DE102023000921A1

DE102023000921A1 - Vehicle sound absorbers and vehicle

Info

Publication number: DE102023000921A1
Application number: DE102023000921.0A
Authority: DE
Inventors: Bernard Zobec; Johannes Weiss
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-03-13
Filing date: 2023-03-13
Publication date: 2024-09-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugschallabsorber (1), umfassend eine Absorberschicht (2) mit einer Vielzahl darin zueinander beabstandet angeordneter Massekörper (5), wobei die Massekörper (5) über die Flächenerstreckung des Fahrzeugschallabsorbers (1) zu einem Muster verteilt angeordnet sind, wobei das Muster in Blickrichtung auf die Flächenerstreckung des Fahrzeugschallabsorbers (1) als zweidimensionales Muster, wie Raster ausgeführt ist und die Massekörper (5) in der Absorberschicht (2) eingebettet sind. Femer betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, umfassend wenigstens einen solchen Fahrzeugschallabsorber.The invention relates to a vehicle sound absorber (1) comprising an absorber layer (2) with a plurality of mass bodies (5) arranged therein at a distance from one another, wherein the mass bodies (5) are arranged distributed over the surface area of the vehicle sound absorber (1) to form a pattern, wherein the pattern is designed as a two-dimensional pattern, such as a grid, when viewed in the direction of the surface area of the vehicle sound absorber (1), and the mass bodies (5) are embedded in the absorber layer (2). The invention further relates to a vehicle comprising at least one such vehicle sound absorber.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugschallabsorber sowie ein Fahrzeug nach den in den unabhängigen Ansprüchen näher definierten Art.The invention relates to a vehicle sound absorber and a vehicle according to the type defined in more detail in the independent claims.

Schallabsorber im Fahrzeuginneren dienen der Reduktion von durch Luft- und Körperschall induzierten Schwingungen und Geräuschen. Derartige Schwingungen und Geräusche werden z.B. von den Antriebsaggregaten, wie z.B. durch den Antriebsmotor oder durch die Fahrzeugräder erzeugt und auf den Rahmen des Fahrzeugs übertragen. In diesem breiten sie sich aus und gelangen z.B. über den Rahmen in den Fahrgastraum. Im Fahrgastraum wiederum strahlt der schwingende Rahmen Luftschall ab, was als hörbares Geräusch von den Fahrgästen oder dem Fahrer wahrgenommen wird. Ein solcher Luftschall kann dabei unerwünscht sein, sodass der Rahmen mit Schallabsorbern, die den Schall schlucken sollen, ausgelegt wird. Der Schallabsorber kann dabei gleichzeitig als Auslegeware, z.B. als Bodenbelag des Fahrzeugs dienen.Sound absorbers in the vehicle interior serve to reduce vibrations and noises induced by airborne and structure-borne noise. Such vibrations and noises are generated, for example, by the drive units, such as the drive motor or the vehicle wheels, and transferred to the frame of the vehicle. In the frame, they spread out and reach the passenger compartment, for example, via the frame. In the passenger compartment, the vibrating frame radiates airborne noise, which is perceived as an audible noise by the passengers or the driver. Such airborne noise can be undesirable, so the frame is lined with sound absorbers that are intended to absorb the sound. The sound absorber can also serve as a carpet, e.g. as the floor covering of the vehicle.

Bisherige, solche aus dem Stand der Technik bekannte schallschluckende Bodenbeläge sind in der Regel aus drei übereinander angeordneten Schichten aufgebaut: Dem Teppichflor, einer darunter angeordneten, vergleichsweise dicken Schwerschicht, die den Schall schlucken soll und einer elastischen Schicht. Die Schwerschicht wird in der Regel als tiefgezogenes 3D-Bauteil mit in der Regel konstanter Materialdicke ausgeführt. Die elastische Schicht ist in der Regel stark konturiert und gleicht damit die unterschiedliche Topographie des Rahmenblechs des Fahrzeugs aus, damit für den Fahrer oder den Fahrgast eine ebene Teppichfläche in der Fahrgastzelle erzeugt werden kann.Previous sound-absorbing floor coverings of this kind known from the state of the art are usually made up of three layers arranged one above the other: the carpet pile, a comparatively thick heavy layer underneath that is intended to absorb the sound, and an elastic layer. The heavy layer is usually designed as a deep-drawn 3D component with a generally constant material thickness. The elastic layer is usually strongly contoured and thus compensates for the different topography of the vehicle's frame sheet so that a flat carpet surface can be created in the passenger compartment for the driver or passenger.

Die Erfindung betrifft die eingangs genannten Gegenstände.The invention relates to the objects mentioned above.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Schallabsorber bekannt geworden. So offenbart die US 2020/0126531 A1 einen dreilagigen Schallabsorber aus einem zwischen einem Filz und einem Schaum angeordneten Metamaterial. Das Metamaterial ist wiederum dreilagig hergestellt, und zwar aus zwei Deckschichten und einer Mittelschicht. Letztere umfasst kreissektorförmige, hohle, also nicht umgossene Ausnehmungen und bildet einen Lufthohlraum. Dieser Lufthohlraum kann schwingen und bildet einen Helmholtz-Resonator. Die einzelnen Lufthohlräume sind zu einzelnen Zellen, die von einem zweidimensionalen Raster gebildet werden, über die Flächenausdehnung des Metamaterials verteilt angeordnet. Nachteilig an dem Schallabsorber ist, dass bei Verwendung des Schallabsorbers als Teppich dieser Lufthohlraum auf Druck nachgiebig ist und durch Betreten mit Füßen deformiert werden kann. Infolge der Benutzung kann der Schallabsorber seine schalldämmende Eigenschaft verlieren.Sound absorbers are already known from the state of the art. The US 2020/0126531 A1 a three-layer sound absorber made of a metamaterial arranged between a felt and a foam. The metamaterial is in turn made of three layers, namely two cover layers and a middle layer. The latter comprises circular sector-shaped, hollow, i.e. not cast-in recesses and forms an air cavity. This air cavity can vibrate and forms a Helmholtz resonator. The individual air cavities are arranged in individual cells, which are formed by a two-dimensional grid, distributed over the surface area of the metamaterial. The disadvantage of the sound absorber is that when the sound absorber is used as a carpet, this air cavity is flexible under pressure and can be deformed by walking on it. As a result of use, the sound absorber can lose its sound-insulating properties.

Ein Hemholtz-Resonator als Schallabsorber ist auch aus der US 2022/0301534 A1 bekannt geworden. Der Schallabsorber umfasst entlang seiner Flächenerstreckung ein zweidimensionales Raster aus mehreren Zellen, in denen jeweils eine Masse an einem Kragarm frei schwingend gelagert ist. Die Masse kann in Luft über den Kragarm um ihre Aufhängung frei schwingen, ist also nicht in einem Material eingebettet. Auch hier ergibt sich der Nachteil, dass der Schallabsorber seine schallabsorbierende Eigenschaft mit der dem Begehen des Teppichs verlieren kann.A Hemholtz resonator as a sound absorber is also known from US 2022/0301534 A1 The sound absorber has a two-dimensional grid of several cells along its surface, in each of which a mass is mounted on a cantilever arm and swings freely. The mass can swing freely in the air over the cantilever arm around its suspension, so it is not embedded in a material. Here, too, there is the disadvantage that the sound absorber can lose its sound-absorbing properties when the carpet is walked on.

DE 21 2019 000 455 U1 beschreibt einen Schallabsorber für ein Wandpaneel, bei dem die schallabsorbierende Schicht auf eine Holzrückwand aufgebracht ist. Die schallabsorbierende Schicht umfasst entlang ihrer Flächenausdehnung ein eindimensionales Raster, in dem Diffusoren nach Art von langen Stäben eingegossen sind. In dem eindimensionalen Raster sind die einzelnen, stabförmigen Diffusoren parallel zueinander angeordnet, also der Länge nach nebeneinander gereiht. Nachteilig an den langen, stabförmigen Diffusoren ist, dass diese eine vergleichsweise hohe Biegesteifigkeit des Schallabsorbers erzeugen und dieser nicht an unebene Untergründe, wie einen Boden der Fahrgastzelle anpassbar ist, ohne die stabförmigen Diffusoren zu biegen oder zu verformen. DE 21 2019 000 455 U1 describes a sound absorber for a wall panel in which the sound-absorbing layer is applied to a wooden back wall. The sound-absorbing layer comprises a one-dimensional grid along its surface area in which diffusers are cast in the form of long rods. In the one-dimensional grid, the individual, rod-shaped diffusers are arranged parallel to one another, i.e. lined up lengthwise next to one another. The disadvantage of the long, rod-shaped diffusers is that they produce a comparatively high bending stiffness of the sound absorber and it cannot be adapted to uneven surfaces, such as the floor of the passenger compartment, without bending or deforming the rod-shaped diffusers.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, einen verbesserten Fahrzeugschallabsorber und ein Fahrzeug gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche anzugeben.The object of the present invention is to provide an improved vehicle sound absorber and a vehicle according to the features of the independent claims.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Fahrzeugschallabsorber mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Außerdem löst ein erfindungsgemäßes Fahrzeug die Aufgabe ebenfalls.According to the invention, this object is achieved by a vehicle sound absorber with the features of the independent claims. Further advantageous embodiments of the invention emerge from the dependent claims. In addition, a vehicle according to the invention also achieves the object.

Ein erfindungsgemäßer Fahrzeugschallabsorber umfasst eine Absorberschicht mit einer Vielzahl darin zueinander beabstandet angeordneter Massekörper, wobei die Massekörper über die Flächenerstreckung des Fahrzeugschallabsorbers zu einem Muster verteilt angeordnet sind, wobei das Muster in Blickrichtung auf die Flächenerstreckung des Fahrzeugschallabsorbers als zweidimensionales Muster ausgeführt ist und die Massekörper in der Absorberschicht eingebettet sind. Das Muster entspricht z.B. einem Rastergitter mit Zeilen und Spalten. Die erfindungsgemäßen Massekörper sind entlang des Musters als diskrete Massepunkte verteilt angeordnet. Die Massekörper sind im Wesentlichen diskret, d.h. getrennt voneinander. Dadurch kann der Fahrzeugschallabsorber auch gut jeder möglichen Form folgen, z.B. einem komplex gebogenen Fahrzeugrahmenblech, vor allem dann, wenn die Absorberschicht zwischen den starren Massekörpem biegeweich oder biegeschlaff ausgeführt ist. Damit ergibt sich ein Feder-Masse-System, bei dem die Feder von der Absorberschicht und die Masse von den einzelnen Massekörpern gebildet wird.A vehicle sound absorber according to the invention comprises an absorber layer with a plurality of mass bodies arranged therein at a distance from one another, wherein the mass bodies are arranged distributed over the surface area of the vehicle sound absorber to form a pattern, wherein the pattern is designed as a two-dimensional pattern in the direction of view of the surface area of the vehicle sound absorber and the mass bodies are embedded in the absorber layer. The pattern corresponds, for example, to a grid with rows and columns. The mass bodies according to the invention are arranged distributed along the pattern as discrete mass points. The mass bodies are essentially discrete, ie separate from each other. This means that the vehicle sound absorber can easily follow any possible shape, eg a complexly curved vehicle frame sheet, especially if the absorber layer between the rigid mass bodies is flexible or flexible. This results in a spring-mass system in which the spring is formed by the absorber layer and the mass by the individual mass bodies.

Unter Flächenerstreckung wird jene Erstreckung des Fahrzeugschallabsorbers gemeint, die von der Längen- und Breitenrichtung desselben begrenzt wird. Anders ausgedrückt ist es bei einem eben ausgelegten Fahrzeugschallabsorber die Ebene, die von dessen Längen- und Breitenrichtung begrenzt wird. Man könnte auch sagen, dass der Fahrzeugschallabsorber nach Art einer Matte ausgeführt ist, bei der die Dickenerstreckung einen Bruchteil der Längen-, Breiten bzw. Flächenerstreckung beträgt.The area of the vehicle sound absorber is the area of the vehicle sound absorber that is limited by its length and width. In other words, for a flat vehicle sound absorber, it is the plane that is limited by its length and width. You could also say that the vehicle sound absorber is designed like a mat, where the thickness is a fraction of the length, width or area.

Wenn davon die Rede ist, dass die Massekörper in der Absorberschicht eingebettet sind, dann ist damit gemeint, dass die Massekörper vollständig - also nach allen Seiten - von der Absorberschicht umgeben sind. Bevorzugt sind diese spielfrei darin eingebettet, d.h. die Oberfläche der Massekörper wird vollständig vom Material der Absorberschicht umgeben.When we say that the mass bodies are embedded in the absorber layer, we mean that the mass bodies are completely surrounded by the absorber layer - that is, on all sides. Preferably, they are embedded in it without any play, i.e. the surface of the mass bodies is completely surrounded by the material of the absorber layer.

Als Muster im Sinne der Erfindung ist allgemein eine Struktur zu verstehen, die z.B. durch erneutes, gleichförmiges Auftreten gekennzeichnet ist, also durch gleichförmigeA pattern in the sense of the invention is generally understood to mean a structure which is characterized, for example, by repeated, uniform occurrence, i.e. by uniform

Wiederholung. Im letztgenannten Fall kann das Muster ein sich periodisch wiederholendes Muster sein. Das Muster aus Massekörpern kann daher strukturiert und periodisch sein. Dabei kann das Muster in Blickrichtung auf die Flächenerstreckung des Fahrzeugschallabsorbers als zweidimensionales Rastergitter ausgeführt sein und den Fahrzeugschallabsorber in eine Vielzahl von Zellen unterteilen, wobei pro Zelle mindestens ein Massekörper angeordnet ist. Die Zellen des Rastergitters können dabei drei-, viereckige oder polygonale Zellen umfassen, jeweils in der Ansicht lotrecht auf die Flächenerstreckung des Fahrzeugschallabsorbers gesehen. Durch dieses regelmäßige Muster wird sichergestellt, dass jeweils pro Flächeneinheit des Fahrzeugschallabsorbers stets gleich viele Massekörper im Fahrzeugschallabsorber angeordnet sind und an der Absorption des Schalls mitwirken. Bevorzugt kann der Abstand eines Massekörpers zu seinen unmittelbaren Nachbam zwischen 5 und 100 mm betragen, wobei die kleinste äußere Erstreckung der Massekörper zwischen 2 bis 20 mm beträgt. All diese Maßnahmen tragen zu einer besonders guten Schalldämmung bei.Repetition. In the latter case, the pattern can be a periodically repeating pattern. The pattern of mass bodies can therefore be structured and periodic. The pattern can be designed as a two-dimensional grid when viewed in the direction of the surface area of the vehicle sound absorber and divide the vehicle sound absorber into a large number of cells, with at least one mass body arranged per cell. The cells of the grid can comprise triangular, square or polygonal cells, each viewed perpendicular to the surface area of the vehicle sound absorber. This regular pattern ensures that the same number of mass bodies are always arranged in the vehicle sound absorber per unit area of the vehicle sound absorber and contribute to the absorption of the sound. The distance between a mass body and its immediate neighbors can preferably be between 5 and 100 mm, with the smallest external extension of the mass bodies being between 2 and 20 mm. All of these measures contribute to particularly good sound insulation.

Mit der kleinsten äußeren Erstreckung der Massekörper ist die kleinste aller möglichen Außenabmessungen, wie der kleinste Durchmesser, die kleinste Kantenlänge oder eine kleinste Diagonale des Massekörpers gemeint.The smallest external extension of the mass body means the smallest of all possible external dimensions, such as the smallest diameter, the smallest edge length or the smallest diagonal of the mass body.

Um die Schalldämmung noch zu verbessem, kann die Absorberschicht mehrere in Dickenrichtung des Fahrzeugschallabsorbers übereinander angeordnete Ebenen von Massekörpem umfassen und pro Ebene jeweils eine Vielzahl von Massekörpem zu einem Muster verteilt angeordnet sein, wobei sich bevorzugt die zweidimensionalen Muster von Ebene zu Ebene voneinander unterscheiden und/oder zueinander entlang der Flächenerstreckung des Fahrzeugschallabsorbers verschoben sind. So können die Massekörper einer ersten Ebene, die einer zweiten Ebene direkt benachbart ist - in Blickrichtung lotrecht auf die Flächenausdehnung des Fahrzeugschallabsorbers gesehen - auf die Leerstellen zwischen den Massekörpern fallen. Hierdurch ergibt sich eine besonders dichte Packung von besonders vielen Massekörpem pro Volumeneinheit der Absorberschicht. Grundsätzlich können die Massekörper anstelle einer solchen Anordnung „auf Lücke“ - in der genannten Blickrichtung - übereinander, also einander überlappend angeordnet sein, sodass die Muster der einzelnen Ebenen in der genannten Blickrichtung zusammenfallen.In order to improve the sound insulation even further, the absorber layer can comprise several levels of mass bodies arranged one above the other in the thickness direction of the vehicle sound absorber, and a large number of mass bodies can be arranged in a pattern on each level, with the two-dimensional patterns preferably differing from one level to another and/or being offset from one another along the surface area of the vehicle sound absorber. The mass bodies of a first level that is directly adjacent to a second level - viewed perpendicular to the surface area of the vehicle sound absorber - can thus fall onto the empty spaces between the mass bodies. This results in a particularly dense packing of a particularly large number of mass bodies per unit volume of the absorber layer. In principle, instead of such an arrangement, the mass bodies can be arranged one above the other, i.e. overlapping one another, "on a gap" - in the direction of view mentioned - so that the patterns of the individual levels coincide in the direction of view mentioned.

Bevorzugt können die Massekörper über ein Fixiergitter miteinander verbunden sein, wobei das Fixiergitter biegeweich oder biegeschlaff ausgeführt sein kann und insbesondere aus einem textilen Gewebe, Kunststoff oder Draht hergestellt ist. Das Fixiergitter dient im Wesentlichen der Fixierung der Massekörper während des Herstellungsprozesses des Verbundes aus Absorberschicht und Massekörpem. Idealerweise werden die Massekörper gleich bei der Herstellung des elastischen Materials, also der Absorberschicht, mit in diese eingebracht. In einer möglichen Ausführungsform können die Massekörper zusammen mit dem Fixiergitter durch Spritzguss oder Heißprägen oder dergleichen hergestellt werden. Hierzu kann das Fixiergitter vorgelegt und umspritzt werden. Die Massekörper werden dann in eine Formhälfte in Vertiefungen eingelegt und dann nach verschließen mit der zweiten Formhälfte das Fixiergitter eingespritzt. Altemativ kann auch das Fixiergitter in einer Spritzform vorgelegt werden, insbesondere bei einem Draht oder festen Kunststoffgitter und dann mit der Matrix (Material der Absorberschicht) umspritzt werden, um die gesamte Absorberschicht zu erhalten. Die Absorberschicht kann auch in mehreren Schritten oder Schichten erstellt werden. Die Massekörper bzw. dass Fixiergitter kann so in die Matrix eingebracht werden. Diese Vorgehensweise ist besonders geeignet, wenn als Matrix ein Vlies verwendet wird. In einer weiteren Ausführungsform bestehen die Massekörper und das Fixiergitter aus demselben Material und werden in einem gemeinsamen Kunststoff-Formprozess hergestellt. Der Massekörper und das Fixiergitter sind dann einteilig hergestellt, also hängen urgeformt am Gittemetz, wobei die Massekörper dann z.B. Verdickungen an den Knotenpunkten des Fixiergitters darstellen. Dieses einteilige Massekörpemetz kann einfach in einen Kunststoff-Spritzguss oder Spritzgepräge oder Gussform eingelegt werden. Ebenso lässt sich das Massekörpemetz auch gut mit dem Vliesstoff umgeben. Aufgrund der erhöhten, angepassten und frequenzoptimierten Schalldämmung kann die aus dem Stand der Technik bekannte Schwerschicht ganz oder partiell entfallen oder die Dichte dieser reduziert werden.Preferably, the mass bodies can be connected to one another via a fixing grid, whereby the fixing grid can be flexible or flexible and is made in particular from a textile fabric, plastic or wire. The fixing grid essentially serves to fix the mass bodies during the production process of the composite of absorber layer and mass body. Ideally, the mass bodies are introduced into the elastic material, i.e. the absorber layer, at the same time as it is produced. In one possible embodiment, the mass bodies can be produced together with the fixing grid by injection molding or hot stamping or the like. For this purpose, the fixing grid can be placed and overmolded. The mass bodies are then placed in recesses in one mold half and then, after closing with the second mold half, the fixing grid is injected. Alternatively, the fixing grid can also be placed in an injection mold, in particular with a wire or solid plastic grid, and then overmolded with the matrix (material of the absorber layer) in order to obtain the entire absorber layer. The absorber layer can also be created in several steps or layers. The mass body or the fixing grid can be introduced into the matrix in this way. This procedure is particularly suitable if a fleece is used as the matrix. In another embodiment, the mass The mass body and the fixing grid are made from the same material and are manufactured in a common plastic molding process. The mass body and the fixing grid are then manufactured as one piece, i.e. they hang in a preformed form on the grid, with the mass bodies then representing, for example, thickenings at the nodes of the fixing grid. This one-piece mass body grid can simply be inserted into a plastic injection mold or injection molding or casting mold. The mass body grid can also be easily surrounded with the nonwoven fabric. Due to the increased, adapted and frequency-optimized sound insulation, the heavy layer known from the state of the art can be completely or partially eliminated or its density reduced.

Der bzw. alle Massekörper können als räumliche, geometrische Figur ausgeführt sein und insbesondere kugel-, quader-, würfelförmig und bevorzugt massiv oder wenigstens teilweise hohl sein. Hierdurch können die Masse und die Resonanzfrequenz, mit der diese dann im verbauten Zustand schwingen, besser an die Bedürfnisse und den Einsatzfall im Fahrzeug angepasst werden.The mass body or all mass bodies can be designed as a spatial, geometric figure and in particular can be spherical, cuboid or cube-shaped and preferably solid or at least partially hollow. This allows the mass and the resonance frequency with which they then oscillate when installed to be better adapted to the needs and application in the vehicle.

Unter „wenigstens teilweise hohl“ wird teilweise oder vollständig hohl verstanden.“At least partially hollow” means partially or completely hollow.

Mit der Erfindung wird die schalldämmende Wirkung durch den Feder-Masse-Effekt erzielt, wobei eine Erhöhung der Masse der Absorberschicht und insbesondere der Masse der einzelnen Massekörper zu der verbesserten Schalldämmung führt. Denn die strukturiert und bevorzugt periodisch angeordneten Massekörper schwingen in der elastischen Absorberschicht und sorgen für die Schalldämmung.With the invention, the sound-insulating effect is achieved through the spring-mass effect, whereby an increase in the mass of the absorber layer and in particular the mass of the individual mass bodies leads to improved sound insulation. This is because the structured and preferably periodically arranged mass bodies vibrate in the elastic absorber layer and ensure sound insulation.

Die Absorberschicht kann ein elastisches Material, wie einen Schaum oder ein Vlies aus PUR, PE, PES, PS oder PSE umfassen oder vollständig aus einem solchen hergestellt sein.The absorber layer can comprise an elastic material such as a foam or a fleece made of PUR, PE, PES, PS or PSE or can be made entirely of such a material.

Die Absorberschicht dient als Matrix für die Einbettung der Massekörper. Dabei kann bevorzugt das Vlies aus synthetischen oder Naturfasern, insbesondere aus PE, PES, oder PET hergestellt sein und bevorzugt eine Dichte zwischen 15 und 90 kg/m³ umfassen, und insbesondere die Massekörper aus Metall, Kunststoff, gefüllten Polymeren, Keramik, insbesondere auf Basis von Aluminiumoxid, Quarzsand, Baryt, Calciumcarbonat oder Kies hergestellt sein und bevorzugt eine Dichte zwischen 1 und 12 g/cm³ umfassen.The absorber layer serves as a matrix for embedding the mass bodies. The fleece can preferably be made from synthetic or natural fibers, in particular from PE, PES, or PET, and preferably have a density of between 15 and 90 kg/m ³ , and in particular the mass bodies can be made from metal, plastic, filled polymers, ceramic, in particular based on aluminum oxide, quartz sand, barite, calcium carbonate or gravel, and preferably have a density of between 1 and 12 g/cm ³ .

Das Verhältnis der Dichte des Materials der Absorberschicht und der Dichte des Materials der Massekörper oder der Massekörper selbst kann zwischen 1:10 und 1:800 liegen. So ist sichergestellt, dass ein optimales Feder-Masse-Dämpfungssystem angegeben wird.The ratio of the density of the material of the absorber layer and the density of the material of the mass bodies or the mass bodies themselves can be between 1:10 and 1:800. This ensures that an optimal spring-mass damping system is specified.

Der Fahrzeugschallabsorber kann eine Dekorschicht umfassen, die in Dickenrichtung des Fahrzeugschallabsorbers gesehen auf der Absorberschicht angebracht ist, wobei bevorzugt die Dekorschicht ein Bodenbelag, wie Teppich ist. Die Dekorschicht kann die äußere, dem Fahrer oder den Fahrgästen in der Fahrgastzelle zugewandte Schicht darstellen, wohingegen die Absorberschicht dann dem Rahmen des Fahrzeugs zugewandt ist. Die Dekorschicht kann als Schwerschicht ausgeführt sein.The vehicle sound absorber can comprise a decorative layer which is applied to the absorber layer in the direction of the thickness of the vehicle sound absorber, the decorative layer preferably being a floor covering such as carpet. The decorative layer can be the outer layer facing the driver or the passengers in the passenger compartment, whereas the absorber layer then faces the frame of the vehicle. The decorative layer can be designed as a heavy layer.

Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, umfassend wenigstens einen erfindungsgemäßen Fahrzeugschallabsorber, wobei insbesondere der Fahrzeugschallabsorber als Bodenbelag des Fahrzeugs, wie Teppich dient.The invention also relates to a vehicle comprising at least one vehicle sound absorber according to the invention, wherein in particular the vehicle sound absorber serves as a floor covering of the vehicle, such as carpet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.Further advantageous embodiments of the invention emerge from the embodiments which are described in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:

1 eine symbolische Teildarstellung eines Fahrzeugs mit erfindungsgemäßen Fahrzeugschallabsorbern;
2 einen Fahrzeugschallabsorber gemäß einer möglichen Ausführungsform in einem Querschnitt durch die Dickenerstreckung desselben;
3 eine teilgeschnittene Draufsicht senkrecht auf die Flächenerstreckung des Fahrzeugschallabsorbers aus 2.

Showing:

1 a symbolic partial representation of a vehicle with vehicle sound absorbers according to the invention;
2 a vehicle sound absorber according to a possible embodiment in a cross-section through the thickness extension thereof;
3 a partially sectioned plan view perpendicular to the surface extension of the vehicle sound absorber from 2 .

1 zeigt eine symbolische Teildarstellung eines Fahrzeugs, dessen Innenraum, hier die Fahrgastzelle teilweise mit erfindungsgemäßen Fahrzeugschallabsorbem 1 belegt ist. Dabei ist ein solcher Fahrzeugschallabsorber 1 einerseits am Bodenblech des Fahrzeugs innerhalb der Fahrgastzelle angeordnet und dient als Bodenbelag, wie Teppich. Andererseits ist eine Anordnung des Fahrzeugschallabsorbers 1 an einer Spritzwand, welche die Fahrgastzelle zum Motorraum hin abschottet, gezeigt. Grundsätzlich könnte der Fahrzeugschallabsorber 1 auch auf andere Teile der Karosserie des Fahrzeugs, insbesondere innerhalb der Fahrgastzellen, wie den Türen, Kofferraumboden, Radläufe oder unter den Fondsitzen aufgebracht sein. 1 shows a symbolic partial representation of a vehicle, the interior of which, here the passenger compartment, is partially covered with vehicle sound absorbers 1 according to the invention. Such a vehicle sound absorber 1 is arranged on the one hand on the floor panel of the vehicle within the passenger compartment and serves as a floor covering, such as carpet. On the other hand, an arrangement of the vehicle sound absorber 1 on a bulkhead, which seals off the passenger compartment from the engine compartment, is shown. In principle, the vehicle sound absorber 1 could also be applied to other parts of the body of the vehicle, in particular within the passenger compartments, such as the doors, trunk floor, wheel arches or under the rear seats.

2 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugschallabsorbers 1 in einem unmaßstäblichen Querschnitt durch die Dickenerstreckung desselben. Der Fahrzeugschallabsorber 1 ist dabei mehrschichtig aufgebaut. Er umfasst eine Absorberschicht 2, auf deren eine Seite eine Dekorschicht 3 aufgebracht ist. Über die der Dekorschicht 3 gegenüberliegende Seite der Absorberschicht 2 kann der Fahrzeugschallabsorber 1 an einem Blech 4 des Rahmens des Fahrzeugs 1 angebracht, z.B. aufgeklebt sein. Der Rahmen kann die Fahrgastzelle des Fahrzeugs 1 begrenzen. Die Dekorschicht 3 ist im eingebauten Zustand dem Fahrgastraum zugewandt. Sie kann, wie in 2 durch den Flor angedeutet, als Bodenbelag, wie Teppich ausgeführt sein. Sie kann aber auch ein Vlies oder Hartschaum darstellen oder aus einem sonstigen dekorativen Material hergestellt sein. 2 shows a possible embodiment of a vehicle sound absorber 1 according to the invention in a non-scale cross-section through the thickness of the same. The vehicle sound absorber 1 is constructed in several layers. It comprises an absorber layer 2, on one side of which a decorative layer 3 is applied. Over the side of the Absorber layer 2, the vehicle sound absorber 1 can be attached, e.g. glued, to a sheet metal 4 of the frame of the vehicle 1. The frame can delimit the passenger compartment of the vehicle 1. The decorative layer 3 faces the passenger compartment when installed. It can, as in 2 As indicated by the pile, it can be designed as a floor covering, like a carpet. But it can also be a fleece or hard foam or be made of another decorative material.

Die Absorberschicht 2 ist vorliegend aus einem elastischen Material hergestellt und weist eine Vielzahl in ihr vollständig eingebetteter Massekörper 5 auf. Die Massekörper 5 sind dabei nach einem Muster, hier einem zweidimensionalen Rastergitter (siehe 3) über die Flächenerstreckung des Fahrzeugschallabsorber 1 bzw. der Absorberschicht 2 angeordnet. In 3 ist ein solches Rastergitter in einer vergrößerten, teilgeschnittenen Draufsicht senkrecht auf die Flächenerstreckung des Fahrzeugschallabsorbers 1 aus 2 angedeutet. Der Schnitt erfolgt also in einer Ebene parallel zu der Flächenerstreckung des Fahrzeugschallabsorbers 1 oder senkrecht zur Zeichenebene der 2. Die Darstellung zeigt der Übersicht halber wie die Massekörper 5 teilweise aus der Absorberschicht 2 herausstehen, obwohl sie vollständig in der Absorberschicht 2 eingebettet, wie umspritzt sind. Das zweidimensionale Rastergitter, hier in gestrichelten Linien dargestellt, teilt den Fahrzeugschallabsorbers 1 gedanklich in einzelne, identische, rechteckige Zellen aus Zeilen und Spalten ein. In jeder Zelle, hier in deren Mitte, ist jeweils genau ein Massekörper 5 angeordnet. Die Massekörper 5 sind somit über die Flächenerstreckung des Fahrzeugschallabsorbers 1, also von dessen Längs- bis zu dessen Breitenerstreckung diskret, also mit Abstand zueinander verteilt angeordnet. Der Abstand der Massekörper 5 zueinander ist vorliegend konstant. Die Massekörper 5 können wiederum über ein Fixiergitter 6, welches diese zusammenhält, aneinander befestigt sein, z.B. einteilig. Das Fixiergitter 6 ermöglicht eine einfachere Handhabung bei der Herstellung des Fahrzeugschallabsorbers 1, z.B. bei der Einbettung der Massekörper 5 in die Absorberschicht 2. Wenn das Fixiergitter 6 und die Absorberschicht 2 selbst aus biegeweichen oder biegeschlaffen Materialien hergestellt sind, kann sich der Fahrzeugschallabsorber 1 vergleichsweise leicht an die Konturen des Blechs 4 anpassen. Prinzipiell könnte das Muster, in dem die Massekörper 5 angeordnet sind, auch von der gezeigten quadratischen Grundform abweichen.The absorber layer 2 is made of an elastic material and has a large number of mass bodies 5 completely embedded in it. The mass bodies 5 are arranged according to a pattern, here a two-dimensional grid (see 3 ) over the surface area of the vehicle sound absorber 1 or the absorber layer 2. In 3 Such a grid is shown in an enlarged, partially sectioned plan view perpendicular to the surface extension of the vehicle sound absorber 1 from 2 The cut is therefore made in a plane parallel to the surface extension of the vehicle sound absorber 1 or perpendicular to the plane of the 2 . For the sake of clarity, the illustration shows how the mass bodies 5 partially protrude from the absorber layer 2, although they are completely embedded in the absorber layer 2, as if they are molded around it. The two-dimensional grid, shown here in dashed lines, divides the vehicle sound absorber 1 into individual, identical, rectangular cells made up of rows and columns. In each cell, here in the middle, exactly one mass body 5 is arranged. The mass bodies 5 are thus distributed discretely over the surface area of the vehicle sound absorber 1, i.e. from its length to its width, i.e. at a distance from one another. The distance between the mass bodies 5 from one another is constant in this case. The mass bodies 5 can in turn be attached to one another, e.g. in one piece, via a fixing grid 6, which holds them together. The fixing grid 6 enables easier handling during the manufacture of the vehicle sound absorber 1, e.g. when embedding the mass bodies 5 in the absorber layer 2. If the fixing grid 6 and the absorber layer 2 themselves are made of flexible or pliable materials, the vehicle sound absorber 1 can adapt relatively easily to the contours of the sheet metal 4. In principle, the pattern in which the mass bodies 5 are arranged could also deviate from the basic square shape shown.

Die Massekörper 5 können aus einem Material hergestellt sein, dass schwerer oder dichter ist als das Material der Absorberschicht (Matrix), in der sie eingebettet sind. Eine Übertragung des Körperschalls vom Blech 4 als Luftschall in die Fahrgastzelle des Fahrzeugs wird nun durch den Feder-Masse-Effekt der Absorberschicht 2 erzielt: Denn der übertragene Körperschall regt beim Übergang vom Blech auf die Absorberschicht 2 die periodisch und diskret in der Absorberschicht 2 verteilt angeordneten Massekörper 5 infolge deren Trägheit zum Schwingen an. Die Schwingung wird aber gleichzeitig durch das elastische Material der Absorberschicht 2 gedämpft, sodass die übertragene Körperschallschwingung infolge von Reibung innerhalb der Absorberschicht 2 verringert wird. Dadurch wird auch ein geringerer Anteil an Luftschall an der dem Fahrgastraum zugewandten Seite, z.B. an der Dekorschicht 3 induziert, was zu einer besseren Schalldämmung, damit zu einem geringeren Geräuschpegel innerhalb der Fahrgastzelle und folglich zu einem erhöhten Fahrkomfort für den Fahrer oder die Fahrgäste führt.The mass bodies 5 can be made of a material that is heavier or denser than the material of the absorber layer (matrix) in which they are embedded. The transmission of the structure-borne sound from the sheet metal 4 as airborne sound into the passenger compartment of the vehicle is now achieved by the spring-mass effect of the absorber layer 2: This is because the transmitted structure-borne sound stimulates the mass bodies 5, which are periodically and discretely distributed in the absorber layer 2, to vibrate as a result of their inertia when it passes from the sheet metal to the absorber layer 2. At the same time, however, the vibration is dampened by the elastic material of the absorber layer 2, so that the transmitted structure-borne sound vibration is reduced as a result of friction within the absorber layer 2. As a result, a smaller proportion of airborne sound is induced on the side facing the passenger compartment, e.g. on the decorative layer 3, which leads to better sound insulation, thus to a lower noise level within the passenger compartment and consequently to increased driving comfort for the driver or passengers.

Die in der Darstellung der 2 gestrichelt gezeichneten Massekörper 5 sollen unterschiedlichen Ebenen von Massekörpern 5 innerhalb der Absorberschicht 2 andeuten. Eine solche Anordnung dient dazu, die Schalldämmung noch weiter zu verbessem. Daher kann die Absorberschicht 2 mehrere in Dickenrichtung des Fahrzeugschallabsorbers 1 gesehen übereinander angeordnete Ebenen von Massekörpem 5 umfassen. Jede Ebene kann jeweils eine zu einem zweidimensionalen Muster angeordnete Vielzahl von Massekörpern 5 aufweisen. Dabei können sich die zweidimensionalen Muster von Ebene zu Ebene voneinander unterscheiden und/oder zueinander entlang der Flächenerstreckung des Fahrzeugschallabsorbers 1 verschoben sein. So können die Massekörper 5 einer ersten Ebene (Mitte), die einer zweiten Ebene direkt benachbart ist (unten) - in Blickrichtung lotrecht auf die Flächenausdehnung des Fahrzeugschallabsorbers gesehen - auf die Leerstellen („auf Lücke“) zwischen den Massekörpern fallen. Durch diese Anordnung können besonders viele Massekörper 5 pro Volumeneinheit in der Absorberschicht 2 untergebracht werden. Grundsätzlich können die Massekörper 5 anstellen „auf Lücke“ auch in der genannten Blickrichtung übereinander, also einander überlappend angeordnet sein, sodass die Muster der einzelnen Ebenen in der genannten Blickrichtung zusammenfallen. Dies ist mit der obersten und der mittleren Ebene von Massekörpern 5 in der Darstellung der 2 angedeutet.The figures presented in the 2 The mass bodies 5 shown in dashed lines are intended to indicate different levels of mass bodies 5 within the absorber layer 2. Such an arrangement serves to improve the sound insulation even further. The absorber layer 2 can therefore comprise several levels of mass bodies 5 arranged one above the other in the thickness direction of the vehicle sound absorber 1. Each level can have a plurality of mass bodies 5 arranged in a two-dimensional pattern. The two-dimensional patterns can differ from one level to another and/or be shifted relative to one another along the surface area of the vehicle sound absorber 1. The mass bodies 5 of a first level (middle) which is directly adjacent to a second level (bottom) - viewed perpendicular to the surface area of the vehicle sound absorber - can fall on the empty spaces ("on the gap") between the mass bodies. This arrangement makes it possible to accommodate a particularly large number of mass bodies 5 per unit volume in the absorber layer 2. Basically, the mass bodies 5 can be arranged on top of each other in the direction of view mentioned, i.e. overlapping each other, instead of “spaced out”, so that the patterns of the individual levels coincide in the direction of view mentioned. This is the case with the top and middle levels of mass bodies 5 in the representation of the 2 indicated.

Unabhängig von den gezeigten Ausführungsformen kann mit der vorliegenden Erfindung die Schalldämmung in der Fahrgastzelle eines Fahrzeugs erheblich verbessert werden. Insbesondere kann durch das Vorsehen der Vielzahl von diskret über die Flächenerstreckung des Fahrzeugschallabsorbers verteilt angeordneten Massekörpern eine auf die Bedürfnisse und Gegebenheiten des Fahrzeugs und des sich im Betrieb ergebenden Schwingungsregimes anpassbare Schalldämmung erzielt werden. Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass das Masse- oder Dichteverhältnis der Massekörper zu dem Material der elastischen Schicht der Absorberschicht eingestellt wird. Zum anderen kann sich der Fahrzeugschallabsorber dann z.B. einfacher an den Boden der Fahrgastzelle, wenn dieser aus biegeweichem Material hergestellt ist, anpassen, weil die Massekörper der Kontur des Blechs folgen.Regardless of the embodiments shown, the present invention can significantly improve the sound insulation in the passenger compartment of a vehicle. In particular, by providing a plurality of mass bodies arranged discretely distributed over the surface area of the vehicle sound absorber, sound insulation can be achieved that can be adapted to the needs and conditions of the vehicle and the vibration regime that arises during operation. This can be done, for example, by adjusting the mass or density ratio of the mass body to the material of the elastic layer of the absorber layer. On the other hand, the vehicle sound absorber can then adapt more easily to the floor of the passenger compartment if it is made of flexible material, because the mass body follows the contour of the sheet metal.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA accepts no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 20200126531 A1 [0005]
US 20220301534 A1 [0006]
DE 212019000455 U1 [0007]

Claims

Vehicle sound absorber (1), comprising an absorber layer (2) with a plurality of mass bodies (5) arranged therein at a distance from one another, wherein the mass bodies (5) are arranged distributed over the surface extension of the vehicle sound absorber (1) to form a pattern, wherein the pattern is designed as a two-dimensional pattern in the direction of view of the surface extension of the vehicle sound absorber (1) and the mass bodies (5) are embedded in the absorber layer (2).

Vehicle sound absorber (1) according to Claim 1 , characterized in that the absorber layer (2) comprises a plurality of levels of mass bodies (5) arranged one above the other in the thickness direction of the vehicle sound absorber (1), and a plurality of mass bodies (5) are arranged per level in a pattern, wherein the two-dimensional patterns preferably differ from one another from level to level and/or are shifted relative to one another along the surface extension of the vehicle sound absorber (1).

Vehicle sound absorber (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the pattern is a periodically repeating pattern.

Vehicle sound absorber (1) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the pattern is designed as a two-dimensional grid in the direction of view towards the surface extension of the vehicle sound absorber (1) and divides the vehicle sound absorber (1) into a plurality of cells, wherein at least one mass body (5) is arranged per cell and preferably the distance of a mass body (5) to its immediate neighbors is between 5 and 100 mm, wherein the smallest external extension of the mass bodies (5) is between 2 and 20 mm.

Vehicle sound absorber (1) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the mass bodies (5) are connected to one another via a fixing grid (6) and the fixing grid (6) is designed to be flexible, in particular is made of a textile fabric, plastic or wire.

Vehicle sound absorber (1) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the mass bodies (5) are designed as a spatial, geometric figure and are in particular spherical, cuboid or cube-shaped and preferably solid, or at least partially hollow.

Vehicle sound absorber (1) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the absorber layer (2) comprises an elastic material, such as a foam or a fleece made of PUR, PE, PES, PS or PSE or is made entirely from such, wherein preferably the fleece is made of synthetic or natural fibers, in particular of PE, PES or PET and preferably has a density between 15 and 90 kg/m ³ , and in particular the mass bodies (5) are made of metal, plastic, filled polymers, ceramic, in particular based on aluminum oxide, quartz sand, barite, calcium carbonate or gravel and preferably have a density between 1 and 12 g/cm ³ .

Vehicle sound absorber (1) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the ratio of the density of the material of the absorber layer (2) and the density of the material of the mass bodies (5) or the mass bodies (5) themselves is between 1:10 and 1:800.

Vehicle sound absorber (1) according to one of the Claims 1 until 8 , characterized in that the vehicle sound absorber (1) comprises a decorative layer (3) which is attached to the absorber layer (2) as seen in the thickness direction of the vehicle sound absorber (1), wherein the decorative layer (3) is preferably a floor covering, such as carpet. Vehicle, comprising at least one vehicle sound absorber (1) according to one of the preceding claims, and in particular according to Claim 9 , wherein in particular the vehicle sound absorber (1) serves as a floor covering of the vehicle, such as carpet.