DE10337007A1

DE10337007A1 - Schalldämpfungs-und Versteifungselement

Info

Publication number: DE10337007A1
Application number: DE2003137007
Authority: DE
Inventors: Jörg Vorpahl
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-08-12
Filing date: 2003-08-12
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2023-08-13
Also published as: DE10337007B4

Abstract

Die Aufgabe, ein wirkungsvolles Schalldämpfungs- und Versteifungselement für Karosseriebauteile (1) an Kraftfahrzeugen zu schaffen, welches einfach in der Herstellung, leicht verarbeitbar und demgemäß kostengünstig sowie umfassend anwendbar ist, wird im Wesentlichen dadurch gelöst, dass das Schalldämpfungs- und Versteifungselement durch ein langgestrecktes Hohlprofil nach Art eines Deckprofils (2) gebildet ist, welches über eine dämpfende Zwischenschicht (3) mit einem Karosseriebauteil (1) derart verbunden ist, dass bei einem Momentenangriff am Karosseriebauteil (1) infolge Biegung desselben einem Ausbeulen des Karosseriebauteils (1) durch eine wenigstens bereichsweise Auslenkung des Deckprofils (2) entgegengewirkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schalldämpfungs- und Versteifungselement für Karosseriebauteile an Kraftfahrzeugen.
Aus der Praxis ist es seit langem bekannt, dass störende Geräusche und Vibrationen durch schwingende Karosserieflächen und -strukturen übertragen und verstärkt werden. Um diesem Missstand zu begegnen, werden Vorrichtungen zur Schalldämpfung und/oder Versteifung von derartigen Karosseriebauteilen in den unterschiedlichsten Ausführungen vorgeschlagen.

Danach ist aus der DE 32 15 244 A1 beispielsweise eine schalldämpfende Auskleidung, bestehend aus einer Schaumstoffmatte, bekannt, die ihrerseits zur besseren Handhabung auf einem steifen, verformbaren Träger aufgebracht ist.

Ferner ist durch die DE 36 27 725 A1 eine schall- und schwingungsdämpfende Verkleidung für Karosserieteile offenbart worden, die ihrerseits aus einem vorkomprimierten mit einem wärmeaktivierbaren klebrigen Material gefüllten Schaumstoff besteht. Der Schaumstoff ist mit Durchbrüchen versehen, die mit einer selbstklebenden Folie abgedeckt sind. Zur Fixierung des Schaumstoffes auf der Karosserie wird die Folie durch den Durchbruch hindurch auf die Karosserie gedrückt, klebt dort fest und fixiert damit das Schaumstoffmaterial. In einer anschließenden Wärmebehandlung expandiert der vorkomprimierte Kunststoffschaum und wird endgültig durch die wärmeaktivierbare klebrige Substanz vollflächig an der Karosserie fixiert.

Vorstehenden Lösungen ist gemein, dass die Schubdeformation und die Dämpfungswirkung relativ gering ist, da die Dämpfungsmaterialien nahe der neutralen Faser angeordnet sind. Die Karosserie wesentlich versteifende Effekte sind nicht zu verzeichnen.

Des Weiteren ist aus der DE 44 16 972 A1 ein Verkleidungselement für die Tür eines Fahrzeugs zur Isolierung akustisch störender Schwingungen bekannt, welches einen geschlossenzelligen Schaumkörper, der zwischen der Tür und der Innenraumverkleidung kraft- und/oder formschlüssig angeordnet ist, umfasst. Der Schaumstoffkörper ist zumindest im Bereich des Außenumfangs der Innenraumverkleidung auf der der Tür zugewandten Seite festgelegt, wobei er die Innenraumverkleidung im Wesentlichen vollständig überdeckt und elastisch nachgiebig und dichtend zwischen der Innenraumverkleidung und der Tür angeordnet ist. Sicher sind mit dieser aufwendigen Lösung gewisse Schalldämpfungseffekte erzielbar, jedoch ist diese Lösung nicht geeignet, die Tür zu versteifen und demgemäss Schwingungen derselben wesentlich zu mindern.

Weiterhin wird mit der DE 41 23 593 C2 eine aufwendige Lösung einer deckenseitigen Geräusch- und Wärmedämmung in einem Fahrzeug offenbart, wobei zwischen einem Spriegelverband ein geräusch- und wärmedämmender Schaum angelagert ist.

Ferner ist mit der DE 101 09 663 A1 eine aufpralldämpfende Motorhaube an einem Fahrzeug offenbart, wobei eine Versteifungsstruktur durch aufgeklebte Spriegel vorgesehen ist, die ihrerseits Sollknicklinien zur Verringerung der Steifigkeit aufweist. Die Sollknicklinien werden insbesondere durch Langlöcher in den Seitenwandungen der Spriegel gebildet.

Schließlich ist eine komplizierte und aufwendige Innenverkleidung für ein Fahrzeugdach mit einem aus einem vorgefertigten selbsttragenden Formteil bestehenden Fertighimmel, wenigstens einem in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden streifenförmigen Spriegel und Befestigungsmitteln zum Fixieren des Spriegels am Dachrahmen des Fahrzeugs an frei nach außen überstehenden Spriegelenden offenbart ( DE 196 04 055 A1 ). Der Spriegel kann dabei mit dem Fertighimmel durch Kleben verbunden sein. Ebenso ist eine Federkraft im Spriegel erzeugbar, die sich ihrerseits vorteilhaft auf die Dachsteifigkeit und Geräuschdämpfung auswirken soll.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in Verbesserung des Standes der Technik ein wirkungsvolles Schalldämpfungs- und Versteifungselement für Karosseriebauteile an Kraftfahrzeugen zu schaffen, welches einfach in der Herstellung, leicht verarbeitbar und demgemäss kostengünstig sowie umfassend anwendbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe zunächst dadurch gelöst, dass das Schalldämpfungs- und Versteifungselement durch ein langgestrecktes Hohlprofil nach Art eines Deckprofils gebildet ist, welches über eine dämpfende Zwischenschicht mit einem Karosseriebauteil derart verbunden ist, dass bei einem Momentenangriff am Karosseriebauteil infolge Biegung desselben einem Ausbeulen des Karosseriebauteils durch eine wenigstens bereichsweise Auslenkung des Deckprofils entgegengewirkt wird.

Das Deckprofil kann dabei sowohl als offenes als auch als geschlossenes Hohlprofil ausgebildet sein.

Gemäß einer ersten möglichen Ausführungsform weist das Deckprofil einen Querschnitt auf, der auf die Grundgeometrie eines Dreiecks zurückgeführt ist, wobei in diesem Fall bevorzugt ein Querschnitt des Deckprofils zu wählen ist, der einem rechtwinkligen sowie gleichschenkligen Dreieck entspricht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Deckprofil einen Querschnitt auf, dessen äußere Struktur einem Kreisbogen entspricht, wobei hierbei bevorzugt ein Kreisbogen zu wählen ist, der dem Kreisbogen eines Viertel-Kreises entspricht.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Deckprofil aus Metallblech oder Kunststoff besteht. Fernerhin wird vorgeschlagen, dass das Deckprofil, ein in sich geschlossenes Hohlprofil ausbildend, an seinen Enden flach ausläuft. Eine weitere erfinderische Maßnahme sieht vor, dass die dämpfende Zwischenschicht aus einem elastischen selbstklebenden oder mit einem elastischen Kleber behafteten Material besteht, wobei die dämpfende Zwischenschicht ein Bitumenkleber, ein Polyurethan-Kleber, ein Schaummaterial mit klebenden Deckschichten, ein Polyacrylkleber mit einem Schaummaterial o. a. sein kann.

Wie die Erfindung schließlich noch vorsieht, kann das Karosseriebauteil ein jegliches schwingendes Flächen- und/oder Strukturbauteil an Kraftfahrzeugen, wie ein Dach, eine Stirnwand, eine Tür, ein Seitenteil, ein Deckel, ein Scheibenrahmen, ein Querträger, eine Konsole o. a., sein.

Das vorgeschlagene Schalldämpfungs- und Versteifungselement verfügt im Hinblick auf herkömmliche Lösungen zur Schalldämpfung und/oder Versteifung von Karosseriebauteilen an Kraftfahrzeugen über den wesentlichen Vorteil, dass mit einer einzigen und demgemäss einfachen und kostengünstigen Maßnahme, nämlich der Befestigung besagter Deckprofile auf ausgewählten Karosseriebauteilen wirkungsvoll sowohl eine Schalldämpfung als auch eine Versteifung derselben erzielbar und fernerhin ein umfassender Anwendungsbereich gegeben ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 die perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Schalldämpfungs- und Versteifungselement in einer bevorzugten ersten Ausführungsform,
2 das Schalldämpfungs- und Versteifungselement in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform im Querschnitt gezeigt,
3 einen beispielgebenden Anwendungsfall des Schalldämpfungs- und Versteifungselementes nach 1 oder 2,
4 einen weiteren Anwendungsfall des Schalldämpfungs- und Versteifungselementes nach 2,
5 das Schalldämpfungs- und Versteifungselement nach 4 in einer Einzelteilansicht,
6 den Schnitt D-D nach 5.
1 zeigt in einer stark vereinfachten Darstellung ein Karosseriebauteil1 eines Kraftfahrzeugs, welches mit einem Versteifungs- und Schalldämpfungselement belegt ist.
Vorliegend ist besagtes Versteifungs- und Schalldämpfungselement durch ein langgestrecktes offenes Hohlprofil nach Art eines Deckprofils 2 gebildet, welches über eine dämpfende Zwischenschicht 3 mit dem Karosseriebauteil 1 verbunden ist.
Das Deckprofil 2 besteht vorzugsweise aus Metallblech oder Kunststoff und verfügt demgemäss über eine in Grenzen starre Struktur.
Was die dämpfende Zwischenschicht 3 anbelangt, besteht diese aus einem elastischen selbstklebenden oder mit einem elastischen Kleber behafteten Material, wie beispielsweise einem Bitumenkleber, einem Polyurethan-Kleber, einem Schaummaterial mit klebenden Deckschichten, einem Polyacrylkleber mit einem Schaummaterial o. a. Erfindungsgemäß ist das Versteifungs- und Schalldämpfungselement respektive das Deckprofil 2 nunmehr über die Zwischenschicht 3 derart mit dem Karosseriebauteil 1 verbunden, dass bei einem Momentenangriff "M_A; M_B" am Karosseriebauteil 1 infolge Biegung desselben einem Ausbeulen des Karosseriebauteil 1, welches der 1. Plattenschwingungsform entspricht, durch eine wenigstens bereichsweise Auslenkung des Deckprofils 2 entgegengewirkt wird.
Gemäß einer, wie in 1 gezeigt, ersten möglichen Ausführungsform, weist das Deckprofil 2 einen Querschnitt auf, der auf die Grundgeometrie eines Dreiecks zurückgeführt ist, wobei durch den Angriff der Momente "M_A; M_B" am Karosseriebauteil 1, vorliegend einem plattenförmigem Karosseriebauteil 1, eine Absenkung der Firsthöhe des Deckprofils 2 im Bereich "C" zu verzeichnen ist. Im Ergebnis werden Schubbewegungen "A₁; A₂" in X-Richtung (Längsrichtung) und "C₁; C₂" in Y-Richtung (quer zur Biegeebene der biegenden Oberfläche des Karosseriebauteil 1) erzeugt und miteinander gekoppelt, so dass dem Ausbeulen des Karosseriebauteils 1, wie oben bereits dargetan, vorteilhaft entgegengewirkt werden kann. Das Deckprofil 2 übersetzt sozusagen die Biegung der Grundfläche des Karosseriebauteils 1 mit einem großen Übertragungsfaktor.
In umfangreichen Versuchen hat ein Querschnitt des Deckprofils 2, der einem rechtwinkligen sowie gleichschenkligen Dreieck entspricht, besonders gute Ergebnisse, d. h., sowohl schalldämpfende als auch versteifende Ergebnisse geliefert. Eine Abkehr von dieser Maßnahme, beispielsweise eine asymmetrische Ausbildung der Schenkel des Dreiecks führte dagegen zu Verlusten in der Dämpfung.
Noch bessere Ergebnisse haben im Vergleich mit besagten dreieckigen Querschnitten Deckprofile 2 mit einem Querschnitt geliefert, dessen äußere Struktur einem Kreisbogen entspricht, vorzugsweise einem Kreisbogen eines Viertel-Kreises (2).
Vorstehende Ausführungsbeispiele stellen auf Deckprofile 2 mit einem offenen Hohlprofilquerschnitt ab. Durch die Erfindung mit erfasst werden jedoch auch gleichwirkende Deckprofile 2 mit geschlossenem Hohlprofilquerschnitt (nicht näher dargestellt).
In den 3 und 4 sind beispielgebende Anwendungsfälle des erfindungsgemäßen Versteifungs- und Schalldämpfungselementes gezeigt.
Danach ist der 3 der Dachbereich der Fahrgastzelle 4 eines Kraftfahrzeugs zu entnehmen, wobei sich ein Dachrahmen 5 auf A-, B- und C-Säulen 6; 7; 8 der Kraftfahrzeugkarosserie abstützt. Zwischen den B-Säulen 7 ist ein den Dachrahmen 5 versteifender Blechspriegel 9 angeordnet.
Herkömmlich wird vermittels material-, zeit- und kostenaufwendiger schalldämpfender Innenverkleidungen 10, die ihrerseits vorzugsweise aus einem Sandwichmaterial besteht und auf die nicht näher gezeigte Dachhaut aufgeklebt werden, Vibrationen und demgemäss Geräuschentwicklungen begegnet.
Diese Innenverkleidungen 10 können nunmehr durch besagte Versteifungs- und Schalldämpfungselemente in Form von oben näher erläuterten und besonders ausgebildeten Deckprofilen 2 ersetzt werden, indem ein oder mehrere derartiger Deckprofile 2, sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckend, von unten gegen die Dachhaut geklebt werden.
Ebenso ist es denkbar, auch den quer verlaufenden und den Dachrahmen 5 versteifenden Blechspriegel 9 als Versteifungs- und Schalldämpfungselement in Form eines Deckprofils 2 auszubilden (nicht näher dargestellt).
Ferner hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Deckprofile 2 als in sich geschlossene Hohlprofile auszubilden, indem sie an ihren Enden flach auslaufen (nicht näher dargestellt).
Durch diese Maßnahme ist eine kostengünstige und einfache Schalldämpfung und Versteifung des Dachbereiches eines Kraftfahrzeugs, insbesondere der Dachhaut geschaffen.
Ein weiterer Anwendungsfall ist den 4 bis 6 zu entnehmen.
4 zeigt perspektivisch die Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs, wobei auf die Außenhaut 11 beidseitig des Kraftfahrzeugs im Bereich der Türen und der hinteren Seitenteile in an sich bekannter Weise jeweils eine zweigeteilte Schutzleiste 12 aufzubringen ist.
An die Schutzleiste 12 sind Fixierdorne 13 fest angeordnet, die während der Montage in Zentrierlöcher 14 der Außenhaut 11 eindringen (4 und 5).
Erfindungsgemäß ist die Schutzleiste 12 als Deckprofil 2 ausgebildet, wobei vorliegend ein Querschnitt als zweckmäßig angesehen wird, dessen äußere Struktur einem Kreisbogen entspricht (6).
Die dämpfende Zwischenschicht 3 ist vorzugsweise durch ein Schaumstoffklebeband gebildet.
Wie der 5 weiter zu entnehmen ist, wurden die Enden 15 und 16 der Schutzleiste 12 flach auslaufend ausgebildet, woraus ein in sich geschlossenes Hohlprofil resultiert. Durch besagtes in sich geschlossenes Hohlprofil ist zum einen eine höhere Steifigkeit desselben gegeben zum anderen wird ein Eindringen von Feuchtigkeit in den Profilhohlraum wirkungsvoll vermieden.
Im Ergebnis kann durch die besondere Ausbildung der Schutzleisten 12 die an sich bekannte Türentdröhnung entfallen, wodurch Einsparungen an Material und Kosten zu verzeichnen sind.
Für den Fachmann ist sicherlich leicht nachvollziehbar, dass sich vorliegender Erfindungsgegenstand nicht auf obige Anwendungsfälle beschränkt, sondern vermittels desselben jegliche schwingenden Flächen- und/oder Strukturbauteile an Kraftfahrzeugen schallgedämpft und versteift werden können. Neben oben genannten Karosseriebauteilen 1, wie dem Dach und Seitenteilen, bieten sich insbesondere auch Stirnwände, Türen, Deckel, Scheibenrahmen, Querträger, Konsolen u. a. zur Belegung mit einem oder mehreren Deckprofilen 2 an.

Claims

Schalldämpfungs- und Versteifungselement für Karosseriebauteile an Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalldämpfungs- und Versteifungselement durch ein langgestrecktes Hohlprofil nach Art eines Deckprofils (2) gebildet ist, welches über eine dämpfende Zwischenschicht (3) mit einem Karosseriebauteil (1) derart verbunden ist, dass bei einem Momentenangriff am Karosseriebauteil (1) infolge Biegung desselben einem Ausbeulen des Karosseriebauteils (1) durch eine wenigstens bereichsweise Auslenkung des Deckprofils (2) entgegengewirkt wird.
Schalldämpfungs- und Versteifungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckprofil (2) ein offenes oder geschlossenes Hohlprofil ist.
Schalldämpfungs- und Versteifungselement nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckprofil (2) einen Querschnitt aufweist, der auf die Grundgeometrie eines Dreiecks zurückgeführt ist.
Schalldämpfungs- und Versteifungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Deckprofils (2) einem rechtwinkligen sowie gleichschenkligen Dreieck entspricht.
Schalldämpfungs- und Versteifungselement nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckprofil (2) einen Querschnitt aufweist, dessen äußere Struktur einem Kreisbogen entspricht.
Schalldämpfungs- und Versteifungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreisbogen dem Kreisbogen eines Viertel-Kreises entspricht.
Schalldämpfungs- und Versteifungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckprofil (2) aus Metallblech oder Kunststoff besteht.
Schalldämpfungs- und Versteifungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckprofil (2), ein in sich geschlossenes Hohlprofil ausbildend, an seinen Enden flach ausläuft.
Schalldämpfungs- und Versteifungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dämpfende Zwischenschicht (3) aus einem elastischen selbstklebenden oder mit einem elastischen Kleber behafteten Material besteht.
Schalldämpfungs- und Versteifungselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dämpfende Zwischenschicht (3) ein Bitumenkleber, ein Polyurethan-Kleber, ein Schaummaterial mit klebenden Deckschichten, ein Polyacrylkleber mit einem Schaummaterial o. a. ist.
Schalldämpfungs- und Versteifungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Karosseriebauteil (1) ein jegliches schwingendes Flächen- und/oder Strukturbauteil an Kraftfahrzeugen, wie ein Dach, eine Stirnwand, eine Tür, ein Seitenteil, ein Deckel, ein Scheibenrahmen, ein Querträger, eine Konsole o. a., ist.