DE4241515C1 - Schallabsorbierende Gehäuseauskleidung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gehäuseauskleidung für eine Kolben-, Kraft- oder Ar­ beitsmaschine, bestehend aus einer luftschalldämpfenden Schicht aus Fasern, wobei die Fasern zumindest im Bereich des die Schicht außenseitig umschließen­ den Randes zu einem im wesentlichen porenfreien Stützrahmen verdichtet und verklebt sind.

Eine solche Gehäuseauskleidung ist aus der DE 36 01 204 A1 bekannt. Die Ge­ häuseauskleidung ist für den Motorraum von Kraftfahrzeugen vorgesehen und besteht aus einem in drei Schichten aufgebauten Formkörper aus Fasermaterial. Die erste Schicht ist aus einem thermisch hochbelastbaren Kunststoffasermate­ rial, die zweite Schicht aus einem anorganischen, thermisch hochbelastbaren Fa­ sermaterial und die dritte Schicht aus einem textilen Fasermaterial gebildet. Die erste Schicht ist als Kaschierung der zweiten Schicht vorgesehen und in Rich­ tung der Schallquelle angeordnet. Die erste Schicht ist dazu vorgesehen, die wenig scheuerbeständige und gegen Kratzer empfindliche anorganische zweite Faserschicht mit einem mechanisch widerstandsfähigen Überzug zu versehen. Die dritte Schicht ist im Bereich ihrer Erstreckung unterschiedlich stark verdichtet und verklebt, wobei die Verdichtung in Richtung des Stützrahmens zunehmend vergrößert ist.

Aus der DE-25 10 607 C2 ist ein luftschallabsorbierendes Verkleidungselement für die Innenseite einer Motorhaube bekannt, das zweischichtig aufgebaut ist und eine poröse Trägerschicht umfaßt, die auf der dem Motor zugewandten Seite mit einer wasser- und ölbeständigen und -abweisenden Deckschicht ver­ bunden ist. Die Deckschicht ist mikroporös und luftdurchlässig, wobei das ge­ samte Verkleidungselement, bestehend aus Träger- und Deckschicht mehrere Ausbuchtungen aufweist, die einen luftgefüllten Raum begrenzen und zur Ab­ sorption akustisch störender Schwingungen vorgesehen sind.

Eine weitere Gehäuseauskleidung ist aus der DE 36 21 658 A1 bekannt und besteht aus mit Bindemittel vermischten Wirrfaserwerkstoffen, die durch Druck- und gegebenenfalls Wärmeanwendung verpreßt eine selbsttragende Einheit erge­ ben. Durch eine gitterförmige Verpressung des Wirrfaserstoffs werden Bereiche unterschiedlicher Verdichtung gebildet, wodurch die Gehäuseauskleidung selbsttragend wird. Der Formkörper besteht aus kissenförmigen Einzelelementen, die im Bereich ihrer umfangsseitigen Begrenzung verdichtet sind und daher in diesem Bereich auch ein geringes spezifisches Volumen aufweisen. Die hohe Formstabilität der vorbekannten Gehäuseauskleidung geht allerdings zu Lasten der Schallabsorption, da die Bereiche der niedrigverdichteten Fasern vergleichs­ weise klein sind. Um diesen Nachteil zu vermeiden ist es vorgesehen, daß meh­ rere der vorbekannten Gehäuseauskleidungen übereinander angeordnet werden, was einen relativ großen Raumbedarf bedingt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schallabsorbierende Gehäuseauskleidung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß sich eine verbesserte Formstabili­ tät der selbsttragenden Struktur der Gehäuseauskleidung ergibt und daß die rela­ tiv höher verdichteten und verklebten Fasern, die die Formstabilität der Struktur bewirken, zur Schallabsorption der akustisch störenden Schwingungen beizutra­ gen vermögen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, daß innerhalb des Stützrahmens weitere Fasern zu einander überkreuzenden, im wesentlichen porenfreien Stütz­ elementen verdichtet und verklebt sind, daß der Stützrahmen und/oder das Stützelement mit zumindest einer sich parallel zu ihrer Längsrichtung erstrecken­ den Aus- und/oder Einwölbung ihres Profils versehen sind und daß die Aus- und/oder Einwölbung zumindest an einer Stelle zur Bildung eines Helmholtz-Re­ sonators mit einer stirnseitigen, in Richtung der Schaltwelle angeordneten Durchtrittsöffnung für Luft versehen ist. Durch diese Ausgestaltung der Gehäu­ seauskleidung ergibt sich eine formstabile, selbsttragende Struktur und die Be­ festigung an Tragkörpern, wie beispielsweise Abdeckhauben, ist durch diese Ausgestaltung vereinfacht. Der Stützrahmen kann beispielsweise erste Befesti­ gungselemente aufweisen, die mit zweiten Befestigungselementen des Tragkör­ pers in Eingriff bringbar sind. Eine besonders einfache Verbindung zwischen der Gehäuseauskleidung und dem Tragkörper kann durch eine Schnappverbindung gebildet sein. Die Fasern können beispielsweise aus Baumwolle bestehen. Inner­ halb des Stützrahmens sind weitere Fasern zu einander überkreuzenden, im we­ sentlichen porenfreien Stützelementen verdichtet und verklebt. Die innerhalb des Stützrahmens angeordneten Stützelemente können als Stützstege mit einem zweckmäßigen Verlauf ausgebildet sein, die den Stützrahmen z. B. X-förmig aus­ steifen. Selbst bei Verwendung von im wesentlichen porenfreien Stützelementen innerhalb des Stützrahmens besteht ein wesentlicher Teil der Gehäuseausklei­ dung aus niedrigverdichteten Fasern, wodurch eine gute Schallabsorption der hohen Frequenzen begünstigt wird. Der Stützrahmen, die Stützelemente und die Helmholtz-Resonatoren weisen bevorzugt eine Oberfläche auf, die 0,1 bis 0,7 mal so groß ist, wie die gesamte Oberfläche der Gehäuseauskleidung, die der Schallquelle zugewandt ist.

Eine weitere Vergrößerung der Formsteifigkeit wird dadurch erreicht, daß der Stützrahmen und/oder das Stützelement mit zumindest einer sich parallel zu ihrer Längsrichtung erstreckenden Aus- und/oder Einwölbung ihres Profils versehen sind. Durch ein U-förmiges Profil des Rahmens und/oder der Stützelemente wird eine zunehmende Biege- und Torsionssteifigkeit bedingt.

Die Aus- und/oder Einwölbung ist zumindest an einer Stelle zur Bildung eines Helmholtz-Resonators mit einer stirnseitigen Durchtrittsöffnung für Luft versehen.

Die einstückige Ausgestaltung von Helmholtz-Resonatoren mit der Gehäuseaus­ kleidung ermöglicht die Schallabsorption unterschiedlicher, bevorzugt jedoch niedriger Frequenzen, wenn die Helmholtz-Resonatoren unterschiedlich ausge­ bildet sind. Das erfindungsgemäße, luftschallabsorbierende Formteil weist insbe­ sondere dann eine geringe Bauhöhe auf, wenn im Bereich des Rahmens und/oder der Stützelemente Helmholtz-Resonatoren angeordnet sind. Die Helmholtz-Re­ sonatoren können in ihrem Volumen, im Durchmesser ihrer Durchtrittsöffnung und in ihrer Halslänge derart variiert werden, daß eine sehr gute Schallabsorption den jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalls angepaßt werden kann. Im Hinblick auf eine einfache Fertigung der Gehäuseauskleidung ist von hervorzuhebender Bedeutung, daß die Helmholtz-Resonatoren einstückig mit der Faserschicht ausgebildet sind und einen Teil des porenfreien, luftundurchlässigen Rahmens und/oder des Stützelements bilden können. Die Helmholtz-Resonatoren überdecken bevorzugt 25 bis 60% der Gesamtfläche der Auskleidung.

Im Zuge des Stützrahmens und/oder des Stützelements können Vorwölbungen in einer dichten Aufeinanderfolge vorgesehen sein. Durch diese Ausgestaltung tragen die außerhalb des Stützrahmens und/oder der Stützelemente befindlichen Bereiche niedrig verdichteter Fasern zur Schallabsorption der hohen Frequenzen, die als Helmholtz-Resonatoren ausgebildeten Bereiche der Stützelemente zur Ab­ sorption der Tiefenfrequenzen bei.

Eine Absorption von Luftschall kann durch die Verwendung von Helmholtz-Reso­ natoren in Verbindung mit den unverdichteten Fasern in einem breitbandigen Frequenzbereich erzielt werden. Die Vorwölbungen in einer dichten Aufeinander­ folge bedingen eine große wirksame Oberfläche.

Die in der Längsrichtung des Stützrahmens und/oder des Stützelements aufein­ ander folgenden Vorwölbungen können einander überlappen. Beispielsweise können die Vorwölbungen zur Erzeugung der Überlappung einen im wesentlichen V-förmig gestalteten Grundriß haben. Die einander benachbarten Vorwölbungen sind dadurch bei Verwendung der Gehäuseauskleidung miteinander in Eingriff bringbar, wodurch eine zusätzliche Versteifung bedingt ist. Neben einem V-förmigen Grundriß kann dieser auch U-förmig ausgebildet oder durch versetzte Rippen gebildet sein. Der Stützrahmen und/oder die Stützelemente weisen eine in Richtung des Trägerelements offene, U-förmige Nut auf, wodurch in Verbindung mit den napfartigen Vorwölbungen Kammern gebildet sind, die die Resonatoren bilden. Die erfindungsgemäße Gehäuseauskleidung kann mit jeder beliebigen Unterlage verklebt oder auf diese aufgeklipst werden. Das Trägerelement kann beispielsweise durch die Motorhaube eines Kraftfahrzeugs gebildet sein, wobei die Gehäuseauskleidung auf der dem Motor zugewandten Seite der Motorhaube befestigt ist.

Gelangt die erfindungsgemäße Gehäuseauskleidung beispielsweise als Decken­ verkleidung im Fahrzeuginnenraum zur Anwendung, besteht die Möglichkeit, daß die Gehäuseauskleidung auf der der Schallquelle zugewandten Seite mit einem Oberflächenbezug aus porösem, offenporigem Werkstoff überdeckt sein kann. Insbesondere im höherfrequenten Bereich kann dadurch eine nochmalige Ver­ besserung der Absorption erzielt werden.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gehäu­ seauskleidung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht der erfindungsgemäßen Gehäuseauskleidung von der der Schallquelle zugewandten Seite.

Fig. 2 einen Querschnitt der Gehäuseauskleidung aus Fig. 1 auf einem Tragkörper montiert.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Gehäuseauskleidung für eine Verbrennungskraftma­ schine gezeigt, die in diesem Beispiel auf der Innenseite einer Motorhaube 11 befestigt ist. Die Gehäuseauskleidung besteht aus einer luftschalldämpfenden Schicht 1 aus Fasern 2, wobei der Rand 3 der Gehäuseauskleidung zu einem po­ renfreien Stützrahmen 4 verdichtete und verklebt ist. Als Kleber wird eine Phe­ nolharz mit einem Polypropylenbinder verwendet. Um die Gehäuseauskleidung zusätzlich zu dem Stützrahmen 4 zu versteifen, sind weitere Fasern 2, die in­ nerhalb des Stützrahmens 4 liegen, zu einem im wesentlichen X-förmigen Stützelement 5 verdichtet und verklebt. Hinsichtlich einer möglichst großen Oberfläche zur Schallabsorption ist es im Rahmen des vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiels vorgesehen, daß sowohl der Stützrahmen 4 als auch das Stütz­ element 5 mehrere napfartige Vorwölbungen 8 aufweisen, die zur Bildung von Helmholtz-Resonatoren mit jeweils einer in Richtung der Schallquelle angeordne­ ten Durchtrittsöffnung 9 für Luft versehen sind. Sowohl die Vorwölbungen 8 als auch die Durchtrittsöffnungen 9 sind auf die Frequenz des Luftschalls abge­ stimmt und weisen unterschiedliche Querschnitte auf. Die Helmholtz-Resonato­ ren im Bereich des Stützrahmens 4 sind im wesentlichen rechteckig ausgebildet und folgen einander dicht auf. Eine zusätzliche Versteifung der Gehäuseausklei­ dung wird in dem Ausführungsbeispiel dadurch erzielt, daß die entlang des Stützelements 5 angeordneten, aufeinanderfolgenden Vorwölbungen 8 einander im Bereich ihrer Enden V-förmig überlappen. Durch diese Ausgestaltung ist eine zusätzliche Führung im Inneren der Gehäuseauskleidung gegeben.

In Fig. 2 ist zu erkennen, daß nahezu die gesamte, dem Luftschall zugewandte Oberfläche der Gehäuseauskleidung zur Luftschallabsorption genutzt wird. Die gesamte Gehäuseauskleidung ist einstückig hergestellt und besteht aus Fasern, die im Bereich des Stützrahmens 4 und des Stützelements 5 und zur Bildung der Helmholtz-Resonatoren nahezu porenfrei verdichtet und verklebt sind, während die nicht verklebten Bereiche aus einer luftschalldämpfenden Schicht 1 aus Fa­ sern 2 bestehen, die nicht oder nur niedrig verdichtet sind. Diese Ausgestaltung bedingt eine breitbandige Dämpfung von Luftschall in verschiedenen Frequenz­ bereichen, da die unterschiedlich groß ausgebildeten Resonatoren und die nur gering verdichteten Fasern Luftschall unterschiedlicher Frequenz zu absorbieren vermögen.

Claims (5)

1. Schallabsorbierende Gehäuseauskleidung für eine Kolben-, Kraft- oder Arbeitsmaschine, beste­ hend aus einer luftschalldämpfenden Schicht aus Fasern, wobei die Fasern zumindest im Bereich des die Schicht außenseitig umschließenden Randes zu einem im wesentlichen porenfreien Stützrahmen verdichtet und verklebt sind, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Stützrahmens (4) weitere Fasern (2) zu einander überkreuzenden, im wesentlichen porenfreien Stütz­ elementen (5) verdichtet und verklebt sind, daß der Stützrahmen (4) und/oder das Stützelement (5) mit zumindest einer sich parallel zu ihrer Längsrichtung erstreckenden Aus- (6) und/oder Einwölbung (7) ihres Profils versehen sind und daß die Aus- (6) und/oder Einwölbung (7) zumindest an einer Stelle zur Bildung eines Helmholtz-Resonators mit einer stirnseitigen, in Richtung der Schallquelle angeordneten Durchtrittsöffnung (9) für Luft ver­ sehen ist.

2. Schallabsorbierende Gehäuseauskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Helmholtz-Resonatoren 25 bis 60% der Gesamtfläche der Auskleidung überdecken.

3. Schallabsorbierende Gehäuseauskleidung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge des Stützrahmens (4) und/oder des Stützelementes (5) Vorwölbun­ gen (8) in einer dichten Aufeinanderfolge vorgesehen sind.

4. Schallabsorbierende Gehäuseauskleidung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Längsrichtung des Stützrahmens (4) und/oder des Stützelementes (5) aufeinander folgenden Vorwölbungen (8) einander überlappen.

5. Schallabsorbierende Gehäuseauskleidung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwölbungen (8) zur Erzeugung der Überlappung (9) einen im wesentlichen V-förmig gestalteten Grundriß haben.