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EP1742784A1 - Damping device and method for damping sound in cavities of vehicles - Google Patents

Damping device and method for damping sound in cavities of vehicles

Info

Publication number
EP1742784A1
EP1742784A1 EP05740057A EP05740057A EP1742784A1 EP 1742784 A1 EP1742784 A1 EP 1742784A1 EP 05740057 A EP05740057 A EP 05740057A EP 05740057 A EP05740057 A EP 05740057A EP 1742784 A1 EP1742784 A1 EP 1742784A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
damping
damping device
partitioning
structural element
cavities
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05740057A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Hasler
Pierre Millet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sika Technology AG
Original Assignee
Sika Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sika Technology AG filed Critical Sika Technology AG
Priority to EP05740057A priority Critical patent/EP1742784A1/en
Publication of EP1742784A1 publication Critical patent/EP1742784A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/18—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/02—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C44/12—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. inserts or reinforcements
    • B29C44/18—Filling preformed cavities
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R13/00—Elements for body-finishing, identifying, or decorating; Arrangements or adaptations for advertising purposes
    • B60R13/08—Insulating elements, e.g. for sound insulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20—Floors or bottom sub-units
    • B62D25/2072—Floor protection, e.g. from corrosion or scratching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D29/00—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof
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    • B62D29/002—Superstructures, understructures, or sub-units thereof, characterised by the material thereof characterised by combining metal and synthetic material a foamable synthetic material or metal being added in situ
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/56—Damping, energy absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars
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    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49609—Spring making
    • Y10T29/49615—Resilient shock or vibration absorber utility

Definitions

  • This invention relates to a damping device, in particular for installation in or on cavities, in particular of vehicles, the damping device comprising a carrier material, a partitioning material and a damping material and the damping device being provided for fastening to a structural element, in particular a vehicle.
  • the damping device is attached to the structural element, in particular a hollow profile structure of an automobile or a similar vehicle, in particular by means of the carrier material, and then the damping material and the partitioning material are expanded or subjected to an expansion, which is in particular a heat-induced expansion.
  • the damping device acts as a highly effective seal or partition and as acoustic damping on the structural element and in particular within the cavity.
  • this invention relates to a method for partitioning and / or soundproofing, in particular in or on cavities, in particular of vehicles, wherein a damping device comprising a carrier material, a partitioning material and a damping material are first attached or arranged on the structural element, and subsequently the partitioning material and the damping material are expanded or expanded - in particular during a stoving process in an electro-immersion painting furnace.
  • a damping device comprising a carrier material, a partitioning material and a damping material are first attached or arranged on the structural element, and subsequently the partitioning material and the damping material are expanded or expanded - in particular during a stoving process in an electro-immersion painting furnace.
  • Damping device serves to seal the structural element or a cavity, which the structural element forms, on the one hand against the penetration of moisture, dust, air and other undesirable liquids and on the other hand to prevent disturbing noises that would otherwise pass through the cavity or would only be reflected to dampen.
  • the upright profile structure of a vehicle body which forms part of a corresponding window opening, is an elongated passageway or cavity that can collect moisture and contaminants and also transmit unwanted noise until the passageway or cavity is at least partially filled with a sealant is which prevents the ingress of moisture and dirt and which also serves as a damper for damping noises that would otherwise be transmitted along the passage or the cavity.
  • a sealant is which prevents the ingress of moisture and dirt and which also serves as a damper for damping noises that would otherwise be transmitted along the passage or the cavity.
  • Many attempts have been made to seal these cavities, including injecting a sealant into the cavity, inserting foam products into such cavities, and using glass fiber mats and the like. These attempts have not been entirely satisfactory due to the inefficiency of the sealing and damping processes, the relatively high cost of the sealing process or sealing material and the fact that many times uneven sealing has been obtained.
  • foams into the cavities themselves has not been entirely satisfactory because of difficulties in controlling where the foam travels after the foam is introduced into the cavity of a vehicle body or the like. Furthermore, more foam has typically been introduced into the body cavity than is actually required to provide some excess foam to prevent moisture from entering the cavity during use of the vehicle. In addition, foams have a limited lifespan in terms of their flexibility before setting, which limits the time available during which the foam can be introduced into the cavity of the vehicle. For these reasons, solutions are known as alternatives for introducing foams into the cavities, in particular of automobile bodies, in which expandable materials are introduced into the cavities. Such materials expand or expand in particular by being heated.
  • Such heating usually takes place in the manufacture of vehicle bodies after the manufacture or assembly of the body-in-white body and after the body has been primed in an electro-dip-painting furnace process. It is furthermore generally known that such expandable materials are introduced into the cavity together with a carrier material - or held by a carrier material. This is it is possible to attach the expandable material in the right place in the cavity.
  • a damping device in particular for installation in or on cavities, in particular of vehicles, the damping device comprising a carrier material and a partitioning material and the damping device being provided for fastening to a structural element, in particular a vehicle, the damping device being a Has damping material and wherein the damping material is provided to form an open-cell cell structure or wherein the damping material has an absorption coefficient for sound waves of greater than about 0.5.
  • the object is achieved by a method for partitioning and / or soundproofing, in particular in or on cavities, in particular of vehicles, wherein in a first step a damping device having a carrier material, a partitioning material and a damping material, in particular according to the invention, on a structural element, in particular one Vehicle, is attached or arranged, wherein in a second step Partitioning material and the damping material is expanded, in particular heat expanded, and wherein the damping material has an open-cell cell structure after the expansion, or wherein the damping material has an absorption coefficient for sound waves of greater than approximately 0.5.
  • the acoustic effect of the damping device according to the invention is based on a combination between a partitioning of the cavities, which acoustically causes sound energy to be reflected in (or to a lesser extent) in or on the damping material and to be absorbed (to a greater extent). This transforms sound energy into heat much more effectively, rendering it harmless. Furthermore, with the damping device according to the invention and the method according to the invention, it is surprisingly possible to continue to use known process sequences and workflows and to use proven materials - in particular for sealing off the cavity by the damping device - that meet the required properties, in particular with regard to corrosion prevention at the boundary between have the bulkhead material and the structural element.
  • the damping device is also referred to below as an expanded part.
  • the partitioning material and / or the damping material is expandable, in particular heat-expandable, and that the expansion of the partitioning material and / or the damping material is provided in such a way that direct contact between the damping material and a wall of the structural element is avoided or excluded.
  • the damping material preferably has an absorption coefficient for sound waves of at least 0.8 - in particular at least in a partial frequency range, in particular between approximately 1 kHz and approximately 5 kHz.
  • this choice of frequency range is of particular relevance, in particular for vehicles, especially road vehicles such as automobiles and trucks, since on the one hand acoustic disturbances in this frequency range are perceived as particularly disturbing - what is also related to the increased sensitivity of human hearing in this frequency range - and secondly, particularly intensive sound sources are present in road vehicles in this frequency range.
  • the damping device according to the invention can be used particularly inexpensively because it can be used like known expandable materials.
  • the partitioning material is provided to form a closed cell cell structure and that the partitioning material has a water absorption which is less than about 10%, preferably less than about 5%, particularly preferably less than about 4% and very particularly preferably less than about 3%. This further reduces the susceptibility to corrosion at the boundary between the bulkhead material and the structural element or its wall. Furthermore, the partitioning material is also more durable and stable because it is less decomposable.
  • the damping device can be fastened to the structural element, in particular in or on the wall of the structural element and in particular by means of a on the carrier material arranged locking element.
  • the damping device can be attached to the structural element or its wall in a reproducible and sufficiently firm or stable manner before the expansion material or the damping material expands.
  • Figure 1 is a schematic representation of a bodyshell of an automobile body in a perspective view.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a damping device according to the invention arranged between two walls of a structural element, the expandable components of the damping device being expanded;
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a tube filled with the absorption material and the damping material as an example of a cavity
  • FIG. 4 shows the frequency responses belonging to FIG. 3 of the absorption characteristics of the materials of the damping device according to the invention
  • Fig. 5 is a schematic representation of an inventive arranged between two walls of a structural element Damping device, wherein the expandable components of the damping device are not yet expanded.
  • 10 denotes a bodyshell of a vehicle body.
  • a body generally has a plurality of structural elements 14, such as the A, B and C pillars, which in particular extend in an elongated manner and generally also form one or more cavities, at least in a partial area.
  • Damping elements 16 according to the invention extending transversely to the longitudinal extent of the structural elements 14 are indicated in FIG. 1 by arrows at several places. Its task is in particular to seal the cavities as hermetically as possible, so that no gases, no vapors, no liquids and no other substances which may cause damage in the cavities penetrate into the cavity.
  • the damping device 16 has a carrier material 4, a partitioning material 2 and a damping material 3.
  • the damping device 16 is arranged between two walls 1 of the structural element 14, the expandable materials 2, 3 of the damping device 16 being shown expanded.
  • the partitioning material 2 and the damping material 3 preferably lie comparatively flat on the carrier material 4, cf. FIG. 5. It can preferably be provided that the carrier material 4 is additionally connected to the wall 1 or generally to the structural element 14 via one or more latching elements (not shown).
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a tube filled with the absorption material and the damping material as an example of a completely filled cavity in the structural element 14.
  • FIG. 4a shows the frequency response of the absorption characteristic associated with the damping material 3.
  • the frequency in Hertz is shown in logarithmic form on the abscissa of the illustration in FIG. 4a.
  • FIG. 4b shows the frequency responses of the loss factor for two arrangements.
  • the dashed line in FIG. 4b shows the frequency response without the damping material 3 and the solid line in FIG. 4b shows the frequency response with absorbing material or with damping material.
  • the frequency in Hertz is given in linear form on the abscissa of the illustration in FIG. 4b, and the loss factor is given in decibels on the ordinate.
  • the solid line in FIG. 4b therefore indicates the frequency response of the absorption characteristic of the damping device 16 as a whole. It can be seen from the two frequency responses in FIG. 4b and from their comparison that the loss factor of the arrangement with the damping material 3 is clearly above about 40 dB at least over the entire frequency range between 1 kHz and 2 kHz. The combination with the damping material 3 thus results in a clear gain in acoustic behavior compared to an embodiment of the damping device 16 which would only have the partitioning material 2.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of an embodiment of the damping device 16 according to the invention, which is slightly modified compared to FIG. 2 and is arranged between two walls 1 of a structural element 14, the expandable components 2, 3 of the damping device 16 having not yet been expanded.
  • FIGS. 2 and 5 are cross sections along essentially the course of structural elements 14, which in particular form a cavity between the walls 1.
  • the connection of the damping device 16 to the wall 1 by means of the sealing material 2 is to be understood as preferably sealing or sealing off an entire cross section of the cavity.
  • the damping material 3 can then be regarded as arranged. It is furthermore clear that only the elements essential for the immediate understanding of the invention are shown.
  • the damping device 16 forms a preformed inflatable part which is introduced into a cavity of the body of a vehicle, in particular a road vehicle, and is preferably fastened there or which is fastened or arranged on a cavity of the vehicle body.
  • the damping device 16 comprises at least the carrier material 4, the damping material 3 and the partitioning material 2.
  • the different materials of the damping device 16 can either be connected to one another in a multi-stage injection molding process or these materials can be produced separately and then connected to one another.
  • the carrier material 4 and the partitioning material 2 are produced together in a two-stage injection molding process and then the damping material 3 is applied or fastened, for example glued.
  • the expansion of the damping material 3 and the partitioning material 2 preferably takes place in an electro-immersion coating furnace process.
  • the damping material 3 has an open-cell structure.
  • sound energy is converted particularly effectively into heat in such a material.
  • a material can be used as the damping material 3 which has the property that the damping material 3 absorbs sound waves to a greater extent than reflects, or which has the property that the damping material has an absorption coefficient for sound waves of greater than approximately 0.5 , in particular in a frequency range between approximately 1 kHz and approximately 2 kHz.
  • This also has a particularly good acoustic effect.
  • the open-celled structure generally also means that such a material is more susceptible to the absorption of water or moisture. It should therefore preferably be avoided that such a material comes into contact with corrodible surfaces or walls 1.
  • a light and stable and preferably non-corrosive material such as polyamide
  • the carrier material 4 is used in particular as the carrier material 4.
  • nylon PA 6.6 which is also made in particular from reusable materials of known origin.
  • the mechanical properties are particularly important, for example the notched impact strength, the elasticity, the elongation at break or tear, the bending elongation, the softening temperature and the moisture absorption capacity.
  • the carrier material is preferably suitable for being processed into 3-dimensional injection molded parts which have sufficient stability to accommodate the other materials of the damping device 16, in particular the damping material 3 and the partitioning material 2, until they expand and also during their expansion hold, fix and also to fix the damping device 16 relative to the structural element 14.
  • the flowability in the molten state is particularly important for processing or shaping the carrier material.
  • other materials with the same or similar properties can also be used as carrier material 4.
  • an (after expansion) open-cell foam is used in particular as the damping material 3, as is present, for example, in the products SikaBaffle® 229 or SikaBaffle® 293 (available from SIKA AG, Switzerland).
  • the damping material is present in particular as an extruded, heat-expandable and rubber-based acoustic barrier.
  • the material SikaBaffle® 229 comprises two layers of material, which are produced coextruded with each other, of which the lower layer is a black, sticky and non-reactive adhesive layer with a density of, for example, 1.2 kg / dm 3 and of which the upper (expandable) layer is one is dark gray, slightly sticky and highly expandable expansion layer with a density of, for example, 1.5 kg / dm 3 .
  • the material SikaBaffle® 229 has a very high expansion capacity of more than 900%, it has excellent sound-absorbing, ie sound-absorbing, properties, is self-adhesive, can be pre-dimensioned, has a soft consistency for making full contact even with irregular surfaces, has good adhesive properties on oily metal and generally on oily, phosphated and / or electro-coated surfaces, has good aging properties and is also non-toxic.
  • Such a material preferably has the following properties: it expands in 30 minutes at 150 ° C. by over 600%, in 30 minutes at 165 ° C. to over 900% and in 30 minutes at 180 ° C.
  • the material can be used in the temperature range from -30 ° C to 70 ° C, is resistant to water, salt water and lubricating oils, has a water absorption (after expansion) of less than 5% and a flash point (according to ASTM D92, COC) of over 200 ° C.
  • water absorption after expansion
  • flash point according to ASTM D92, COC
  • thermoplastic or injection-molded molded parts such as, for example, the materials SikaBaffle® 250 or SikaReinforcer® 911 PB (available from SIKA AG, Switzerland).
  • materials are preferably introduced as a molded part and on supports in the bodyshell structure of the body, for example in the cavities of the A, B, C pillars, the roof frame and / or the sills.
  • the operational functionality is achieved after the expansion process in the electro-immersion painting furnace (KTL furnace).
  • the material SikaBaffle® 250 enables tight sealing of complex shaped cavities and is compatible with all products used as standard in the process sequence of the body shop, is odorless, is compatible with paints and does not cause any contamination in the electro-dip painting bath (KTL bath).
  • the material SikaReinforcer® 911 PB gives the body or the body cavities, in addition to these aforementioned properties, increased rigidity. In particular, both materials have very good properties which prevent or delay the corrosion of adjacent or adjacent metal parts - in particular walls 1 of structural elements 14 - so that there is corrosion protection of more than 1000 hours in a salt spray bath or 10 Rd VDA and neither edge corrosion nor rusting occurs.
  • the water absorption capacity (depending on the test method) is less than 4%.

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Abstract

The invention relates to a damping device (16), in particular for installing in or on cavities, in particular in vehicles, and to a method. The damping device (16) comprises a carrier material (4) and a separating material (2) and is fixed to the structure element (1), in particular of a vehicle. The damping device (16) also comprises a damping material (3), whereby the damping material (3) forms an open-cell cell structure or has an absorption coefficient for sound waves in excess of approximately 0.5.

Description

DÄMPFVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR SCHALLDÄMPFUNG IN HOHLRÄUMEN VON FAHRZEUGENDAMPING DEVICE AND METHOD FOR SOUND INSULATION IN THE CAVITY OF VEHICLES
1010
Technisches Gebiet 15Technical field 15
Diese Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung, insbesondere zum Einbau in oder an Hohlräume insbesondere von Fahrzeugen, wobei die Dämpfungsvorrichtung ein Trägermaterial, ein Abschottungsmaterial und ein 20 Dämpfungsmaterial umfasst und wobei die Dämpfungsvorrichtung zur Befestigung an einem Strukturelement, insbesondere eines Fahrzeugs, vorgesehen ist. Die Dämpfungsvorrichtung wird insbesondere mittels des Trägermaterials an dem Strukturelement, insbesondere eine Hohlprofilstruktur eines Automobils oder eines ähnlichen Fahrzeugs, befestigt und anschließend 25 wird das Dampfungsmatenal und das Abschottungsmaterial gebläht bzw. einer Expansion unterzogen, die insbesondere eine hitzeinduzierte Expansion ist. Hierdurch wirkt die Dämpfungsvorrichtung als hochwirksame Dichtung bzw. Abschottung sowie als akustische Dämpfung an dem Strukturelement und insbesondere innerhalb des Hohlraums. 30 Weiterhin betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Abschottung und/oder Schalldämpfung, insbesondere in oder an Hohlräumen insbesondere von Fahrzeugen, wobei eine Dämpfungsvorrichtung umfassend ein Trägermaterial, ein Abschottungsmaterial und ein Dämpfungsmaterial zunächst an dem Strukturelement befestigt oder angeordnet wird, und wobei anschließend eine Blähung bzw. Expansion des Abschottungsmaterials und des Dämpfungsmaterials erfolgt - insbesondere während eines Einbrennprozesses in einem Elektro-Tauchlackierungsofen. Die expandierteThis invention relates to a damping device, in particular for installation in or on cavities, in particular of vehicles, the damping device comprising a carrier material, a partitioning material and a damping material and the damping device being provided for fastening to a structural element, in particular a vehicle. The damping device is attached to the structural element, in particular a hollow profile structure of an automobile or a similar vehicle, in particular by means of the carrier material, and then the damping material and the partitioning material are expanded or subjected to an expansion, which is in particular a heat-induced expansion. As a result, the damping device acts as a highly effective seal or partition and as acoustic damping on the structural element and in particular within the cavity. Furthermore, this invention relates to a method for partitioning and / or soundproofing, in particular in or on cavities, in particular of vehicles, wherein a damping device comprising a carrier material, a partitioning material and a damping material are first attached or arranged on the structural element, and subsequently the partitioning material and the damping material are expanded or expanded - in particular during a stoving process in an electro-immersion painting furnace. The expanded
Dämpfungsvorrichtung dient dazu, das Strukturelement bzw. einen Hohlraum, den das Strukturelement bildet, zum einen gegen das Eindringen von Feuchtigkeit, Staub, Luft und anderen unerwünschten Flüssigkeiten abzudichten und zum anderen dazu, störende Geräusche, die andernfalls durch den Hohlraum hindurch gehen würden bzw. lediglich reflektiert würden, zu dämpfen.Damping device serves to seal the structural element or a cavity, which the structural element forms, on the one hand against the penetration of moisture, dust, air and other undesirable liquids and on the other hand to prevent disturbing noises that would otherwise pass through the cavity or would only be reflected to dampen.
Stand der TechnikState of the art
Während der Herstellung von Automobilen, Lastwagen und ähnlichen Straßenverkehrsmitteln oder allgemein sonstigen Fahrzeugen weisen viele der Karosserieteile Hohlräume auf, die ein Abdichten notwendig machen, um das Eindringen von Feuchtigkeit und kontaminierenden Stoffen zu verhindern, beispielsweise weil solche Stoffe und insbesondere Feuchtigkeit die Korrosion der Karosserieteile bewirken können. Dies ist insbesondere der Fall in Bezug auf einstückige Strukturen, in welchen ein Massivrahmen durch einen strukturell gestalteten Hohlprofilrahmen ersetzt ist, der inhärent eine Anzahl von Feuchtigkeit und kontaminierende Stoffe sammelnde Hohlräume aufweist. Diese Hohlräume dienen auch als Durchgänge, welche Lärm und andere Geräusche, die während des normalen Gebrauchs des Fahrzeugs durch diese hindurch übertragen werden, dämpfen. Zum Beispiel stellt die aufrecht stehende Profilstruktur einer Fahrzeugkarosserie, die einen Teil einer entsprechenden Fensteröffnung darstellt, einen verlängerten Durchgang oder Hohlraum dar, welcher Feuchtigkeit und kontaminierende Mittel sammeln und auch unerwünschte Geräusche übertragen kann, bis der Durchgang oder der Hohlraum zumindest teilweise mit einem Dichtungsmittel gefüllt ist, welches das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz verhindert und das auch als Dämpfer für die Dämpfung von Geräuschen dient, die sonst entlang des Durchgangs oder des Hohlraums übertragen würden. Es wurden viele Versuche unternommen, diese Hohlräume abzudichten, einschließlich Einspritzen eines Dichtungsmittels in den Hohlraum, Einbringen von Schaumprodukten in solche Hohlräume und die Verwendung von Glasfasermatten und ähnlichem. Diese Versuche waren aufgrund der Ineffizienz der Dichtungs- und Dämpfungsverfahren, der relativ hohen Kosten des Dichtungsverfahrens bzw. Dichtungsmaterials und aufgrund der Tatsache, dass vielfach ungleichmäßige Dichtung erhalten wurde, nicht vollkommend zufriedenstellend.During the manufacture of automobiles, trucks, and similar road vehicles or other vehicles in general, many of the body parts have cavities that require sealing to prevent the ingress of moisture and contaminants, for example because such materials, and in particular moisture, cause corrosion of the body parts can. This is particularly the case with regard to one-piece structures in which a solid frame is replaced by a structurally designed hollow profile frame which inherently has a number of cavities collecting moisture and contaminants. These cavities also serve as passageways which attenuate noise and other sounds transmitted through them during normal use of the vehicle. For example, the upright profile structure of a vehicle body, which forms part of a corresponding window opening, is an elongated passageway or cavity that can collect moisture and contaminants and also transmit unwanted noise until the passageway or cavity is at least partially filled with a sealant is which prevents the ingress of moisture and dirt and which also serves as a damper for damping noises that would otherwise be transmitted along the passage or the cavity. Many attempts have been made to seal these cavities, including injecting a sealant into the cavity, inserting foam products into such cavities, and using glass fiber mats and the like. These attempts have not been entirely satisfactory due to the inefficiency of the sealing and damping processes, the relatively high cost of the sealing process or sealing material and the fact that many times uneven sealing has been obtained.
Das Einbringen von Schäumen in die Hohlräume selbst war deshalb nicht vollständig zufriedenstellend, weil es Schwierigkeiten gab, zu kontrollieren, wohin der Schaum nach dem Einbringen des Schaums in den Hohlraum einer Fahrzeugkarosserie oder ähnlichem wandert. Weiterhin wurde üblicherweise mehr Schaum in den Karosseriehohlraum eingebracht als tatsächlich benötigt, um ein gewisses Übermaß an Schaum zur Verhinderung des Eindringens von Feuchtigkeit in den Hohlraum während der Verwendung des Fahrzeugs bereitzustellen. Zudem haben Schäume eine begrenzte Lebensdauer, was ihre Flexibilität vor dem Festwerden betrifft, wodurch die verfügbare Zeit beschränkt ist, während der der Schaum in den Hohlraum des Fahrzeugs eingebracht werden kann. Aus diesen Gründen sind als Alternativen zum Einbringen von Schäumen in die Hohlräume insbesondere von Automobilkarosserien Lösungen bekannt geworden, bei denen expandierbare Materialien in die Hohlräume eingebracht werden. Solche Materialien blähen sich bzw. expandieren insbesondere dadurch, dass sie erwärmt werden. Eine solche Erwärmung erfolgt üblicherweise bei der Herstellung von Fahrzeugkarosserien nach der Herstellung bzw. dem Zusammensetzen der Rohbaukarosserie und nach der Grundierung der Karosserie in einem Elektro-Tauchlackierungsofen- Prozess. Hierbei ist es weiterhin allgemein bekannt, dass solche expandierbare Materialien zusammen mit einem Trägermaterial - bzw. durch ein Trägermaterial gehalten - in den Hohlraum eingeführt werden. Dadurch ist es möglich, das expandierbare Material im Hohlraum an dem richtigen Platz zu befestigen.The introduction of foams into the cavities themselves has not been entirely satisfactory because of difficulties in controlling where the foam travels after the foam is introduced into the cavity of a vehicle body or the like. Furthermore, more foam has typically been introduced into the body cavity than is actually required to provide some excess foam to prevent moisture from entering the cavity during use of the vehicle. In addition, foams have a limited lifespan in terms of their flexibility before setting, which limits the time available during which the foam can be introduced into the cavity of the vehicle. For these reasons, solutions are known as alternatives for introducing foams into the cavities, in particular of automobile bodies, in which expandable materials are introduced into the cavities. Such materials expand or expand in particular by being heated. Such heating usually takes place in the manufacture of vehicle bodies after the manufacture or assembly of the body-in-white body and after the body has been primed in an electro-dip-painting furnace process. It is furthermore generally known that such expandable materials are introduced into the cavity together with a carrier material - or held by a carrier material. This is it is possible to attach the expandable material in the right place in the cavity.
Nachteilig bei solchen bekannten Lösungen und bei bekannten Materialien, die die Anforderungen insbesondere hinsichtlich der Festigkeit, Haltbarkeit und Korrosionsvermeidung erfüllen, sind insbesondere ihre akustischen Eigenschaften, die dazu führen, dass in den Hohlräumen auftretende bzw. vorhandene Schalleπergie nicht ausreichend gedämpft wird, was insbesondere von Benutzern der Fahrzeuge als störend empfunden wird. Vielmehr wird die Schallenergie bei solchen bekannten Materialien und Blähformteilen lediglich abgeschottet, d.h. es findet eine Reflexion der Schallenergie statt. Es stellte sich daher die Aufgabe, solche bei den bekannten Materialien bzw. Lösungen auftretenden Nachteile zu vermeiden.A disadvantage of such known solutions and of known materials that meet the requirements, in particular with regard to strength, durability and corrosion prevention, are in particular their acoustic properties, which lead to the fact that sound energy occurring or present in the cavities is not adequately damped, which in particular by Users of the vehicles are perceived as annoying. Rather, the sound energy in such known materials and expanded moldings is only partitioned off, i.e. there is a reflection of the sound energy. It was therefore the task of avoiding such disadvantages that occur with the known materials or solutions.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Aufgabe wird durch eine Dämpfungsvorrichtung, insbesondere zum Einbau in oder an Hohlräume insbesondere von Fahrzeugen, gelöst, wobei die Dämpfungsvorrichtung ein Trägermaterial und ein Abschottungsmaterial umfasst und wobei die Dämpfungsvorrichtung zur Befestigung an einem Strukturelement, insbesondere eines Fahrzeugs, vorgesehen ist, wobei die Dämpfungsvorrichtung ein Dämpfungsmaterial aufweist und wobei das Dämpfungsmaterial zur Ausbildung einer offenzelligen Zellstruktur vorgesehen ist oder wobei das Dämpfungsmaterial einen Absorptionskoeffizienten für Schallwellen von größer als etwa 0,5 aufweist. Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Abschottung und/oder Schalldämpfung, insbesondere in oder an Hohlräumen insbesondere von Fahrzeugen, gelöst, wobei in einem ersten Schritt eine ein Trägermaterial, ein Abschottungsmaterial und ein Dämpfungsmaterial aufweisende, insbesondere erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung an einem Strukturelement, insbesondere eines Fahrzeugs, befestigt oder angeordnet wird, wobei in einem zweiten Schritt das Abschottungsmaterial und das Dämpfungsmaterial expandiert wird, insbesondere wärmeexpandiert wird und wobei das Dämpfungsmaterial nach der Expansion eine offenzellige Zellstruktur aufweist oder wobei das Dämpfungsmaterial einen Absorptionskoeffizienten für Schallwellen von größer als etwa 0,5 aufweist. In überraschender Weise wird hierdurch eine erheblich bessere akustische Wirkung der Dämpfungsvorrichtung und damit der ganzen Karosserie bzw. des Fahrzeugs erzielt. Die akustische Wirkung der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung basiert auf einer Kombination zwischen einer Abschottung der Hohlräume, die akustisch bewirkt, dass Schallenergie in oder am Dämpfungsmaterial (in geringerem Maße) reflektiert und (in größerem Maße) absorbiert wird. Hierdurch wird Schallenergie wesentlich effektiver in Wärme verwandelt und damit unschädlich gemacht. Weiterhin ist es mit der erfmdungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren in überraschender Weise möglich, bekannte Prozessfolgen und Prozessabläufe weiterhin anzuwenden und bewährte Materialien - insbesondere zur Abschottung des Hohlraums durch die Dämpfungsvorrichtung - zu verwenden, die die geforderten Eigenschaften insbesondere hinsichtlich der Korrosionsvermeidung an der Grenze zwischen dem Abschottungsmaterial und dem Strukturelement aufweisen. Die Dämpfungsvorrichtung wird im folgenden auch als Blähformteil bezeichnet.The object is achieved by a damping device, in particular for installation in or on cavities, in particular of vehicles, the damping device comprising a carrier material and a partitioning material and the damping device being provided for fastening to a structural element, in particular a vehicle, the damping device being a Has damping material and wherein the damping material is provided to form an open-cell cell structure or wherein the damping material has an absorption coefficient for sound waves of greater than about 0.5. Furthermore, the object is achieved by a method for partitioning and / or soundproofing, in particular in or on cavities, in particular of vehicles, wherein in a first step a damping device having a carrier material, a partitioning material and a damping material, in particular according to the invention, on a structural element, in particular one Vehicle, is attached or arranged, wherein in a second step Partitioning material and the damping material is expanded, in particular heat expanded, and wherein the damping material has an open-cell cell structure after the expansion, or wherein the damping material has an absorption coefficient for sound waves of greater than approximately 0.5. Surprisingly, this results in a considerably better acoustic effect of the damping device and thus of the entire body or of the vehicle. The acoustic effect of the damping device according to the invention is based on a combination between a partitioning of the cavities, which acoustically causes sound energy to be reflected in (or to a lesser extent) in or on the damping material and to be absorbed (to a greater extent). This transforms sound energy into heat much more effectively, rendering it harmless. Furthermore, with the damping device according to the invention and the method according to the invention, it is surprisingly possible to continue to use known process sequences and workflows and to use proven materials - in particular for sealing off the cavity by the damping device - that meet the required properties, in particular with regard to corrosion prevention at the boundary between have the bulkhead material and the structural element. The damping device is also referred to below as an expanded part.
Bevorzugt ist, dass das Abschottungsmaterial und/oder das Dämpfungsmaterial expandierbar, insbesondere hitzeexpandierbar, ist und dass die Expansion des Abschottungsmaterials und/oder des Dämpfungsmaterials derart vorgesehen ist, dass ein direkter Kontakt zwischen dem Dämpfungsmaterial und einer Wandung des Strukturelements vermieden wird oder ausgeschlossen ist. Hierdurch wird auf besonders einfache Art einer gegebenenfalls höheren Anfälligkeit des Dämpfungsmaterials für die Aufnahme von Feuchtigkeit und/oder für die Bildung von Korrosion bei einem Kontakt mit dem Strukturelement entgegengewirkt und trotzdem die vorteilhaften akustischen Eigenschaften erhalten. Bevorzugt weist das Dämpfungsmaterial einen Absorptionskoeffizienten für Schallwellen von mindestens 0,8 auf - insbesondere wenigstens in einem Teilfrequenzbereich insbesondere zwischen etwa 1 kHz und etwa 5 kHz. Hierdurch ist zum einen sichergestellt, dass sich die vorteilhaften akustischen Wirkungen einstellen und zum anderen ist diese Wahl des Frequenzbereichs von besonderer Relevanz insbesondere für Fahrzeuge, besonders Straßenfahrzeuge wie Automobile und Lastkraftwagen, da zum einen akustische Störungen in diesem Frequenzbereich als besonders störend empfunden werden - was auch mit der erhöhten Empfindlichkeit des menschlichen Gehörs in diesem Frequenzbereich zusammenhängt - und zum anderen in diesem Frequenzbereich in Straßenfahrzeugen besonders intensive Schallquellen vorhanden sind.It is preferred that the partitioning material and / or the damping material is expandable, in particular heat-expandable, and that the expansion of the partitioning material and / or the damping material is provided in such a way that direct contact between the damping material and a wall of the structural element is avoided or excluded. This counteracts in a particularly simple manner a possibly higher susceptibility of the damping material to the absorption of moisture and / or to the formation of corrosion upon contact with the structural element and nevertheless maintains the advantageous acoustic properties. The damping material preferably has an absorption coefficient for sound waves of at least 0.8 - in particular at least in a partial frequency range, in particular between approximately 1 kHz and approximately 5 kHz. This ensures, on the one hand, that the advantageous acoustic effects occur and, on the other hand, this choice of frequency range is of particular relevance, in particular for vehicles, especially road vehicles such as automobiles and trucks, since on the one hand acoustic disturbances in this frequency range are perceived as particularly disturbing - what is also related to the increased sensitivity of human hearing in this frequency range - and secondly, particularly intensive sound sources are present in road vehicles in this frequency range.
Ferner ist bevorzugt, dass im Falle eines Kontakts zwischen der Wandung des Strukturelements und dem Abschottungsmaterial eine Korrosion der Wandung vermieden wird oder zumindest gehemmt ist, insbesondere hinsichtlich einer Randkorrosion und/oder einer Unterkorrosion. Hierdurch ist die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung besonders kostengünstig verwendbar, weil sie wie bekannte expandierbare Materialien verwendbar ist.It is further preferred that in the event of contact between the wall of the structural element and the partitioning material, corrosion of the wall is avoided or at least inhibited, in particular with regard to edge corrosion and / or under-corrosion. As a result, the damping device according to the invention can be used particularly inexpensively because it can be used like known expandable materials.
Bevorzugt ist weiterhin, dass das Abschottungsmaterial zur Ausbildung einer geschlossenzelligen Zellstruktur vorgesehen ist und dass das Abschottungsmaterial eine Wasseraufnahme aufweist, die geringer ist als etwa 10%, bevorzugt geringer als etwa 5%, besonders bevorzugt geringer als etwa 4% und ganz besonders bevorzugt geringer als etwa 3%. Hierdurch wird die Anfälligkeit für Korrosion an der Grenze zwischen dem Abschottungsmaterial und dem Strukturelement bzw. dessen Wandung weiter reduziert. Weiterhin ist dadurch das Abschottungsmaterial auch haltbarer und stabiler, da weniger stark zersetzbar.It is further preferred that the partitioning material is provided to form a closed cell cell structure and that the partitioning material has a water absorption which is less than about 10%, preferably less than about 5%, particularly preferably less than about 4% and very particularly preferably less than about 3%. This further reduces the susceptibility to corrosion at the boundary between the bulkhead material and the structural element or its wall. Furthermore, the partitioning material is also more durable and stable because it is less decomposable.
Weiterhin ist bevorzugt, dass die Dämpfungsvorrichtung an dem Strukturelement befestigbar ist, insbesondere in oder an der Wandung des Strukturelements und insbesondere mittels eines am Trägermaterial angeordneten Rastelements. Hierdurch kann die Dämpfungsvorrichtung vor der Expansion des Abschottungsmaterials bzw. des Dämpfungsmaterials in reproduzierbarer und ausreichend fester bzw. stabiler Weise am Strukturelement bzw. dessen Wandung befestigt werden.It is further preferred that the damping device can be fastened to the structural element, in particular in or on the wall of the structural element and in particular by means of a on the carrier material arranged locking element. As a result, the damping device can be attached to the structural element or its wall in a reproducible and sufficiently firm or stable manner before the expansion material or the damping material expands.
Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Identical elements are provided with the same reference symbols in the various figures.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Rohbaus einer Automobilkarosserie in perspektivischer Darstellung;Figure 1 is a schematic representation of a bodyshell of an automobile body in a perspective view.
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zwischen zwei Wandungen eines Strukturelements angeordneten erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung, wobei die expandierbaren Bestandteile der Dämpfungsvorrichtung expandiert sind;2 shows a schematic illustration of a damping device according to the invention arranged between two walls of a structural element, the expandable components of the damping device being expanded;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines mit dem Absorptionsmaterial und dem Dämpfungsmaterial gefüllen Rohrs als Beispiel eines Hohlraums;3 shows a schematic illustration of a tube filled with the absorption material and the damping material as an example of a cavity;
Fig. 4 zur Darstellung der zur Figur 3 zugehörigen Frequenzgängen der Absorptionscharakteristik der Materialien der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung;4 shows the frequency responses belonging to FIG. 3 of the absorption characteristics of the materials of the damping device according to the invention;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer zwischen zwei Wandungen eines Strukturelements angeordneten erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung, wobei die expandierbaren Bestandteile der Dämpfungsvorrichtung noch nicht expandiert sind.Fig. 5 is a schematic representation of an inventive arranged between two walls of a structural element Damping device, wherein the expandable components of the damping device are not yet expanded.
In Figur 1 ist mit 10 ein Rohbau einer Fahrzeugkarosserie bezeichnet. Eine solche Karosserie weist in der Regel eine Mehrzahl von Strukturelementen 14 auf, wie beispielsweise die A-, B- und C-Säule, die sich insbesondere länglich erstrecken und in der Regel auch - zumindest in einem Teilbereich einen oder mehrere Hohlräume bilden. Quer zur Längserstreckung der Strukturelemente 14 verlaufende erfindungsgemäße Dämpfungselemente 16 sind in Figur 1 an mehreren Stellen mittels Pfeile angedeutet. Ihre Aufgabe ist es insbesondere, die Hohlräume möglichst hermetisch abzuschließen, so dass keine Gase, keine Dämpfe, keine Flüssigkeiten und nicht sonstige in den Hohlräumen möglicherweise Schäden verursachende Stoffe in den Hohlraum dringt.In Figure 1, 10 denotes a bodyshell of a vehicle body. Such a body generally has a plurality of structural elements 14, such as the A, B and C pillars, which in particular extend in an elongated manner and generally also form one or more cavities, at least in a partial area. Damping elements 16 according to the invention extending transversely to the longitudinal extent of the structural elements 14 are indicated in FIG. 1 by arrows at several places. Its task is in particular to seal the cavities as hermetically as possible, so that no gases, no vapors, no liquids and no other substances which may cause damage in the cavities penetrate into the cavity.
In Figur 2 ist eine solche erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung 16 schematisch darstellt. Die Dämpfungsvorrichtung 16 weist ein Trägermaterial 4, ein Abschottungsmaterial 2 und ein Dämpfungsmaterial 3 auf. Die Dämpfungsvorrichtung 16 ist zwischen zwei Wandungen 1 des Strukturelements 14 angeordnet, wobei die expandierbaren Materialien 2, 3 der Dämpfungsvorrichtung 16 expandiert dargestellt sind. Vor dem Einbringen der Dämpfungsvorrichtung 16 in das Strukturelement 14, d.h. zwischen die Wandungen 1 , liegen das Abschottungsmaterial 2 und das Dämpfungsmaterial 3 vorzugsweise vergleichsweise flach auf dem Trägermaterial 4 auf, vgl. Figur 5. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Trägermaterial 4 zusätzlich über ein oder mehrere nicht dargestellte Rastelemente mit der Wandung 1 bzw. allgemein mit dem Strukturelement 14 verbunden ist.Such a damping device 16 according to the invention is shown schematically in FIG. The damping device 16 has a carrier material 4, a partitioning material 2 and a damping material 3. The damping device 16 is arranged between two walls 1 of the structural element 14, the expandable materials 2, 3 of the damping device 16 being shown expanded. Before inserting the damping device 16 into the structural element 14, i.e. between the walls 1, the partitioning material 2 and the damping material 3 preferably lie comparatively flat on the carrier material 4, cf. FIG. 5. It can preferably be provided that the carrier material 4 is additionally connected to the wall 1 or generally to the structural element 14 via one or more latching elements (not shown).
In Figur 3 ist eine schematische Darstellung eines mit dem Absoφtionsmaterial und dem Dämpfungsmaterial gefullen Rohrs als Beispiel eines vollständig gefüllten Hohlraums in dem Strukturelement 14 gezeigt.FIG. 3 shows a schematic illustration of a tube filled with the absorption material and the damping material as an example of a completely filled cavity in the structural element 14.
Erkennbar ist die äußere Wandung 1 des Strukturelements 14, das sich nach innen anschließende Abschottungsmaterial 2 und das Dämpfungsmaterial 3 im Inneren, das auch als Absoφtionsmaterial 3 bezeichnet wird.The outer wall 1 of the structural element 14, which follows partition material 2 adjoining the inside and the damping material 3 inside, which is also referred to as absorption material 3.
In Figur 4a ist der dem Dämpfungsmaterial 3 zugehörige Frequenzgang der Absoφtionscharakteristik dargestellt. Hierbei ist auf der Abszisse der Darstellung in Figur 4a die Frequenz in Hertz in logarithmischer Auftragung angegeben.FIG. 4a shows the frequency response of the absorption characteristic associated with the damping material 3. The frequency in Hertz is shown in logarithmic form on the abscissa of the illustration in FIG. 4a.
In Figur 4b sind die Frequenzgänge des Verlustfaktors für zwei Anordnungen dargestellt. Die gestrichelte Linie in Figur 4b zeigt den Frequenzgang ohne das Dämpfungsmaterial 3 und die durchgezogene Linie in Figur 4b zeigt den Frequenzgang mit absorbierendem Material bzw. mit Dämpfungsmaterial. Hierbei ist auf der Abszisse der Darstellung in Figur 4b die Frequenz in Hertz in linearer Auftragung angegeben und es ist auf der Ordinate der Verlustfaktor in Dezibel angegeben. Die durchgezogene Linie in Figur 4b gibt daher den Frequenzgang der Absorptionscharakteristik der Dämpfungsvorrichtung 16 insgesamt an. Aus den beiden Frequenzgängen in Figur 4b und aus deren Vergleich ist ersichtlich, dass der Verlustfaktor der Anordnung mit dem Dämpfungsmaterial 3 wenigstens auf dem gesamten Frequenzbereich zwischen 1 kHz und 2 kHz deutlich über etwa 40 dB liegt. Durch die Kombination mit dem Dämpfungsmaterial 3 ergibt sich somit gegenüber einer Ausführung der Dämpfungsvorrichtung 16, die lediglich das Abschottungsmaterial 2 aufweisen würde, ein deutlicher Gewinn beim akustischen Verhalten.FIG. 4b shows the frequency responses of the loss factor for two arrangements. The dashed line in FIG. 4b shows the frequency response without the damping material 3 and the solid line in FIG. 4b shows the frequency response with absorbing material or with damping material. The frequency in Hertz is given in linear form on the abscissa of the illustration in FIG. 4b, and the loss factor is given in decibels on the ordinate. The solid line in FIG. 4b therefore indicates the frequency response of the absorption characteristic of the damping device 16 as a whole. It can be seen from the two frequency responses in FIG. 4b and from their comparison that the loss factor of the arrangement with the damping material 3 is clearly above about 40 dB at least over the entire frequency range between 1 kHz and 2 kHz. The combination with the damping material 3 thus results in a clear gain in acoustic behavior compared to an embodiment of the damping device 16 which would only have the partitioning material 2.
In Figur 5 ist eine schematische Darstellung einer gegenüber der Figur 2 leicht modifizierten Ausführungsform einer zwischen zwei Wandungen 1 eines Strukturelements 14 angeordneten erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung 16 abgebildet, wobei die expandierbaren Bestandteile 2, 3 der Dämpfungsvorrichtung 16 noch nicht expandiert sind.FIG. 5 shows a schematic representation of an embodiment of the damping device 16 according to the invention, which is slightly modified compared to FIG. 2 and is arranged between two walls 1 of a structural element 14, the expandable components 2, 3 of the damping device 16 having not yet been expanded.
Es ist klar, dass es sich bei den Figuren 2 und 5 um Querschnitte entlang im wesentlichen des Verlaufs von Strukturelementen 14 handelt, die insbesondere einen Hohlraum zwischen den Wandungen 1 bilden. Insofern ist die Verbindung der Dämpfungsvorrichtung 16 zur Wandung 1 hin mittels des Abschottungsmaterials 2 als vorzugsweise einen gesamten Querschnitt des Hohlraums abdichtend bzw. abschottend aufzufassen. Im Inneren bzw. in der Mitte eines solchen Querschnitts ist dann das Dämpfungsmaterial 3 als angeordnet anzusehen. Es sind weiterhin klar, dass nur die für das unmittelbare Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt sind.It is clear that FIGS. 2 and 5 are cross sections along essentially the course of structural elements 14, which in particular form a cavity between the walls 1. In this respect, the connection of the damping device 16 to the wall 1 by means of the sealing material 2 is to be understood as preferably sealing or sealing off an entire cross section of the cavity. In the interior or in the middle of such a cross section, the damping material 3 can then be regarded as arranged. It is furthermore clear that only the elements essential for the immediate understanding of the invention are shown.
Weg zur Ausführung der ErfindungWay of carrying out the invention
Die Dämpfungsvorrichtung 16 bildet ein vorgeformtes Blähformteil, das in einen Hohlraum der Karosserie eines Fahrzeugs, insbesondere ein Straßenfahrzeug, eingebracht und dort vorzugweise befestigt wird oder das an einem Hohlraum der Fahrzeugkarosserie befestigt bzw. angeordnet wird. Die Dämpfungsvorrichtung 16 umfasst wenigstens das Trägermaterial 4, das Dämpfungsmaterial 3 und das Abschottungsmaterial 2. Die verschiedenen Materialien der Dämpfungsvorrichtung 16 können entweder in einem mehrstufigen Spritzgussprozess miteinander verbunden werden oder aber es können diese Materialien separat hergestellt und anschließend miteinander verbunden werden. Insbesondere ist es auch möglich, dass beispielsweise das Trägermaterial 4 und das Abschottungsmaterial 2 gemeinsam in einem zweistufigen Spritzgussprozess hergestellt werden und anschließend das Dämpfungsmaterial 3 aufgebracht bzw. befestigt wird, beispielsweise geklebt wird. Die Expansion des Dämpfungsmaterials 3 und des Abschottungsmaterials 2 findet vorzugsweise in einem Elektro-Tauchlackierungsofen- Prozess statt.The damping device 16 forms a preformed inflatable part which is introduced into a cavity of the body of a vehicle, in particular a road vehicle, and is preferably fastened there or which is fastened or arranged on a cavity of the vehicle body. The damping device 16 comprises at least the carrier material 4, the damping material 3 and the partitioning material 2. The different materials of the damping device 16 can either be connected to one another in a multi-stage injection molding process or these materials can be produced separately and then connected to one another. In particular, it is also possible that, for example, the carrier material 4 and the partitioning material 2 are produced together in a two-stage injection molding process and then the damping material 3 is applied or fastened, for example glued. The expansion of the damping material 3 and the partitioning material 2 preferably takes place in an electro-immersion coating furnace process.
Es ist nun überraschend so, dass sich die akustischen Eigenschaften erheblich verbessern lassen, wenn das Dämpfungsmaterial 3 eine offenzellige Struktur aufweist. Das bedeutet, dass verschiedene Poren des Materials miteinander in Verbindung stehen. Insbesondere wird in einem solchen Material Schallenergie besonders effektiv in Wärme umgewandelt. Alternativ zu einem offenzelligen Material ist erfindungsgemäß ein Material als Dämpfungsmaterial 3 verwendbar, welches die Eigenschaft aufweist, dass das Dämpfungsmaterial 3 Schallwellen in größerem Maße absorbiert als reflektiert bzw. welches die Eigenschaft aufweist, dass das Dämpfungsmaterial einen Absorptions- koeffizienten für Schallwellen von größer als etwa 0,5 aufweist, insbesondere in einem Frequenzbereich zwischen etwa 1 kHz und etwa 2 kHz. Hierdurch wird ebenfalls eine besonders gute akustische Wirkung erreicht. Bei einem offenzelligen Material ist jedoch mit der Offenzelligkeit in der Regel auch verbunden, dass ein solches Material anfälliger für die Aufnahme von Wasser bzw. Feuchtigkeit ist. Es sollte daher vorzugsweise vermieden werden, dass ein solches Material in Kontakt mit korrodierbaren Oberflächen bzw. Wandungen 1 gerät.It is now surprisingly the case that the acoustic properties can be improved considerably if the damping material 3 has an open-cell structure. This means that different pores of the material are connected to each other. In particular, sound energy is converted particularly effectively into heat in such a material. Alternative to an open cell According to the invention, a material can be used as the damping material 3 which has the property that the damping material 3 absorbs sound waves to a greater extent than reflects, or which has the property that the damping material has an absorption coefficient for sound waves of greater than approximately 0.5 , in particular in a frequency range between approximately 1 kHz and approximately 2 kHz. This also has a particularly good acoustic effect. In the case of an open-cell material, however, the open-celled structure generally also means that such a material is more susceptible to the absorption of water or moisture. It should therefore preferably be avoided that such a material comes into contact with corrodible surfaces or walls 1.
Als Trägermaterial 4 wird erfindungsgemäß insbesondere ein leichtes und stabiles sowie vorzugsweise nicht korossionsfahiges Material wie beispielsweise Polyamid verwendet. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Nylon PA 6.6, das insbesondere auch aus wiederverwendbaren Materialien mit bekanntem Ursprung hergestellt ist. Beim Trägermaterial 4 kommt es erfindungsgemäß insbesondere auf die mechanischen Eigenschaften an, beispielsweise die Kerbschlagzähigkeit, die Elastizität, die Bruch- oder Reißdehnung, die Biegedehnung, die Erweichungstemperatur und das Feuchtigkeitsaufnahmevermögen. Hierbei ist das Trägermaterial vorzugsweise dazu geeignet, zu 3-dimensionalen Spritzgussteilen verarbeitet zu werden, die eine ausreichende Stabilität aufweisen, um die anderen Materialien der Dämpfungsvorrichtung 16, insbesondere das Dämpfungsmaterial 3 und das Abschottungsmaterial 2, bis zu deren Expansion und auch während deren Expansion zu halten, zu fixieren und auch relativ zum Strukturelement 14 eine Fixierung der Dämpfungsvorrichtung 16 zu bewirken. Zur Verarbeitung bzw. Formgebung des Trägermaterials ist insbesondere auch die Fließfähigkeit in geschmolzenem Zustand von Bedeutung. Selbstverständlich können auch andere Materialien mit gleichen oder ähnlichen Eigenschaften als Trägermaterial 4 verwendet werden. Als Dämpfungsmaterial 3 wird erfindungsgemäß insbesondere ein (nach der Expansion) offenzelliger Schaum verwendet, wie er beispielsweise in den Produkten SikaBaffle® 229 oder SikaBaffle® 293 (erhältlich von SIKA AG, Schweiz) vorliegt. Vor der Expansion liegt das Dämpfungsmaterial insbesondere als extrudiertes hitzeexpandierbares und gummibasiertes akustisches Absperrmittel vor. Beispielhaft umfasst das Material SikaBaffle® 229 zwei Materiallagen, die miteinander koextrudiert hergestellt werden, wovon die untere Lage eine schwarze, klebrige und nicht reaktive Klebelage mit einer Dichte von beispielsweise 1 ,2 kg/dm3 ist und wovon die obere (expandierbare) Lage eine dunkelgraue, schwach klebrige und starkexpandierbare Expansionslage mit einer Dichte von beispielsweise 1,5 kg/dm3 ist. Hierbei weist das Material SikaBaffle® 229 eine sehr hohe Expansionsfähigkeit von mehr als 900% auf, es hat exzellente schallabsorbierende, d.h. schalldämpfende, Eigenschaften, ist selbstklebend, kann vordimensioniert werden, weist eine weiche Konsistenz zur Herstellung eines vollständigen Kontakts auch mit unregelmäßigen Oberflächen auf, hat gute Hafteigenschaften auf öligem Metall und generell auf öligen, phosphatierten und/oder elektrobeschichteten Oberflächen, hat gute Alterungseigenschaften und ist darüber hinaus nicht toxisch. Ein solches Material weist bevorzugt folgende Eigenschaften auf: Es expandiert in 30 min bei 150°C um über 600%, in 30 min bei 165°C auf über 900% und in 30 min bei 180°C auf über 900%, wobei ein Expansionsverhältnis vertikal/horizontal („Vertical rise/ ramp expansion, 4° ramp angle) von über 600% vorliegt. Das Material ist im Temperaturbereich von -30°C bis 70°C einsetzbar, ist widerstandsfähig gegenüber Wasser, Salzwasser und Schmierölen, hat eine Wasseraufnahme (nach der Expansion) von weniger als 5% und einen Flammpunkt (gemäß ASTM D92, COC) von über 200°C. Selbstverständlich können auch andere Materialien mit gleichen oder ähnlichen Eigenschaften als Dämpfungsmaterial 3 verwendet werden.According to the invention, a light and stable and preferably non-corrosive material, such as polyamide, is used in particular as the carrier material 4. Particular preference is given to the use of nylon PA 6.6, which is also made in particular from reusable materials of known origin. In the case of the carrier material 4, according to the invention, the mechanical properties are particularly important, for example the notched impact strength, the elasticity, the elongation at break or tear, the bending elongation, the softening temperature and the moisture absorption capacity. Here, the carrier material is preferably suitable for being processed into 3-dimensional injection molded parts which have sufficient stability to accommodate the other materials of the damping device 16, in particular the damping material 3 and the partitioning material 2, until they expand and also during their expansion hold, fix and also to fix the damping device 16 relative to the structural element 14. The flowability in the molten state is particularly important for processing or shaping the carrier material. Of course, other materials with the same or similar properties can also be used as carrier material 4. According to the invention, an (after expansion) open-cell foam is used in particular as the damping material 3, as is present, for example, in the products SikaBaffle® 229 or SikaBaffle® 293 (available from SIKA AG, Switzerland). Before expansion, the damping material is present in particular as an extruded, heat-expandable and rubber-based acoustic barrier. For example, the material SikaBaffle® 229 comprises two layers of material, which are produced coextruded with each other, of which the lower layer is a black, sticky and non-reactive adhesive layer with a density of, for example, 1.2 kg / dm 3 and of which the upper (expandable) layer is one is dark gray, slightly sticky and highly expandable expansion layer with a density of, for example, 1.5 kg / dm 3 . Here, the material SikaBaffle® 229 has a very high expansion capacity of more than 900%, it has excellent sound-absorbing, ie sound-absorbing, properties, is self-adhesive, can be pre-dimensioned, has a soft consistency for making full contact even with irregular surfaces, has good adhesive properties on oily metal and generally on oily, phosphated and / or electro-coated surfaces, has good aging properties and is also non-toxic. Such a material preferably has the following properties: it expands in 30 minutes at 150 ° C. by over 600%, in 30 minutes at 165 ° C. to over 900% and in 30 minutes at 180 ° C. to over 900%, with an expansion ratio vertical / horizontal ("Vertical rise / ramp expansion, 4 ° ramp angle) of over 600%. The material can be used in the temperature range from -30 ° C to 70 ° C, is resistant to water, salt water and lubricating oils, has a water absorption (after expansion) of less than 5% and a flash point (according to ASTM D92, COC) of over 200 ° C. Of course, other materials with the same or similar properties can also be used as damping material 3.
Als Abschottungsmaterial 2 werden erfindungsgemäß insbesondere thermoplastische oder spritzgegossene Formteile wie beispielsweise die Materialien SikaBaffle® 250 oder SikaReinforcer® 911 PB (erhältlich von SIKA AG, Schweiz) verwendet. Solche Materialien werden bevorzugt als Formteil und auf Trägern in die Rohbaustruktur der Karosserie eingebracht, beispielsweise in die Hohlräume der A-, B-, C- Säulen, des Dachrahmens und/oder der Schweller. Die Betriebsfunktionalität ist nach dem Blähvorgang (Expansion) im Elektro-Tauchlackierungsofen (KTL-Ofen) erreicht.According to the invention, in particular thermoplastic or injection-molded molded parts, such as, for example, the materials SikaBaffle® 250 or SikaReinforcer® 911 PB (available from SIKA AG, Switzerland). Such materials are preferably introduced as a molded part and on supports in the bodyshell structure of the body, for example in the cavities of the A, B, C pillars, the roof frame and / or the sills. The operational functionality is achieved after the expansion process in the electro-immersion painting furnace (KTL furnace).
Das Material SikaBaffle® 250 ermöglicht einen dichten Abschluss von komplex geformten Hohlräumen und ist verträglich mit allen in der Prozessfolge dem Rohbau nachgeschalteten serienmäßig eingesetzten Produkten, ist geruchsneutral, ist lackverträglich und verursacht keine Kontamination im Elektro-Tauchlackierungs-Bad (KTL-Bad). Das Material SikaReinforcer® 911 PB verleiht der Karosserie bzw. den Karosseriehohlräumen neben diesen vorgenannten Eigenschaften eine erhöhte Steifigkeit. Insbesondere weisen beide Materialien sehr gute, die Korrosion von benachbarten bzw. angrenzenden Metallteilen - insbesondere Wandungen 1 von Strukturelementen 14 - verhindernde bzw. verzögernde Eigenschaften auf, so dass ein Korrosionsschutz von über 1000 Stunden im Salzsprühbad oder 10 Rd VDA besteht und weder eine Randkorrosion noch eine Unterrostung auftritt. Die Wasseraufnahmefähigkeit beträgt (abhängig von der Prüfmethode) weniger als 4%. The material SikaBaffle® 250 enables tight sealing of complex shaped cavities and is compatible with all products used as standard in the process sequence of the body shop, is odorless, is compatible with paints and does not cause any contamination in the electro-dip painting bath (KTL bath). The material SikaReinforcer® 911 PB gives the body or the body cavities, in addition to these aforementioned properties, increased rigidity. In particular, both materials have very good properties which prevent or delay the corrosion of adjacent or adjacent metal parts - in particular walls 1 of structural elements 14 - so that there is corrosion protection of more than 1000 hours in a salt spray bath or 10 Rd VDA and neither edge corrosion nor rusting occurs. The water absorption capacity (depending on the test method) is less than 4%.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Wandung des Strukturelements Abschottungsmaterial Dämpfungsmaterial/Absorptionsmaterial Trägermaterial Rohbau der Fahrzeugkarosserie Strukturelement Dämpfungsvorrichtung Wall of the structural element partitioning material damping material / absorption material carrier material bodyshell of the vehicle body structural element damping device

Claims

Patentansprüche claims
1. Dämpfungsvorrichtung (16), insbesondere zum Einbau in oder an Hohlräume insbesondere von Fahrzeugen, wobei die Dämpfungsvorrichtung (16) ein Trägermaterial (4) und ein Abschottungsmaterial (2) umfasst und wobei die Dämpfungsvorrichtung (16) zur Befestigung an einem Strukturelement (14), insbesondere eines Fahrzeugs, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung (16) ein Dämpfungsmaterial (3) aufweist, wobei das Dämpfungsmaterial (3) zur Ausbildung einer offenzelligen Zellstruktur vorgesehen ist oder wobei das Dämpfungsmaterial (3) einen Absoφtionskoeffizienten für Schallwellen von größer als etwa 0,5 aufweist.1. Damping device (16), in particular for installation in or on cavities, in particular of vehicles, the damping device (16) comprising a carrier material (4) and a partitioning material (2) and wherein the damping device (16) for fastening to a structural element (14 ), in particular of a vehicle, is provided, characterized in that the damping device (16) has a damping material (3), the damping material (3) being provided to form an open-cell cell structure, or the damping material (3) having an absorption coefficient for sound waves of greater than about 0.5.
2. Dämpfungsvorrichtung (16) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abschottungsmaterial (2) und/oder das Dämpfungsmaterial (3) expandierbar, insbesondere hitzeexpandierbar, ist.2. Damping device (16) according to claim 1, characterized in that the partitioning material (2) and / or the damping material (3) is expandable, in particular heat expandable.
3. Dämpfungsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansion des Abschottungsmaterials (2) und/oder des Dämpfungsmaterials (3) derart vorgesehen ist, dass ein direkter Kontakt zwischen dem Dämpfungsmaterial (3) und einer Wandung (1) des Strukturelements (14) vermieden wird oder ausgeschlossen ist.3. Damping device (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion of the partitioning material (2) and / or the damping material (3) is provided such that a direct contact between the damping material (3) and a wall (1 ) of the structural element (14) is avoided or is excluded.
4. Dämpfungsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmaterial (3) einen Absorptionskoeffizienten für Schallwellen von mindestens 0,8 aufweist. 4. Damping device (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping material (3) has an absorption coefficient for sound waves of at least 0.8.
5. Dämpfungsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines Kontakts zwischen der Wandung (1) des Strukturelements (14) und dem Abschottungsmaterial (2) eine Korrosion der Wandung (1) vermieden wird oder zumindest gehemmt ist, insbesondere hinsichtlich einer Randkorrosion und/oder einer Unterkorrosion.5. Damping device (16) according to one of the preceding claims, characterized in that in the event of contact between the wall (1) of the structural element (14) and the partitioning material (2) corrosion of the wall (1) is avoided or at least inhibited , in particular with regard to edge corrosion and / or under-corrosion.
6. Dämpfungsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschottungsmaterial (2) zur Ausbildung einer geschlossenzelligen Zellstruktur vorgesehen ist.6. Damping device (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the partitioning material (2) is provided for forming a closed-cell cell structure.
7. Dämpfungsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschottungsmaterial (2) eine Wasseraufnahme aufweist, die geringer ist als etwa 10%, bevorzugt geringer als etwa 5%, besonders bevorzugt geringer als etwa 4% und ganz besonders bevorzugt geringer als etwa 3%.7. Damping device (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the partitioning material (2) has a water absorption which is less than about 10%, preferably less than about 5%, particularly preferably less than about 4% and very particularly preferably less than about 3%.
8. Dämpfungsvorrichtung (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsvorrichtung (16) an dem Strukturelement (14) befestigbar ist, insbesondere in oder an der Wandung (1) des Strukturelements (14) und insbesondere mittels eines am Trägermaterial (4) angeordneten Rastelements.8. Damping device (16) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping device (16) on the structural element (14) can be fastened, in particular in or on the wall (1) of the structural element (14) and in particular by means of a on the carrier material (4) arranged locking element.
9. Verfahren zur Abschottung und/oder Schalldämpfung, insbesondere in oder an Hohlräumen insbesondere von Fahrzeugen, wobei in einem ersten Schritt eine ein Trägermaterial (4), ein Abschottungsmaterial (2) und ein Dämpfungsmaterial (3) aufweisende Dämpfungsvorrichtung (16), insbesondere gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, an einem Strukturelement (14), insbesondere eines Fahrzeugs, befestigt oder angeordnet wird, wobei in einem zweiten Schritt das Abschottungsmaterial (2) und das Dämpfungsmaterial (3) expandiert wird, insbesondere wärmeexpandiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmaterial (3) nach der Expansion eine offenzellige Zellstruktur aufweist oder dass das Dämpfungsmaterial (3) einen Absorptionskoeffizienten für Schallwellen von größer etwa 0,5 aufweist.9. A method for partitioning and / or soundproofing, in particular in or on cavities, in particular of vehicles, wherein in a first step a damping device (16) having a carrier material (4), a partitioning material (2) and a damping material (3), in particular according to one of the preceding claims, is attached to or arranged on a structural element (14), in particular of a vehicle, the partitioning material (2) and the damping material (3) being expanded, in particular heat-expanded, in a second step, characterized in that the damping material (3) an open cell after expansion Has cell structure or that the damping material (3) has an absorption coefficient for sound waves greater than about 0.5.
10. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während des zweiten Schritts die hauptsächliche Expansion des Abschottungsmaterials (2) einerseits und des Dämpfungsmaterials (3) andererseits unterschiedlich verläuft, insbesondere zu unterschiedlichen Zeiten und/oder bei unterschiedlichen Temperaturen. 10. The method according to claim 10, characterized in that during the second step, the main expansion of the insulation material (2) on the one hand and the damping material (3) on the other hand runs differently, in particular at different times and / or at different temperatures.
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