DE10147645A1

DE10147645A1 - Schallabschirmelement und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE10147645A1
Application number: DE2001147645
Authority: DE
Inventors: Franz Schweiggart; Klaus Pfaffelhuber
Original assignee: Faist Automotive GmbH and Co KG
Current assignee: Faist Automotive GmbH and Co KG
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-10
Also published as: WO2003030144A1; EP1430473A1

Abstract

Die dreidimensionale Verformbarkeit dünner, insbesondere mit einem Muster von Vertiefungen bzw. Erhöhungen und/oder mit schlitzartigen Durchbrechungen versehener Platten wird insbesondere dadurch verbessert, daß die Böden (14) der Vertiefungen (13) bzw. Erhebungen (12) nur an entgegengesetzten Seiten mit benachbarten Wandteilen (15) der Vertiefungen bzw. Erhebungen verbunden sind, an anderen Seiten dagegen von Wandteilen unter Bildung von Schlitzen (2) abgetrennt sind; andererseits können die Schlitze (2) einzeln und/oder in Gruppen (12, 12a) derart versetzt zueinander angeordnet werden, daß jeweils ein Teil eines Schlitzes (2) bzw. einer Gruppe von Schlitzen (2) in Bezug zu Nachbarschlitzen (2a) oder -gruppen (12a) versetzt angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schallabschirmelement der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung.
Derartige Schallelemente sind bereits bekannt (WO 00/68039) und werden insbesondere zum Schutz vor Schallausbreitung aus dem Lärmbereich eines Raums in einen Nachbarraum und/oder zum Abdecken von schallreflektierenden und/oder schallerzeugenden Bauteilen verwendet. Obwohl sich derartige Schallabschirmelemente bereits gut bewährt haben, ergeben sich trotz einem verhältnismäßig geringen Lochflächenverhältnis (Anteil der durch Durchbrechungen belegten Plattenfläche bzw. Schichtfläche an der Gesamtfläche der Platte oder Schicht) beim Verformen beispielsweise mit verhältnismäßig geringen Biegeraten Probleme, die oftmals zu Rissen in der Platte bzw. Schicht führen. Diese Schwierigkeit tritt vor allem dann auf, wenn das Schallabschirmelement nicht mit zusätzlichen Schichten belegt ist, sondern beispielsweise nur aus einer einzigen Metallschicht bzw. Metallfolie besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der Rissebildung insbesondere beim Verformen auf einfache Weise zu begegnen.
Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.
Danach werden die Schlitze einzeln und/oder in Gruppen derart mit ihrer Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet, daß jeweils mindestens ein Teil eines Schlitzes bzw. eine Gruppe von Schlitzen in Bezug zu Nachbarschlitzen oder Nachbargruppen von Schlitzen hinsichtlich der Schlitzeausrichtung versetzt angeordnet ist.
Dabei empfiehlt sich, eine Versetzung der Längsausrichtung von Nachbarschlitzen bzw. Nachbargruppen von Schlitzen von 70° bis 110°, insbesondere etwa 90°, zueinander. Hierdurch erhält die erfindungsgemäß geschlitzte Platte oder Schicht eine optimale Strukturierung hinsichtlich nachfolgender spanloser Verformungsvorgänge.
Besonders bevorzugt ist eine Anordnung, bei der ein Schlitz einer bestimmten Ausrichtung sowohl an seinen Enden als auch im Bereich seiner Mitte im Abstand von solchen Nachbarschlitzen angeordnet ist, deren Schlitzlängsrichtung (Ausrichtung) orthogonal bzw. im rechten Winkel zur Schlitzausrichtung des erstgenannten Schlitzes angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich optisch eine Art "Webmuster" beispielsweise gemäß Fig. 2.
Es ist jedoch auch möglich, sämtliche Schlitze in einer gemeinsamen Ausrichtung mit ihren Längsachsen in der Platte bzw. Schicht so anzuordnen, daß parallele Reihen von hintereinander verlaufenden Schlitzen zustandekommen. Dabei sollte ein Schlitz einer Reihe im Abstand von benachbarten Schlitzen einer benachbarten Reihe so angeordnet sein, daß der erstgenannten Schlitz nicht nur den Abstand der benachbarten Schlitze der Nachbarreihe, sondern auch jeweils eine Teillänge dieser benachbarten Schlitze der Nachbarreihe überdeckt.
Im Falle der insbesondere um 90° versetzten Ausrichtung von Schlitzen benachbarter Reihen kann es sich auch empfehlen, diese Reihen gleich ausgerichteter Schlitze jeweils Wellen- oder treppenförmig verlaufen zu lassen, beispielsweise gemäß Fig. 4.
Besondere Vorteile bietet auch eine schachbrettartige Gruppierung von Schlitzen beispielsweise gemäß Fig. 6, wonach Gruppen gleichgerichteter Schlitze jeweils von Nachbargruppen anders gerichteter Schlitze abgewechselt werden.
Für die Schlitzbreite b empfehlen sich Abmessungen zwischen 0,05 mm und 0,15 mm und Schlitzlängen l von 1 mm bis 8 mm.
Die Schlitze sollten einen Abstand A zwischen 0,5 mm und 5 mm, insbesondere zwischen 1 mm und 3 mm, voneinander aufweisen.
Die Herstellung der Schlitze erfolgt zweckmäßigerweise durch Hubmesser, wie sie z. B. zur Streckmetallherstellung verwendet werden, oder durch Stanzhalter mit Messereinsätzen. Bevorzugt werden auch Rotationswalzen mit scharfen Kanten bzw. Schneiden.
Bei der anderen Ausbildung der Erfindung wird dafür gesorgt, daß Schlitze an den scharfkantigen Übergangsstellen zwischen Böden von Vertiefungen bzw. Erhebungen einerseits und den benachbarten Wandteilen andererseits gebildet werden, so daß die Böden nur an entgegengesetzten Seiten mit benachbarten Wandteilen in Verbindung stehen. Die Böden sind dann an zwei Seiten aus der Ebene der Noppenplatte gewissermaßen herausgebrochen, was auf sehr einfache Weise durch genügend tiefes Ineinandergreifen der Prägezähne von Prägewalzen bzw. Prägerädern oder dergleichen erfolgt.
Sog. "Noppenplatten" sind an sich bekannt (EP 0149844 A), weisen aber keine solchen Schlitze auf.
Es empfiehlt sich, die Schlitze in parallelen Reihen verlaufen zu lassen mit durch die Breite der betreffenden Böden vorgegebenen Abständen. Dafür wird die Zahnbreite b der Prägezähne bevorzugt zwischen 0,1 mm und 20 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 2 mm gewählt.
Anhand der Zeichnung werden im Folgenden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, die sich besonders zur Anwendung bei Bauteilen empfiehlt, die wie im Kraftfahrzeugwesen oder im Maschinenbau zum Abschirmen von Lärmquellen dienen. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Teilansicht eines Kfz-Einbauteils, bei dem das erfindungsgemäße Schallabschirmelement als Formteil hergestellt ist und zum Abdecken eines Teiles des Motors dient;
Fig. 2 ein Muster erfindungsgemäß gestalteter und angeordneter Schlitze in Aufsicht auf die betreffende Platte oder Schicht, und zwar in starker Vergrößerung;
Fig. 3 ein anderes Muster der Schlitzanordnung mit parallel verlaufenden Reihen von Schlitzen;
Fig. 4 ein Schlitzmuster, bei dem Reihen gleich gerichteter Schlitze jeweils wellenförmig angeordnet sind;
Fig. 5 eine Aufsicht auf eine Platte mit Winkelschlitzen;
Fig. 6 eine Aufsicht auf eine Platte mit einem erfindungsgemäß aufgebauten Schachbrettmuster von jeweils Gruppen gleich gerichteter Schlitze in Nachbarschaft von Gruppen dazu orthogonal ausgerichteter Schlitze.
Fig. 7 eine stark vergrößerte Aufsicht auf einen Teil einer erfindungsgemäß gestalteten Noppenplatte und
Fig. 8 einen Teilschnitt (A-A) durch diese;
Fig. 9 eine schräge Teilaufsicht auf eine Noppenplatte nach dem Stand der Technik;
Fig. 10 einen schematischen Querschnitt auf den Bereich eines Prägewalzen- bzw. Prägeräderpaars, das bahnförmiges Material in die Noppenplatte umformt und
Fig. 11 eine schematische Aufsicht auf das Prägewalzen- bzw. Prägeräderpaar mit dem Achsenabstand A zwischen beiden.
Das als Motorabdeckung dienende Schallschutz- bzw. Abschirmelement gemäß Fig. 1 ist aus einer dünnen Platte (1) mit einer Dicke von 0,8 mm hergestellt. Über fast die gesamte Fläche ist das Schallabschirmelement mit vielen kleinen Durchbrechungen versehen, von denen die meisten Durchbrechungen in Form von Schlitzen (2) ausgebildet und hier in einem schachbrettartigen Muster von Gruppen 12, 12a unterschiedlich geneigter Schlitze zusammengesetzt. Dabei kann ein Teil des Schallabschirmelements auch in Form von runden Löchern (2d) durchbrochen sein. Größere Durchbrechungen bzw. Aussparungen (3) dienen zum Befestigen am Chassis des Kraftfahrzeugs, indem Schrauben durch die Durchbrechungen (3) hindurchgesteckt und das Schallabschirmelement festgeschraubt wird. Dieses stellt eine Art dreidimensional verformte Platte (1) dar, ist gemäß den Formationen des Motorgehäuses geformt und weist außen kleine Anschlußflausche (4) auf. Auch in dem Bereich starker Krümmung, d. h. kleine Biegeradius beispielsweise an der Seite (10), ist aufgrund der erfindungsgemäßen Schlitzanordnung ein Einreißen beim Verformen vermieden worden. Die Schlitze (2) und Löcher (2d) dienen auch zum "Entdröhnen", da sie das Schwingungsverhalten der dreidimensional verformten Platte (1) trotz der kleinen Abmessungen wesentlich verändern.
Gemäß Fig. 2 sind Reihen von Schlitzen (2) angeordnet, deren Längsrichtung in die gleiche Richtung (von oben nach unten) weisen. Die Schlitze (2) dieser Reihen sind mit Nachbarschlitzen (2a) von Schlitzreihen derart verschachtelt, daß die Ausrichtungen bzw. Längsrichtungen dieser Nachbarschlitze (2a) orthogonal, also im rechten Winkel (α = 90°) zur Ausrichtung der erstgenannten Schlitze (2), hier von rechts nach links, verlaufen. Die Schlitzbreite (b) beträgt jeweils 0,1 mm und die Schlitzlänge (l) 3 mm. Der Abstand (A) beträgt 2 mm, so daß sich ein Abstand (A1) von etwa 0,5×A, genauer von 0,95 mm ergibt.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 beträgt die Schlitzbreite (b) etwa 0,1 mm bei einer Schlitzlänge (l) von 6 mm und einem Abstand (A) von Schlitzen (2) der gleichen Reihe von Schlitzen von 2 mm. Hierdurch überlappen die Enden des Schlitzes (2) jeweils eine Teillänge (Tl) der Schlitze (2) der zur einen Reihe 5 benachbarten Reihe 6. Die Schlitzanordnung ist symmetrisch, d. h., daß die Mittellinie (M) eines Schlitzes (2) der Reihe 6 genau zwischen den Enden der benachbarten Reihe 5 verläuft. Der Abstand (A) der Reihen 5, 6 ist etwa 2,6 mm.
Auch bei der Schlitzanordnung von Fig. 4 beträgt die Schlitzbreite (b) 0,1 mm, während eine Schlitzlänge (l) von 1,5 mm gewählt wurde. Die Abstände (A) sowohl zwischen Nachbarschlitzen (2a) der gleichen Schlitzreihe 5 als auch zwischen Schlitzen (2, 2a) benachbarter Reihen 6 beträgt hier etwa 1 mm, sofern dies möglich ist. Aufgrund des wellenförmigen Verlaufs der Reihen 5, 6 der Schlitze (2, 2a) ergibt sich jedoch zwangsläufig teilweise ein größerer Abstand.
Bei den Winkelschlitzen (2b) gemäß Fig. 5 sind die Schlitzarme (2c) im rechten Winkel α1 = 90° zueinander abgewinkelt. Unter einem gleichen Winkel α von 90° verlaufen auch die Schlitzarme (2c) von in einer Reihe angeordneter, benachbarter Winkelschlitze (2b). Auch hier beträgt die Schlitzbreite 0,1 mm und betragen die Schlitzlängen (l1) der Schlitzarme (2c) 1,5 mm. Dabei ergeben sich Abstände (A) von benachbarten Schlitzen von Nachbarreihen zwischen 1 mm und 1,5 mm. Der Abstand (A1) zwischen den voneinander wegweisenden Spitzen im Zentrum benachbarter und versetzt angeordneter Winkelschlitze (2b) beträgt 3 mm und der Abstand (A2) der Spitzen von benachbarten Winkelschlitzen (2b) der selben Reihe etwa 2,9 mm.
In Fig. 6 sind drei unterschiedliche Schachbrettmuster a, b und c von Schlitzgruppen dargestellt. Dabei wird jeweils eine Gruppe (12) von bei diesem Beispiel vier gleichgerichteten Schlitzen (2) an den vier Seiten der quadratförmigen Gruppe (12) durch jeweils eine Nachbargruppe (12a) von orthogonal zu den ersten Schlitzen (2) ausgerichteten Nachbarschlitzen (2a) angeordnet.
Gemäß Fig. 7 ist aus der Ebene der Platte 1 aus insbesondere Aluminium einer Plattendicke d von 0,5 mm ein Muster von Erhebungen 12 und Vertiefungen 13 herausgeprägt, wie dies im Teilquerschnitt der Fig. 8 besser und vergrößert dargestellt ist. Die am weitesten herausgeprägten Böden 14 der Erhebungen 12 und Vertiefungen 13 stehen zwar an ihren Enden 17 über die Wandteile 15 in Verbindung mit dem Plattenmaterial, sind aber an ihren längs verlaufenden Seiten von diesem Material getrennt, so daß sich dort die Schlitze 2 ergeben, die in der Aufsicht von Fig. 7 optisch kaum auffallen, aber im Querschnitt nach Fig. 8 deutlich in Erscheinung treten.
Die Schlitze 2 ermöglichen in Verbindung mit der genoppten, d. h. durch Erhöhungen 12 und Vertiefungen 13 ausgeprägten Plattenkonfiguration eine schallabsorbierende Qualität einerseits und andererseits eine bessere zweidimensionale und dreidimensionale Verformbarkeit um Biegekurven ohne die bei Noppenplatten bekannter Art nach Fig. 9 festgestellte Rissegefahr. Die erfindungsgemäße Lösung der vorliegenden Aufgabe ist um so überraschender, als man bei geschlitzten Noppenplatten eine sehr viel größere Rissegefahr beim Biegen und dreidimensionalen Verformen erwarten würde als ohne Schlitze.
Gemäß Fig. 10 und 11 befinden sich zwei Prägewalzen 20, 20a im Achsabstand A voneinander. Diese Prägewalzen 20, 20a sind jeweils mit einer Anzahl Prägeräder 21, 21a versehen, die abwechselnd große und kleine Außendurchmesser aufweisen, die durch die Prägezähne 22 bestimmt sind. Die Breite b der Prägezähne 22 sollte zwischen 0,1 mm und 20 mm, insbesondere zwischen 0,5 und 2 mm betragen. Die Breite b wird durch relativ scharfkantige Ränder begrenzt.
Die Zahnflanken 23 der Prägezähne 22 definieren die Wandteile 15, welche Übergänge von den Böden 14 der Vertiefungen 13 bzw. Erhöhungen 12 der Platte 1 bilden. Die Zahnköpfe 18 bestimmen dagegen die Form der Böden 14. Die Zahnköpfe 18 sind möglichst flach und insbesondere eben.
Gemäß Fig. 10 wird insbesondere über eine Hilfsrolle 24 ebenes bahnförmiges Material 25 in die Zwischenräume zwischen ineinandergreifende Prägezähne 22 unter Verformung hineingedrückt. Dabei wird der Achsabstand A zwischen den Prägewalzen 20, 20a so eingestellt, daß die Böden 14 unter Bildung der Schlitze 2 aus dem Material herausgeprägt werden. Die derart gebildete Noppenplatte 1 verläßt das Walzenpaar über die Hilfswalze 26 in einer geraden Ebene 27, aus der heraus die dreidimensionale Verformung zu beispielsweise Motorabdeckungen vorgenommen werden kann, ohne daß an Stellen kleiner Biegeradien die Noppenplatte einreißt.
Für das Material eignet sich vor allem verformbares Metallblech aus beispielsweise Aluminium, das aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit auch für eine rasche Ableitung von Wärme aus dem Motorraum in die Umgebung sorgt. Dabei ist ein solches Schallabschirmelement bis zu sehr hohen Temperaturen stabil und daher auch in Hochtemperaturbereichen als Hitzeschild einsetzbar, bei denen Kunststoffteile weniger geeignet sind.
Die Erfindung ist aber gleichfalls bei Kunststoffformteilen anwendbar.

Claims

1. Schallabschirmelement mit mindestens einer Platte (1) oder Schicht einer Dicke (d) zwischen 0,01 und 50 mm, die viele kleine schlitzartige Durchbrechungen einer Schlitzbreite zwischen 0,001 und 2 mm mit einem Schlitzflächenverhältnis zwischen 0,001 und 8% aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (2, 2a) einzeln und/oder in Gruppen (12, 12a) derart versetzt zueinander angeordnet sind, daß jeweils mindestens ein Teil eines Schlitzes (2) bzw. einer Gruppe (12) von Schlitzen (2) in Bezug zu Nachbarschlitzen (2a) oder Nachbargruppen (12a) von Schlitzen (2a) versetzt angeordnet ist, und/oder daß die Schlitze (2) an entgegengesetzten Seiten von Böden (14) von Vertiefungen (13) bzw. Erhöhungen (22) der Platte (1) angeordnet sind, während die ungeschlitzten Seiten der Böden (14) mit benachbarten Wandteilen (15) verbunden sind.

2. Schallabschirmelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schlitze (2, 2a) und/oder Gruppen (12, 12a) von Schlitzen (2, 2a) in einem Winkel α von etwa 70° bis 110° zueinander versetzt ausgerichtet sind.

3. Schallabschirmelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schlitze als Winkelschlitze (2b) ausgebildet sind, deren Schlitzarme (2c) im Winkel α von etwa 70° bis 110° zueinander abgewinkelt sind.

4. Schallabschirmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schlitze (2, 2a) unterschiedlicher Ausrichtung derart abwechseln, daß jeweils ein Schlitz (2) einer bestimmten Ausrichtung sowohl an den Enden als auch insbesondere mittig zu beiden Seiten von Nachbarschlitzen (2a) benachbart ist, die um etwa 90° zur Ausrichtung des erst genannten Schlitzes (2) ausgerichtet sind.

5. Schallabschirmelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schlitze (2) im Wesentlichen parallel zueinander in parallelen Reihen (5, 6) derart ausgerichtet sind, daß die Schlitze (2) einer Reihe (5) sowohl den Abstand A von benachbarten Schlitzen (2) der Nachbarreihen (6) als auch jeweils eine Teillänge Tl dieser benachbarten Schlitze (2) überlappen.

6. Schallabschirmelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (2, 2a) einer gemeinsamen Ausrichtung jeweils längs Wellen- oder treppenförmiger Reihen verteilt sind.

7. Schallabschirmelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gruppen (12) von gleich gerichteten Schlitzen (2) jeweils von Nachbargruppen (12a) anders gerichteter Schlitze (2a) derart benachbart sind, daß sich ein schachbrettartiges Gruppenmuster ergibt.

8. Schallabschirmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (2, 2a) eine Breite b von 0,05 mm bis 0,15 mm und eine Länge l von 1 mm bis 8 mm aufweisen.

9. Schallabschirmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (2, 2a) im Abstand A von 0,5 mm bis 5 mm voneinander angeordnet sind.

10. Schallabschirmelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (2, 2a) im Abstand A von 1 mm bis 3 mm voneinander angeordnet sind.

11. Schallabschirmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine dreidimensionale Verformung der Platte (1) bzw. Schicht.

12. Schallabschirmelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (2) in parallelen Reihen verlaufen.

13. Verfahren zur Herstellung einer dreidimensional verformbaren Platte (1) zur Verwendung bei einem Schallabschirmelement nach Anspruch 1, bei dem eine dünne Bahn (25) oder Platine des Plattenmaterials zwischen Prägewalzen (20, 20a) oder Prägerädern (21, 21a) verformt wird, welche im Querschnitt zahnförmige Verformungselemente bzw. Prägezähne (22) aufweisen, deren Zahnflanken (23) die Form von Wandteilen (15) und deren Zahnköpfe (18) die Form der Böden von Vertiefungen (13) bzw. Erhöhungen (22) der Platte (1) bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß schmale Prägezähne (22) einer Zahnbreite b zwischen 0,1 mm und 20 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 2 mm, verwendet werden und daß der Eingriff der Prägezähne (22) der Prägewalzen (25, 25a) oder Prägeräder (21, 21a) so tief eingestellt wird, daß die Bahn (25) bzw. Platine beim Durchlauf durch den Walzspalt an den Rändern der Prägezähne (22) zur Bildung von Schlitzen (2) geschlitzt bzw. durchbrochen wird.

14. Verfahren zur Herstellung einer dreidimensional verformbaren Platte (1) zur Verwendung bei einem Schallabschirmelement nach Anspruch 1, bei dem eine dünne Bahn (25) oder Platine des Plattenmaterials in einem Presswerkzeug verformt wird, welches an Verformungsflächen im Querschnitt zahnförmige Verformungselemente bzw. Preß- oder Prägezähne (22) aufweist, deren Zahnflanken (23) die Form von Wandteilen (15) und deren Zahnköpfe (18) die Form der Böden von Vertiefungen (13) bzw. Erhöhungen (22) der Platte (1) bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß schmale Prägezähne (22) einer Zahnbreite b zwischen 0,1 mm und 20 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 2 mm, verwendet werden und daß der Eingriff der Prägezähne (22) der Verformungsflächen des Presswerkzeugs so tief eingestellt wird, daß die Bahn (25) bzw. Platine beim Pressvorgang an den Rändern der Prägezähne (22) zur Bildung von Schlitzen (2) geschlitzt bzw. durchbrochen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Bahn (25) oder Platine alternativ in einem zusätzlichen Verfahrensschritt vor und/oder nach dem Prägen (bzw. Pressen) mit Schlitzen (2) versehen wird.