auftritt. Insbesondere er- zeugen Getriebe oder Zahnriemen, welche bei konstanter Geschwindigkeit laufen, Gebläse von Ventilatoren, elektrische Motoren oder Propellermotoren bei Flugzeugen, Lärmquellen mit einem genau definierten schmalen Frequenz¬ bereich.
Die Verwendung der erfindungsgemässen Absorber an schallisolierenden Wänden, wie sie manchmal seitlich von Autobahnen aufgestellt werden, soll hier nur am Rand er¬ wähnt werden. Dazu würden sich die Ausführungsformen mit der extrudierten Platte oder den modularen Ziegeln besonders eignen. Ein analoger Einsatz der erfindungsgemäs¬ sen Absorber ist auch für schallabsorbierende Auskleidungen von Verkehrstunnels denkbar. Es versteht sich, dass die Verwendung der erfindungsgemässen Absorber nicht auf den Fahrzeugbereich eingeschränkt werden soll. So ist deren Einsatz auch in Schwimm- oder Sporthallen oder in Fabriken als Wand- oder Deckenverkleidung denkbar.

Claims

Ansprüche
1. Schallabsorber zur Geräuschminderung bei Fahrzeugen, aus mehreren röhrchenförmigen Resonatoren (10) , vor- zugsweise mit unterschiedlicher Länge und mit mindes¬ tens einer Schallöffnung (13), dadurch gekennzeichnet, dass jede der Schallöffnungen (13) an eine schallre¬ flektierende Fläche (A) angrenzt.
2. Schallabsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallöffnungen (13) um mindestens den Radius der dazugehörigen Wechselwirkungszone (A,) voneinander beabstandet sind.
3. Schallabsorber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallöffnungen stirnseitig der röhrchenförmigen Resonatoren angebracht sind.
4. Schallabsorber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallöffnungen mantelseitig der röhrchenförmigen Resonatoren angebracht sind.
5. Schallabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Schallöffnungen ver- schieden gross sind.
6. Schallabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Resonatoren (10) im montierten Zustand nach unten offen sind.
7. Schallabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Resonatoren zur Fläche (A) parallel angeordnet sind.
8. Schallabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Resonatoren in eine schallharte Matrix (16,25) oder in schallharte Form¬ teile (7,9) eingeformt sind.
9. Schallabsorber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die schallharte Matrix oder jedes der Formteile aus Kunststoff oder einem Leichtmetall besteht.
10. Schallabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da¬ durch gekennzeichnet, dass mindestens die Innenseite der röhrchenförmigen Resonatoren (10) eine glatte Ober¬ fläche aufweist.
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