DE60127844T2

DE60127844T2 - System zur schalldämmung für kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE60127844T2
Application number: DE60127844T
Authority: DE
Inventors: Lothar Josef Dryden BOCK
Original assignee: L & L Products Inc Romeo; L&L Products Inc
Current assignee: L & L Products Inc Romeo; L&L Products Inc
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: US20030062739A1; DE60127844D1; AU2001279314A1; EP1307356B1; US6820923B1; EP1307356A1; CA2410598A1; US6926784B2; WO2002012026A1; ATE359196T1; ES2284669T3

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Verbessern der Geräuschabsorption in einem Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung ein räumliches Kraftfahrzeug-Tragwerksystem, das auf einem Teil seiner Oberfläche mit einem expandierbaren schallabsorbierenden Material bekleidet ist, um die Charakteristika der Schallabsorption durch die Reduzierung von durch die Luft übertragenem, sich durch die gesamten Tragwerkhohlräume ausbreitenden Lärm zu verbessern.
Hintergrund der Erfindung
Über viele Jahre hinweg war die Transportindustrie damit befasst, hohle strukturale oder andere Bauteile zu entwerfen, die Lärm nicht von einem Teil des Fahrzeugs zum anderen übertragen oder verstärken, ohne dabei signifikant das Gewicht des Fahrzeugs zu erhöhen. Eine solche Technik war es, Schalldämpferstrukturen zu verwenden, innerhalb hohler Kavitäten der räumlichen Tragwerkkonstruktion, um durch die Blechmetallkavitäten wandernde Schallwellen effektiv abzublocken. Zum Beispiel hat eine beliebte Technik ein Schalldämpfersubstrat verwendet, das mit einem thermal polymerischen Material überzogen oder eingesäumt ist, welches sich nach Wärmeaktivierung ausdehnt und den zwischen dem Substrat und einer Wand des Bauteils definierten Raum ausfüllt. Ein Beispiel eines solchen Materials entsprechend der Oberbegriffe von Ansprüchen 1 oder 15 ist im Dokument EP-A-0775721 gegeben. Obwohl diese Vorrichtungen des Standes der Technik gut funktionieren und in vielen Umständen vorteilhaft sind, erfordern sie oft, dass das Schalldämpfersubstrat entsprechend einer vorbestimmten Konfiguration geformt ist, die im Allgemeinen durch die Struktur bestimmter Blechumfassungen diktiert wird. Dieses wiederum erfordert die Herstellung bestimmter Fertigungsmittel zur Herstellung des Substrates, was potentielle Kosten und Verzögerungen hinzufügt, insbesondere wenn Änderungen an der Fahrzeugstruktur während der Gestaltungsphasen durchgeführt werden. Folglich besteht ein Bedarf an einem einfachen, kostengünstigen System, das eine einheitliche und reproduzierbare Lärmabsorption innerhalb der Fahrzeughohlräume erlaubt, und welches über einen weiten Bereich von verschiedenen Größen oder Formen von Hohlräumen verwendet werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf ein Schallabsorptionssystem für räumliche Kraftfahrzeug-Tragwerkstrukturen, wie zum Beispiel (ohne Einschränkung) Fahrzeugdachrahmen und Säulenstrukturen. Das System verwendet im Allgemeinen ein Substrat, das zumindest über einem Teil seiner Oberfläche mit einem schallabsorbierenden Medium bekleidet ist, und insbesondere ein wärmeaktiviertes harziges Schallabsorptionsmaterial. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Substrat eine innere Wand eines Metall-, Plastik- oder Verbundstoff-Fahrzeugbauteils, und es ist zumindest teilweise mit einem wärmeaktivierten Polymer (zum Beispiel ein formbarer Heißschmelzklebstoff-basierter Polymer oder ein expandierbarer Strukturschaum, dessen Beispiele folgendes umfassen: Olefinische Polymere, Vinylpolymere, thermoplastische gummienthaltende Polymere, Epoxyde, Urethane oder ähnliches).
Erfindungsgemäß ist das Schallabsorptionsmedium auf oder angrenzend an eine oder mehrere innere Wände platziert, die einen Hohlraum innerhalb eines räumlichen Kraftfahrzeug-Tragwerks definieren, wie zum Beispiel Fahrzeugdachrahmen, Säulen, Schweller oder anderes. Das Schallabsorptionsmedium ist aktiviert, um eine Transformation (zum Beispiel Expansion oder Fließen des Polymers) innerhalb des Hohlraums zu vollbringen. Die resultierende Struktur beinhaltet eine Wand, die über zumindest einem Teil ihrer Oberfläche mit dem Schallabsorptionsmedium bekleidet ist, demgemäß Prinzipien des reflexionsarmen Raumes zum Schallmanagement verwendet werden.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen, Fotos
Die Merkmale und erfinderischen Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen, von denen das Folgende eine kurze Beschreibung ist, deutlicher hervortreten:
1 ist eine Schnittdraufsicht einer Fahrzeugseitenwand, die mit einem Schallabsorptionsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung bekleidet ist, vor der Aktivierung des Materials.
2 ist eine Schnittdraufsicht einer Fahrzeugseitenwand, die mit einem Schallabsorptionsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung nach Aktivierung des Materials bekleidet ist. 3 ist eine schematische Darstellung eines Systems zum Herstellen von Strukturen.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1 veranschaulicht ein Beispiel eines Kraftfahrzeugs, das Teile einer räumlichen Tragwerkstruktur 10 zeigt. Wie gewürdigt werden wird, ist es gewöhnlich, dass solche Strukturen eine Vielzahl von in Hohlräume aufgeteilten räumlichen Fahrzeugtragwerkbauteilen beinhalten, die verbunden sind, um den Fahrzeugaufbau zu definieren, innerhalb dessen die Hohlräume vorhanden sind. Eine solche Struktur, zum Zwecke der Veranschaulichung (ohne Einschränkung), ist eine Fahrzeugsäulenstruktur 12. Wie man erkennen wird, können mit der Säulenstruktur auch Dachbauteile, Fenster, Sonnendächer oder andere entfernbare Aufsätze, Fahr zeugtüren und Türkomponenten, Unterbaukonstruktionen oder ähnliches verbunden sein. Andere Fahrzeugkarosseriebauteile, zum Beispiel Kunststoffe/Metalle (zum Beispiel Stahl, Aluminium (magnesiumbasiert) oder ähnliches), werden auch als im Einklang mit der vorliegenden Erfindung behandelt angesehen.
Jede der Fahrzeugsäulen (zum Beispiel A, B, C oder D) kann im Einklang mit der vorliegenden Erfindung behandelt werden. In 1 wird auch ein Teil der Säulenstruktur 12 gezeigt, die an ein erstes Ende 14, das Fahrzeugdach, und an sein zweites Ende 16, das Tragwerk oder eine andere die Fahrzeugzelle definierte Struktur, anbrückt. Wie in der Schnittzeichnung von 1 veranschaulicht wird, hat die Säule einen hohlen Teil und ist allgemein rohrförmig mit beliebiger geeigneter Querschnittskonfiguration oder Verstärkungen.
Eine Schallabsorption der Dachträger- und Säulenabschnitte wird der vorliegenden Erfindung zufolge durch das Positionieren eines oder einer Vielzahl eines geeigneten Musters 18 von einem Schallabsorptionsmaterial 20 des hier diskutierten Typs innerhalb eines Hohlraum- oder Kavitätsteils des Dachrahmens oder der Dachsäule vollbracht, und insbesondere durch das Aufbringen von solchem Material über zumindest einen Teil einer Wand 22, die den Hohl- oder Kavitätsabschnitt definiert. 1 veranschaulicht Beispiele für dieses, indem sie ein erstes Muster 18 an einer Stelle zeigt. Das Schallabsorptionsmaterial 20 ist vorzugsweise unbeweglich über eine ihrer eigenen äußeren Oberflächen an mindestens einer solchen Wand befestigt. Entsprechend wird vorgezogen, dass das Schallabsorptionsmaterial ein polymerer Schaum ist, der eine Bindekomponente beinhal tet, die ihn auf der Wand festhält, welche die Kavität definiert, und danach nach Wärmeaktivierung seine Haftung an der Wand aufrechterhält, aber expandiert, um innerhalb der hohlen Kavität einen Schaum zu bilden. Deshalb ist das Schallabsorptionsmaterial vorzugsweise ein wärmeaktiviertes Material mit einer adhäsiven Komponente.
Obwohl andere wärmeaktivierte Materialien möglich sind, ist ein bevorzugtes wärmeaktiviertes Material eine expandierbare oder fließfähige polymere Rezeptur, und vorzugsweise eine, die schäumbar ist. Ein besonders bevorzugtes Material ist ein olefinischer polymer-basierter Akustikschaum, und dabei insbesondere ein ethylen-basiertes Polymer. Zum Beispiel, ohne Einschränkung, basiert der polymerische Schaum in einer Ausführungsform auf Ethylen-Kopolymer oder Terpolymer, das ein Alpha-Olefin besitzen kann. Als Kopolymer oder Terpolymer ist das Polymer aus zwei oder drei verschiedenen Monomeren zusammengesetzt, das heißt, kleinen Molekülen mit hoher chemischer Reaktivität, die fähig sind, an ähnliche Molekühle anzubinden. Beispiele von besonders bevorzugten Polymeren beinhalten Ethylen-Vinyl-Acetat, EPDM, oder eine Mischung derer. Ohne Einschränkung beinhalten andere Beispiele bevorzugter Schaumrezepturen, die im Handel erhältlich sind, polymer-basiertes Material, das im Handel von L&L Products, Inc. in Romeo, Michigan, unter den Bezeichnungen wie L-2105, L-2100, L-7005 oder L-2018, usw., erhältlich ist.
Eine Anzahl anderer geeigneter Materialien sind dem Fachmann bekannt und können ebenfalls zur Lärmdämpfung genutzt werden. Ein solcher Schaum beinhaltet vorzugsweise ein offenporiges polymerisches Grundmaterial wie zum Beispiel ein ethylenbasiertes Polymer, das, wenn es mit pas senden Bestandteilen (typischerweise ein Treib- und Aushärtemittel) gemischt wird, expandiert und auf zuverlässige und vorhersagbare Weise nach dem Anbringen von Wärme oder dem Auftreten einer bestimmten Umgebungsbedingung aushärtet. Von einem chemischen Standpunkt aus wird für ein thermal aktiviertes Material der Akustikschaum üblicherweise anfänglich vor dem Aushärten als ein fließfähiges thermoplastisches Material verarbeitet. Beim Aushärten wird es sich quervernetzen, was das Material widerstandsfähig gegen weiteren Fluss oder Änderung seiner Endform macht.
Ein Vorteil der bevorzugten Schallabsorptionsmaterialien 14 ist, dass die bevorzugten Materialien auf vielfältige Weise verarbeitet werden können, wodurch sie eine beträchtliche Gestaltungs- und Herstellungsflexibilität bieten. Zum Beispiel, ohne Einschränkung, können die bevorzugten Materialien durch Spritzgießen, Extrusion oder Fließpressen, Formpressen in einem pumpbaren Medium oder mit einem Mini-Auftragegerät verarbeitet werden. Dies erlaubt die Bildung und Herstellung einer Akustik-Formgebung, die die Leistungsfähigkeit der meisten Materialien des Standes der Technik übertrifft. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schaum (in seinem ungehärteten Zustand) allgemein trocken oder relativ frei von Klebrigkeit bei Berührung. In einer anderen Ausführungsform ist das Material beim Auftragen auf eine Oberfläche und vor dem Aushärten klebrig, wird danach aber trocken oder relativ frei von Klebrigkeit bei Berührung. In einer noch anderen Ausführungsform bleibt das Material während der gesamten Verarbeitung klebrig.
Wenngleich die bevorzugten Materialien zum Herstellen des Schallabsorptionsmaterials offenbart wurden, kann das Material aus anderen Materialien (zum Beispiel Schäume, die dem Fachmann als Strukturschäume bekannt sind) gebildet werden, vorausgesetzt, dass das ausgewählte Material wärmeaktiviert oder sonst durch eine Umgebungsbedingung (zum Beispiel Feuchte, Druck, Zeit oder ähnliches) aktiviert wird, und dass es auf eine vorhersagbare und zuverlässige Weise unter geeigneten Bedingungen für die ausgewählte Anwendung aushärtet. Ein solches Material ist das polymerisch basierte Harz, das in der gemeinsam besessenen, ebenfalls anhängigen PCT-Anmeldung US 00/06803 , eingereicht am 16 März 2000, offenbart wurde.
Einige andere mögliche Materialien beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf, polyolefinische Materialien, Copolymere und Terpolymere mit mindestens einem Monomertyp ein Alphaolefin, Phenol/Formaldehyd-Materialien, Phenoxy-Materialien und Polyurethane. Siehe auch die US-Patentnummern 5,266,133 ; 5,766,719 ; 5,755,486 ; 5,575,526 ; 5,932,680 und WO 00/27920 ( PCT/US 99/24795 ). Im Allgemeinen beinhalten die erwünschten Charakteristika des resultierenden Schaums einen relativ niedrigen Glasübergangspunkt und gute Korrosionswiderstandseigenschaften. Auf diese Weise interferiert das Material im Allgemeinen nicht mit den von Automobilherstellern eingesetzten Materialiensystemen. Darüber hinaus wird es den typischerweise in der Herstellung eines Fahrzeugs angetroffenen Verarbeitungsbedingungen standhalten, wie zum Beispiel der Elektrotauchlack(E-Coat)-Grundanstrich, Reinigen und Entfetten und andere Beschichtungsvorgänge.
In dieser Hinsicht in Anwendungen, wo ein wärmeaktiviertes, thermal expandierendes Material als das Schallabsorptionsmaterial verwendet wird, ist eine mit der Auswahl und der Formulierung des den Akustikschaum umfassenden Ma terials zusammenhängende Überlegung die Temperatur, bei der eine Materialreaktion oder -expansion und möglicherweise eine Aushärtung stattfinden wird. Zum Beispiel ist es in den meisten Anwendungen unerwünscht, dass das Material bei Raumtemperatur oder sonst bei der Umgebungstemperatur in einer Fertigungsumgebung reaktiv ist. Noch typischer wird das Material bei höheren Verarbeitungstemperaturen reaktiv, wie denen, die man in einem Automobilmontagewerk antrifft, wenn das Material zusammen mit den Fahrzeugkomponenten bei erhöhten Temperaturen oder bei höheren angewandten Energiestufen verarbeitet wird, zum Beispiel während E-Coat-Vorbereitungsschritten. Während in einem Automobil-E-Coat-Vorgang angetroffene Temperaturen im Bereich von ungefähr 145° C bis ungefähr 210° C (ungefähr 330° F bis 400° F) sein können, sind die Grundanstrich-, Füller- und Lackieranlageanwendungen gewöhnlich ungefähr 93,33° C (ungefähr 200° F) oder höher. Das Material ist also überall in diesen Gereichten einsetzbar. Wenn nötig, können Treibmittelaktivatoren in die Zusammensetzung aufgenommen werden, um eine Expansion bei anderen Temperaturen außerhalb der oben genannten Bereiche zu verursachen.
Im Allgemeinen haben geeignete expandierbare Schäume einen Expansionsbereich, der von ungefähr 0 bis über 1000 Prozent reicht. Der Expansionsgrad des akustischen Schaums 14 kann auf bis zu 1500 Prozent oder mehr erhöht werden. Das Material kann bis zu einem Grad expandierbar (oder sonst auf einer Oberfläche lokalisiert) sein, so dass individuelle Knoten voneinander bei der Expansion getrennt bleiben, oder sie können einander berühren (dabei entweder Zwischenräume lassend oder nicht).
In einer anderen Ausführungsform ist das Schallabsorptionsmaterial in eingekapselter oder teilweise eingekapselter Form vorgesehen, zum Beispiel ist ein expandierbares schäumbares Material in einem Klebegehäuse eingekapselt oder teilweise eingekapselt. Ein Beispiel eines solchen Systems ist in der gemeinsam besessenen, ebenfalls anhängigen PCT-Anmeldung US 01/06546 , eingereicht am 1. März 2001 ("Expandable Pre-Formed Plug"), offenbart. Darüber hinaus kann das Schallabsorptionsmaterial ein schmelz-fließfähiges Material beinhalten, wie jenes, das in der US-Patentnummer 6,030,701 offenbart ist.
Wieder Bezug nehmend auf 1 wird ein Beispiel eines ersten Musters 18 für das vor dem Schäumen an eine Fahrzeuginnenfläche angebrachte Schallabsorptionsmaterial gezeigt. 2 veranschaulicht dasselbe Muster 18' nach dem Schäumen. Wie man sieht, enthält das Muster zu Beginn (und vorzugsweise nach dem Schäumen) eine Vielzahl von Knoten 24 (beispielhafte Knoten sind durch das Bezugszeichen 24 gekennzeichnet) des Schallabsorptionsmaterials 20 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Abgebildet in 1 und 2 sind die Knoten 24 allgemein in einem zufälligen Muster angeordnet, wobei die relative Größe der Knoten über die Wand 22 hinweg variiert. Die zufällige Größe und der zufällige Ort der Knoten sind besonders für Anwendungen geeignet, wo ein recht breiter Bereich von Schallfrequenzen mit variierenden Amplituden zu erwarten ist. Ohne zu versuchen, durch die Theorie gebunden zu sein, helfen die zufällige Größe und der zufällige Ort, alle gewöhnlichen Frequenzbereiche, die durch das Fahrzeug oder seine Bestandteile erzeugt werden, einschließlich straßeninduziertem Lärm, anzusprechen und sie zu absorbieren.
Der erfahrene Handwerker wird zu schätzen wissen, dass das Muster von 1 und 2 nur eines von vielen Mustern ist, die verwendet werden können. Erfindungsgemäß sind solche Muster und die Auswahl des Materials dazu gemacht, im Allgemeinen miniaturisierte Flächen eines reflexionsfreien Raumes zu verwirklichen, wobei geglaubt wird, dass akustische Energie aus Schallwellen in thermische Energie umgewandelt wird, die durch das Schallabsorptionsmaterial über das Trägermaterial zum umgebenden Medium abgegeben werden kann.
Es wird für möglich gehalten, dass ähnliche Ergebnisse durch die Nutzung von sich wiederholenden Zufallsmustern, sich wiederholenden ähnlichen Mustern (zum Beispiel mit Knoten einer generell konstanten Größe, Form oder beidem) oder einer Kombination dieser Muster erzielt werden können. In dieser Hinsicht ist ein Anpassen der Charakteristika eines Gesamtmusters zum Erzielen von Absorption von bestimmten vorausgewählten Störungen ebenfalls möglich. Wie in 1 wird, sind die Knoten vor dem Schäumen generell zirkular und diskret. Dies ist nicht als einschränkend beabsichtigt, da ähnliche Ergebnisse auch durch das Nutzen von Knoten irgendeiner geeigneten Form erzielt werden können. Darüber hinaus können die Knoten ersetzt oder mit anderen Geometrien des Schallabsorptionsmaterials kombiniert werden, einschließlich lineare Geometrie, Arkadengeometrie, Winkelgeometrie (zum Beispiel Zick-Zack, Vielecke oder Mischungen derer) oder Kombinationen dessen. Sowohl die Knoten als auch die Muster, in die sie assimiliert werden, können durchgehend, isoliert oder getrennt oder eine Kombination dessen sein, über eine Oberfläche, auf der sie aufgetragen werden, hinweg. Es wird auch erwogen, dass ein Blech oder Band von dem Schallabsorptionsmaterial gemacht werden kann; von dem ein gewünschtes Muster entfernt wird, wie zum Beispiel durch Ausstanzen oder Spritzgießen. Das Muster kann auch durch eine Topologie einer durchgehenden Oberfläche des Schallabsorptionsmaterials definiert werden. Ein oder mehr Muster können für jeden gegebenen Bereich eines Fahrzeugtragwerkes verwendet werden. Die Muster können in Abständen entlang des Bereiches lokalisiert oder in einer vorbestimmten Stelle selektiv lokalisiert sein. Sie können kontinuierlich, diskret mit Zwischenräumen oder kontinuierlich mit eingestreuten Zwischenlücken sein.
Die Wand 22, die die Kavität des Tragwerkes definiert, kann jedes geeignete Material sein, wie zum Beispiel Metall, Kunststoff, Kunststoffzusammensetzung oder ähnliches. Sie kann vor, während oder nach dem Anbringen des Schallabsorptionsmaterials beschichtet/bekleidet werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, obwohl andere Folgen verwendet werden können, wird das Schallabsorptionsmaterial vor dem Grundanstrich und Anstrich des Fahrzeugs an die Oberfläche einer Wand, die die Fahrzeugkavität definiert, angebracht. Ein Vorteil des Systems der vorliegenden Erfindung ist die Flexibilität in der Gestaltung, die durch die Nutzung von Mustern von Schallabsorptionsmaterial wie hier beschrieben geboten wird. In vielen Fällen ist die Auswahl eines bestimmten Musters nicht von der Geometrie der Kavität, in die das Muster platziert wird, abhängig. Folglich besteht kein Bedarf daran, Trägerstrukturen wie Schalldämpfer (wie zum Stand der Technik) herzustellen. Darüber hinaus kann überschüssiges Material leicht in der Herstellung von nachfolgenden Fahrzeugen des gleichen oder eines anderen Karosserietypus genutzt werden.
Geeigneterweise werden die Knoten individuell vorbereitet, ausgegeben und an das Fahrzeugtragwerk an Ort des Fahrzeugtragwerkes angebracht. Natürlich ist es auch möglich, diese Knoten an einem entfernten Ort anzufertigen, sie abzugeben oder beides. Als Veranschaulichung Bezug nehmend auf 3, ist vorgesehen, dass ein Ausgabesystem 100 einen Behälter 102 für das Material beinhalten wird, und vorzugsweise einen, der oberhalb des Erweichungspunktes (und vorzugsweise oberhalb des Schmelzpunktes) des Schallabsorptionsmaterial beheizbar ist, aber vorzugsweise unterhalb seiner Schäumaktivierungstemperatur. Der Behälter steht in geeigneter Fluidkommunikation (zum Beispiel durch eine Leitungsanordnung 104) mit einem Abgeber 106, der eine oder eine Vielzahl von Abgabedüsen 108 aufweist (die von geeigneter Spitzengröße und Konfiguration zum Erreichen der gewünschten Form des Knotens oder Musters sein können). Wärme kann dem Material an einer oder mehr geeigneten Stellen zugeführt werden, um es hinreichend flüssig für einen Transport vom Behälter zu und durch die Abgabedüsen 108 zu machen. Der Transport kann auf beliebige geeignete Weise durchgeführt werden, um Schallabsorptionsmaterial in seinem fluiden Zustand durch das Ausgabesystem zu treiben. Zum Beispiel kann eine geeignete Pumpe 110 (wie zum Beispiel eine Zahnradpumpe) zum Pumpen des Materials verwendet werden. Schraubzuführeinrichtungen oder ähnliches können ebenfalls genutzt werden. Ein miniaturisiertes Extrusionssystem kann auch geeignet verwendet werden.
Zusätzlich, wie zuvor diskutiert, können auch vorgeformte Muster verwendet werden, wie zum Beispiel jene, die gemacht werden, indem ein Blech (mit einer flachen oder profilierten Oberfläche) extrudiert und danach einer vorbestimmten Konfiguration entsprechend gestanzt wird.
Das eigentliche Anbringen der Knoten oder Muster an eine Oberfläche kann auf irgendeine geeignete Weise vollbracht werden, und kann manuell getan werden, oder durch die Nutzung von halbautomatisierten oder automatisierten Systemen. In einer beispielhaften Ausführungsform ist eine Düse des Ausgabesystems weiter mit einer Robotervorrichtung 112 verbunden (zum Beispiel dadurch, dass sie an sie angeschlossen ist), vorzugsweise imstand, sich in mindestens zwei Achsen zu bewegen. Der Roboterarm ist in steuernder Verbindung mit einer Zentraleinheit (Central Processing Unit, CPU) 114, die geeignet programmiert ist, um dem Roboterarm zu signalisieren, sich zu einer bestimmten Stelle zu bewegen und das Schallabsorptionsmaterial abzugeben. Auf diese Weise kann ein bestimmter Knoten oder ein bestimmtes Muster reproduzierbar an der im Allgemeinen gleichen Stelle von einem Fahrzeug zum nächsten abgegeben werden. Darüber hinaus ist der Prozessor 114 vorzugsweise mit einem oder einer Vielzahl von verschiedenen Knoten oder Prozessoren für eines oder eine Vielzahl verschiedener Fahrzeuge programmiert. Alternativ beinhaltet das Abgabesystem eine Vielzahl von individuellen Abgabedüsen, von denen jede mit ihrem eigenen Prozessor zum Steuern des Abgebens für ein spezifisches Fahrzeug assoziiert ist.
Das obige ist nicht dazu gedacht, die Weise des Abgebens und Anbringens des Schallabsorptionsmaterials an eine Oberfläche einzuschränken. Jede geeignete Anwendung kann verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Sprühen, Streichen, Eintauchen, Kleben, Tupfen, Wi schen oder ähnliches, unter Berücksichtigung späterer Verarbeitung (wie zum Beispiel Beheizen oder Zerstreuen in einem fluiden Medium), um dem Material eine für den Vorgang geeignete Viskosität zu verleihen.
Die Größe eines jeden Knoten ist nicht kritisch. Für typische Anwendungen jedoch, bei denen die zu füllende Kavität eine mittlere Querschnittsfläche zwischen etwa zwei bis etwa 500 Quadratzentimeter hat, wo die Knoten im Allgemeinen zirkular sind (nicht auf diese Form beschränkt), werden die Knoten vor der Expansion einen Bereich von Durchmessern von etwa 0,1 bis 3 cm haben, und vorzugsweise etwa 0,2 bis etwa 1 cm. Die Durchmesser können gleichmäßig über den Bereich hinweg verteilt oder wie gewünscht in bestimmten Teilen des Bereiches konzentriert sein. Natürlich können größere oder kleinere Durchmesser verwendet werden. Darüber hinaus sind in einer Ausführungsform die Knoten vor der Expansion individuell voneinander positioniert, ausreichend, um einer gewissen lateralen Expansion des Knotens zu ermöglichen, einen Teil des Raumes zwischen den Knoten vor der Expansion zu füllen. Folglich können sie über das Muster hinweg einander berührend, voneinander entfernt oder einer Kombination dessen angebracht werden. Als Beispiel wird das expandierbare Material in seinem expandiertem Zustand in 2 gezeigt. Auf diese Weise ist es möglich, ein endgültiges Muster zu erlangen (das heißt, nach Expansion, die einen Teil oder die Gesamtheit einer Wandoberfläche mit oder ohne zwischendurch freigelegten Teilen der Wand bedeckt). Die Topografie des bloßliegenden resultierenden geschäumten Materials ist vorzugsweise eine unregelmäßige Oberfläche, die eine Vielzahl von gekrümmten Ober flächen über das Bauteil hinweg mit variierender Höhe, Form und Dicke relativ zur Wand beinhaltet.
Der erfahrene Handwerker wird zu schätzen wissen, dass die Nutzung des Schallabsorptionssystems, das hier offenbart wird, nicht dazu gedacht ist, darauf begrenzt zu sein, nur die in 1 gezeigten Stellen zu veranschaulichen. Sie können an jeder Stelle innerhalb eines Kraftfahrzeuges genutzt werden. Zum Beispiel sind andere verstärkte Stellen ebenfalls möglich, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Säule-zu-Tür-Bereichen, Dach-zu-Säule, Mittelsäule, Dachrahmen, Windschutzscheibe- oder andere Fensterrahmen, Heckklappen, Heckklappen von Fließhecklimousinen, entfernbare Abdeckung-bis-Dach-Stellen, andere Fahrzeuggürtelliniestellen, Motorrahmen, untere Simse, Querträger, untere Leisten, Schweller, Seiten- und Querträger, Fahrzeugdächer, Gepäckhalter und ähnliches.
Darüber hinaus wird der erfahrene Handwerker zu schätzen wissen, dass das Schallabsorptionssystem in Kombination mit oder als eine Komponente von einem konventionellen Schallschutz oder einem Fahrzeugstrukturverstärkungssystem, wie in der gemeinsam besessenen, ebenfalls anhängigen PCT-Anmeldung US01/06735 , eingereicht am 1. März 2001, oder PCT-Anmeldung US01/01648 , eingereicht am 18. Januar 2001, offenbart wird. Autodächer können verstärkt werden, um zusätzliche Lasten in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zu tragen. In der gleichen Weise wie oben im Zusammenhang mit einem Dach- und Säulensystem beschrieben wurde, ist ein Verstärkungsrahmenbauteil (wie zum Beispiel Kunststoff, Metall oder Mischbauteil, welches porös oder verdichtet sein kann (zum Beispiel geformter Thermokunststoff oder Duroplast); bearbeitetes oder geschäumtes Metall wie Stahl, Aluminium, Titan oder Magnesium; oder ähnliches) entweder mit oder ohne expandierbares Material auf ihm in einer Kavität platziert, die in der Fahrzeugtragwerkstruktur definiert ist. Das Material ist expandiert, um dazu beizutragen, die Lärmdämpfungseinrichtung an derselben Stelle zu sichern.
Wie zuvor erwähnt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf das Verbessern der Schallabsorptionscharakteristika von Fahrzeugdächern oder Säulenbauteilen beschränkt. Vielmehr kann die Schallabsorption in jeder Anwendung verbessert werden, wo ein hohles Fahrzeugbauteil oder eine andere Fahrzeugwand mit einer verborgenen Oberfläche verwendet wird, einschließlich aber nicht beschränkt auf Schweller, Seitenbauteile, Querbalken, Längsbalken, Simse, Türen, Tankfächer, räumliche Tragwerkbauteile, Chassiskomponenten, oder ähnliches. Das Schallabsorptionsmaterial der vorliegenden Erdfindung kann auch über Bauelementen mit einer oder mehr exponierten Oberflächen verwendet werden, wie zum Beispiel Fahrzeug-Fahrwerksschächte, Unterbauelemente, Heckklappen, Kofferraumwände, Reservereifenmulden, Motorräume, Motorhauben oder ähnliches. Das System kann auch beim Abstimmen einer Fahrzeugtonanlage verwendet werden, wie zum Beispiel mit Lautsprecher- oder Subwoofergehäusen.
Eine Anzahl von Vorteilen werden in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwirklicht, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, die Eignung, eine einzelne Fahrzeugbaugruppe ohne Erfordernis von multiplen Werkzeugsätzen, wie bei anderen früheren Techniken, herzustellen.
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde offenbart. Eine Person mit gewöhnlichen Fach kenntnissen auf dem Gebiet würde jedoch feststellen, dass bestimmte Abänderungen innerhalb der Lehre dieser Erfindung liegen würden. Deshalb sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um das wahre Ausmaß und den wahren Inhalt dieser Erfindung zu bestimmen.

Claims

Geräuschabsorptionssystem in einem Kraftfahrzeugrahmen, mit: a) einer Wand (22), die einer Kraftfahrzeugstruktur zugehörig ist, wobei die Wand (22) einen Hohlraum eines räumlichen Kraftfahrzeugtragwerks definiert; und b) ein expandiertes Material (18'), welches von einem expandierbaren Material (20) erlangt wurde, zum Absorbieren von Geräuschen, wobei das expandierbare Material (20) zumindest über einen Abschnitt der Wand (22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das expandierbare Material (20) in einem wiederholten zufälligen Muster, einem wiederholten ähnlichen Muster oder einer Kombination aus beiden Mustern (18) angeordnet ist, umfassend eine Vielzahl von Knoten (24) des expandierbaren Akustikmaterials (20), welches sich in haftendem Kontakt über zumindest einen Abschnitt der Wand (22) befindet und auf die Expansion des expandierten Materials (20) hin zumindest einen Abschnitt der Wand (22) bedeckt und im Allgemeinen miniaturisierte reflexionsfreie Kam merbereiche erreicht werden, so dass Geräusche durch Prinzipien der reflexionsfreien Kammer gehandhabt werden.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Wand (22) eine Innenwandfläche einer Fahrzeugsäule (12) oder eines Dachrahmens ist.
System gemäß Anspruch 1, wobei das expandierbare Material (20) ein Polymerschaum ist.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das expandierbare Material (20) ein hitzeaktiviertes thermoplastisches schäumbares Material ist.
System gemäß Anspruch 1, wobei das expandierbare Material (20) ein Ethylen-Polymer-basierter Polymerschaum ist.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Wand (22) eine freigelegte Fläche enthält.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Wand (22) eine Innenwand eines hohlen Strukturelements (10) ist.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Wand (22) ein Kraftfahrzeugkarosseriepanel oder ein Verstärkungselement ist.
System gemäß Anspruch 1, wobei das expandierbare Material (20) ein expandierbarer Polymerschaum ist, der bei Berührung klebefrei ist.
System gemäß Anspruch 1, wobei das expandierbare Material (20) ein expandierbarer ethylenbasierter Schaum ist, der bei einer Temperatur aktiviert werden kann, der man in einem Kraftfahrzeuglackiervorgang begegnet.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Knoten (24) eine Vielzahl von Knoten verschiedener Größen und Form umfassen.
System gemäß Anspruch 11, wobei die Knoten (24) im Allgemeinen rund sind.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Knoten (24) um mehr als 1000% ihrer ursprünglichen Größe expandieren.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Knoten (24) voneinander beabstandet sind.
System in einem Kraftfahrzeugrahmen zur Verwendung als Geräuschabsorptionssystem, mit: a) einer Wand (22), die einer Kraftfahrzeugstruktur zugehörig ist, wobei die Wand (22) einen Hohlraum eines räumlichen Kraftfahrzeugtragwerks definiert; und b) ein expandierbares Material (20) zum Absorbieren von Geräuschen, wobei das expandierbare Material (20) zumindest über einen Abschnitt der Wand (22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das expandierbare Material (20) in einem wiederholten zufälligen Muster, einem wiederholten ähnlichen Muster oder einer Kombination aus beiden Mustern (18) angeordnet ist, umfassend eine Vielzahl von Knoten (24) des expandierbaren Akustikmaterials (20), welches sich in haftendem Kontakt über zumindest einen Abschnitt der Wand (22) befindet, so dass wenn es expandiert ist, das System eine Geräuschabsorption bereitstellt, da auf die Expansion hin im Allgemeinen miniaturisierte reflexionsfreie Kammerbereiche erreicht werden, so dass Geräusche durch Prinzipien der reflexionsfreien Kammer gehandhabt werden.