DE102005019204A1

DE102005019204A1 - Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum

Info

Publication number: DE102005019204A1
Application number: DE102005019204A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Phys. Aurenz; Wolfgang Dipl.-Ing. Säuberlich
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2025-04-29
Also published as: DE102005019204B4; WO2006114196A1; US20090301809A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum, durch die störender niederfrequenter Luftschall (NF) beseitigt werden kann. Dazu ist an Orten, an denen störender niederfrequenter Luftschall (NF) auftritt, in der jeweiligen benachbarten Berandungsfläche (2) des Fahrzeuginnenraums, wie beispielsweise dem oberen Rand der Hecktüre, zumindest eine Öffnung (1a) ausgebildet, an der niederfrequente Luftschallwellen (NF) abgebremst werden. Um zudem ein Eindringen von hochfrequentem Luftschall (HF), beispielsweise von Strömungsgeräuschen und/oder Außengeräuschen, in den Fahrzeuginnenraum zu verhindern, ist in die Berandungsfläche (2) ein Absorber (4) eingebracht, der hochfrequenten Luftschall (HF) absorbiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Es ist bekannt, durch einen Fahrzeugmotor, Reifen, Luftströmungen und andere Lärme verursachende Aggregate entstehende starke Geräusche beim Eindringen in den Fahrzeuginnenraum bzw. bei der Emission in die Umgebung durch sogenannte „Schallabsorber" zu dämpfen. Diese Schallabsorber sind dabei insbesondere im Fahrzeuginnenraum bzw. Fahrgastraum, Kofferraum, Motorraum oder im Unterbodenbereich angeordnet. Solche Schallabsorber, wie z.B. aus der DE 199 10 274 A1 bekannt, weisen beispielsweise kammerförmige Innenräume auf, so dass die eindringenden Schallwellen durch Resonanzeffekte weitgehend gedämpft werden können. Neben diesen Kammerabsorbern sind in der DE 92 00 501 U1 auch solche Schallabsorber offenbart, die aus porösen Materialien, wie Schäumen oder Vliesstoffen bestehen. Darüber hinaus zeigt die DE 100 22 902 A1 auch so genannte Folien- und Membranabsorber, bei denen eine dünne, als Folie ausgebildete Schicht durch die Schallwellen zum Schwingen angeregt wird, so dass hierdurch ein Energieverlust der Schallwelle stattfindet und diese gedämpft wird.

Aus der DE 199 20 969 A1 ist ein Einbauteil zum Abteilen eines geräuschstarken Innenraumteils von einem anderen Raum und/oder zum Verkleiden bzw. Abdecken von Bauteilen bekannt, das selbst als Schallabsorber ausgebildet ist. Dabei besteht das Einbauteil lediglich aus einer gelochten bzw. perforierten Platte bzw. Schicht zwischen 0,1 und 50 mm mit einem mittleren Durchmesser bzw. einer mittleren Breite der Löcher bzw. Durchbrechungen zwischen 0,001 und 2 mm und einem Flächenanteil der Löcher bzw. Durchbrechungen, bezogen auf die Gesamtfläche des Einbauteils, zwischen 0,001 und 20%. Das Einbauteil ist beispielsweise als Dachhimmel, Hutablage, Türverkleidung, Sonnenschutz oder Gepäckraum-Rollo, als spritzgegossene Abdeckeinheiten zum Abdecken bzw. Verkleiden von Kabeln und Abgasrohren, als Unterbodenverkleidung oder Motorhaubenverkleidung, als Hitzeschutzschild von insbesondere Aluminiumblech sowie als Radhausschale verwendbar.

Weiterhin ist aus der DE 44 13 009 A1 ein Schallabsorber für Kraftfahrzeuge in Form eines doppelwandige flachen Resonanzkörpers mit einer, zahlreiche Löcher aufweisenden, Vorderwand und einer im Wesentlichen ungelochten Rückwand, also ein kombinierter Platten-/Lochresonator bekannt. Die Schallabsorption erfolgt dabei durch Abbremsen der Luftschwingung in den Löchern der Lochplatte in Zusammenwirken mit dem hinter den Löchern befindlichen Resonanzraum. Es erfolgt eine Absorption im Bereich tieferer Frequenzen, insbesondere von 250 Hz und darunter. Bei sonst gleich bleibenden Parametern führt eine Vergrößerung des Volumens des Hohlraums zu einer Verschiebung der Absorption in Richtung auf tiefere Frequenzen. In gleicher Richtung wirkt eine Verringerung des Lochanteils. Zudem ist es möglich, Schalldämpfungsmatten im Innenraum des Schallabsorbers vorzusehen, durch die die Vernichtung von Schall wirksam erhöht wird.

Jedoch besteht bei allen vorstehend beschriebenen Vorrichtungen zur Schallabsorption im Fahrzeuginnenraum immer noch ein Problem mit unerwünschten Geräuschen, vor allem Luftschall im niedrigen Frequenzbereich, insbesondere im Frequenzbereich von ca. 25 bis 50 Hz.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum auszubilden, durch die unerwünschte Geräusche, vor allem Luftschall im niedrigen Frequenzbereich, insbesondere im Frequenzbereich von ca. 25 bis 60 Hz abgebaut und hochfrequenter Schall absorbiert wird und die zudem einfach und kostengünstig herzustellen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum wird nunmehr erreicht, dass niederfrequenter Schall durch eine Öffnung(en) der Berandungsfläche im Fahrgastraum in Verbindung mit einem dahinter befindlichen Resonanzraum durch Abbremsen einer Luftschwingung absorbiert wird. Gleichzeitig wird durch in den Resonanzraum eingebrachtes schalldämmendes Material ein Eindringen von hochfrequenten Schallanteilen von außen in den Fahrzeuginnenraum verhindert. Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schallabsorption im Fahrzeuginnenraum nicht aufwendig vollständige Oberflächen bearbeitet oder gestaltet werden müssen, ist die Herstellung zudem deutlich kostengünstiger und weniger aufwendig.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich.
Dabei zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion mit Öffnungen im Rahmen der Hecktüre,
2 eine Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion in einer Seitentüre und
3 eine Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion in einer Seitentüre.
Nachfolgend wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung genauer erläutert.
In der Zeichnung sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Im Wesentlichen besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum, wie in 1 am Beispiel einer Hecktüre 1 gezeigt, darin, dass in einer Berandungsfläche im Fahrzeuginnenraum, z.B.
Rahmenteilen des Fahrzeugs zur Innenraumseite hin zumindest eine Öffnung 1a bzw. 1b, wie beispielsweise ein Schlitz oder Loch in eine zweite, vom Innenraum getrennte Dichtungsebene oder nach Außen ausgebildet ist. Um hochfrequente Strömungsgeräusche und Außengeräusche dieser Schleuse nicht wieder hereinzulassen, ist in die geöffnete Berandungsfläche, wie in 2 am Beispiel einer Seitentüre 2 mit einer Seitenscheibe 3 im Querschnitt gezeigt, z.B. in das Rahmenteil ein Schallabsorber 4 eingebracht, der als Absorber für hochfrequenzte Anteile HF wirkt. Ein derartiger Absorber 4 kann beispielsweise aus offenporösem Schaumstoff oder Vlies bestehen. Gegen Nässe kann die Vorrichtung bevorzugt durch eine Feuchtigkeitsschleuse 5, hier eine dünnwandige Membran 5, wie beispielsweise Elastomermembran, Kunststoff- oder Metallfolien auf den Durchbrüchen bzw. Öffnungen 1b oder in Form einer zusätzlichen Schleuse gebildet sein, wie sie an der bei jedem Fahrzeug vorhandenen Innenraumentlüftung eingebracht ist.
Die bevorzugte Stelle zur Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum, insbesondere der zumindest einen Öffnung 1a in der Berandungsfläche zum Fahrzeuginnenraum hängt vom jeweiligen Fahrzeugtyp sowie den Positionen in dessen Fahrzeuginnenraum, an denen vor allem ein störender niederfrequenzter Luftschallpegel NF auftritt, ab. Dann ist erfindungsgemäß die zumindest eine Öffnung 1a nur am Ort oder in der Nähe des Auftretens dieses hohen niederfrequenten Schallpegels NF und nicht, wie im Stand der Technik üblich, flächendeckend ausgebildet.
In 1 ist eine derartige erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion mit Öffnungen im Rahmen der Hecktüre 1 gezeigt.
Dabei ist die zumindest eine Öffnung 1a in einer Berandungsfläche 2 zum Fahrzeuginnenraum bei einem Fahrzeug mit 3 Sitzreihen, bei dem ein störender niederfrequenzter Luftschallpegel NF in Ohrenhöhe in der 3. Sitzreihe auftritt, in der an diesem Ort vorhandenen Berandungsfläche, nämlich der Hecktüre 2, an deren Oberkante ausgebildet. Auf diese Weise bildet der Rahmen der Hecktüre 2 einen Resonanzraum, an dessen Eintrittsbereich, nämlich der zumindest einen Öffnung 1a die störende niederfrequente Luftschwingung NF abgebremst durch die niederfrequente Schleuse, ähnlich einem offenen Rohr, passieren kann. Zusätzlich ist in den Rahmen der Hecktüre 2 ein (nicht gezeigter) Absorber für hochfrequenten Luftschall eingebracht, der diesen absorbiert. In 1 sind beispielhaft Positionen für die zumindest eine Öffnung 1 gezeigt, wobei die Öffnungen 1b Verbindungen zum Außenraum und die Öffnungen 1a Verbindungen in eine zweite Dichtebene darstellen.
In den 2 bzw. 3 sind in Querschnittansicht zwei verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung am Beispiel einer Seitentüre 2 gezeigt. Bei störendem niederfrequenten Luftschallpegel NF in der ersten Sitzreihe können eine oder mehrere Öffnungen 1a bevorzugt in den Seitentüren oder in der A-Säule bzw. im Fußraum ausgebildet sein. H
Wie in 2 gezeigt, ist dann ebenfalls in den durch die Öffnung(en) 1a entstehenden Resonanzraum in der Seitentüre 2 ein Absorber 4 für hochfrequenten Luftschall HF eingebracht.
Als Öffnungen 1a kann hier beispielsweise die Lautsprechermembran des Soundsystem verwendet werden, die für niederfrequenten Luftschall NF akustisch transparent ist. Im in der Seitentür 2 mittels der Öffnungen 1a gebildeten Resonanzraum ist an zumindest einer Öffnung 1b zum Außenraum der Absorber 4 für hochfrequenten Luftschall HF ausgebildet, durch den hochfrequenter Luftschall HF von außerhalb des Fahrzeugs abgeschottet wird. In bzw. über der zumindest einen Öffnung 1b zum Außenraum ist eine Feuchtigkeitsschleuse 5, hier eine Verhautung ausgebildet, die einen Schutz gegen Feuchtigkeit vom Außenraum bildet.
Es ist sowohl möglich, einen abgeschlossenen Resonanzraum durch Ausbildung nur der zumindest einen Öffnung 1a in den jeweiligen Berandungsflächen des Fahrzeuginnenraums auszubilden, jedoch ist es auch möglich, den Resonanzraum durch die zumindest eine Öffnung 1b direkt zum Außenraum des Fahrzeugs hin zu öffnen. In diesem Fall ist das Einbringen des Absorbers 4 für hochfrequenten Luftschall HF besonders wichtig, da dann insbesondere das Eindringen von hochfrequentem Luftschall HF, beispielsweise Strömungsgeräusche und Außengeräusche, aus dem Außenraum des Fahrzeugs vermieden werden muss. Weiterhin ist dann aufgrund der Verbindung zum Außenraum des Fahrzeugs zusätzlich eine Feuchtigkeitsschleuse 5 erforderlich, um ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Fahrzeuginnenraum zu vermeiden. Als derartige Schleuse 5 kann eine Metall- oder Kunststoffmembran unter eine Zierleiste, Beplankung oder zur A-Säule hin verwendet werden.
Alternativ zum in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum, ist auch eine Realisierung, wie in 3 gezeigt, möglich.
Bei dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum gemäß 3 ist im Unterschied zu 2 ein Helmholtzresonstorsystem ausgebildet, das an die Stelle der Öffnungen 1a und 1b und des Absorbers 4 tritt. Das Helmholtzresonsatorsystem besteht dabei aus einem Helmholtzresonsator-Hals 6a, der in die Seitentüre 2 eingebracht ist und eine Verbindung zwischen dem Fahrzeuginnenraum und einem Helmholtzresonsator-Volumen 6b bildet. Das Helmholtzresonsatorsystem ist dabei auf die zu störende niederfrequenzte Luftschallfrequenz, die gewöhnlich im Bereich von ca. 30 bis 50 Hz liegt, abgestimmt. Das Helmholtzresonator-Volumen 6b kann dabei bei anderen Berandungsflächen zum Fahrzeuginnenraum als der Seitentüre 2 auch mit dem Hohlraum eines Trägers oder aus der A- oder B- Säule gebildet werden.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum kann somit ohne aufwendige Gestaltung bzw. Ausbildung spezieller Gesamtoberflächenstrukturen auf einfache und kostengünstige eine Absorption von störendem niederfrequenten Luftschall erreicht werden. Die Vorrichtung zur Schallabsorption und – reduktion im Fahrzeuginnenraum führt dabei zu einem angenehmen Innengeräuschpegel, der je nach Abstimmung Lochung/Absorber in seinem Klangbild variiert werden kann.

Claims

Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Öffnung (1a, 1b) in einer Berandungsfläche (1; 2) zum Fahrzeuginnenraum an einem Ort oder in der Nähe eines Orts mit hohem niederfrequenten Luftschallpegel (NF) ausgebildet ist.
Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Öffnung (1b) an einer Oberkante einer Hecktüre (1) ausgebildet ist.
Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Öffnung (1a, 1b) in den Seitentüren oder in der A-Säule (5) ausgebildet ist.
Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Öffnung (1a, 1b) im Fußraum ausgebildet ist.
Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch die zumindest eine Öffnung (1a, 1b) in der Berandungsfläche (2) zum Fahrzeuginnenraum ein Resonanzraum ausgebildet ist, in den ein Absorber (4) für hochfrequenten Luftschall (HF) eingebracht ist.
Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorber (4) aus einem offenporösen Schaumstoff oder Vlies besteht.
Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzraum direkt zum Außenraum hin geöffnet ist und die zumindest eine Öffnung des Resonanzraums (1b) zum Außenraum hin eine dünnwandige Membran (5) auf der zumindest einen Öffnung (1b) aufweist oder in Form einer zusätzlichen Schleuse ausgebildet ist, die ein Eindringen von Feuchtigkeit in der Fahrzeuginnenraum verhindert.
Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dünnwandige Membran (5) aus einer Elastomermembran oder einer Kunststoff- oder Metallfolie gebildet ist.
Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Öffnung (1b) des Resonanzraums zum Außenraum hin unter eine Zierleiste, einer Beplankung oder zur A-Säule hin ausgebildet ist.
Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Abstimmung Absorber (4)/Öffnung (1a, 1b) ein Klangbild des Innengeräuschpegels verändert werden kann.
Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der zumindest einen Öffnung (1a) in einer Berandungsfläche zum Fahrzeuginnenraum ein auf den niederfrequenten Luftschall (NF) abgestimmtes Helmholtzresonsatorsystem (6a, 6b) ausgebildet ist.
Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Helmholtzresonsatorsystem (6a, 6b) aus einem Helmholtzresonsator-Hals (6a), der in die zumindest eine Öffnung (1a) eingebracht ist und eine Verbindung zwischen dem Fahrzeuginnenraum und einem Helmholtzresonsator-Volumen (6b) bildet, besteht.
Vorrichtung zur Schallabsorption und -reduktion im Fahrzeuginnenraum nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Helmholtzresonsator-Volumen (6b) mit dem Hohlraum eines Trägers oder aus der A- oder B-Säule gebildet ist.