Hvbrid-Unterbodenverkleidunα
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Unterbodenverkleidung für Fahrzeuge gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.
Unterbodenverkleidungen für Fahrzeuge sind grundsätzlich bekannt und dienen dem Schutz von bodenseitig angeordneten Fahrzeugkomponenten oder der Verbesserung des aerodynamischen Verhaltens des Fahrzeugs. Diese Unterbodenverkleidungen sind in der Regel aus LFT-Kunststoffen (long fibre reinforced thermoplastics) gefertigt und derart dimensioniert, dass diese als Strukturteile einsetzbar sind, d.h. eine hohe Eigensteifigkeit und Formstabilität aufweisen. Es versteht sich, dass derartige Verkleidungen akustisch unwirksam sind.
Es ist deshalb auch schon vorgeschlagen worden, diese steifen Unterbodenverkleidungen mit einer akustisch wirksamen, d.h. schalldämpfenden, schallabsorbierenden und schallisolierenden Schicht zu versehen. Leider erhöht sich damit das Gewicht des gesamten Verkleidungsteils in unerwünschter Weise und müssen zusätzliche Befestigungsstellen vorgesehen werden. Damit erhöhen sich die Montagekosten und die Betriebskosten für das Fahrzeug in unerwünschter Weise. Es sind deshalb auch schon Radlaufschalen bekannt geworden, bei welchen einzelne Bereiche aus Textil- vlies von einem formstabilen Kunststoff-Rahmen umschlossen sind. Diese Radlaufschalen sind leichtgewichtig und akustisch äusserst wirksam. Jedoch führen die elastischen Eigenschaften und die geringe Widerstandsfähigkeit (hohe Abrasivität) der akustisch wirksamen Textilvliese rasch zu unerwünschten Verschleisserscheinungen.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine leichtgewichtige Unterbodenverkleidung für Fahrzeuge zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Verkleidungsteile nicht aufweist und insbesondere gleichzeitig gute mechanische Eigenschaften und erhöhte akustische Wirksamkeit langfristig ermöglicht. Insbesondere soll eine Unterbodenverkleidung geschaffen werden, welche an die lokal auftretenden Schallquellenbereiche, wie Aus- puffbereich, Steinschlagbereich oder Bereiche mit erhöhtem Schalldruckpe-
gel, optimal angepasst ist, d.h. lokal unterschiedliche akustische Eigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einer Unterbodenverkleidung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst und insbesondere mit einer akustisch wirksamen Unterbodenverkleidung für ein Fahrzeug, welche Unterbodenverkleidung mindestens einen formstabilisierenden Bereich und mindestens einen akustisch wirksamen Bereich aufweist, wobei der akustisch wirksame Bereich ein offenporiges oder teppichartiges Material umfasst und der formstabilisierende Bereich ein thermoplastisches, elastomeres oder duroplastisches Material umfasst, und wobei das Material des akustisch wirksamen Bereichs im Material des formstabilisierenden Bereichs mindestens partiell eingebettet, resp. eingelagert ist. Dabei umfasst der akustisch wirksame Bereich vorzugsweise einen Flächenanteil von 5% - 95%, vorzugswei- se von 20% - 60% des gesamten Verkleidungsteils. Erfindungsgemäss ist die Verteilung, die Dicke und/oder die Art des im akustisch wirksamen Bereich eingebetteten Materials unterschiedlich, um eine an die lokal auftretenden Schallquellenbereiche, resp. Schwingungsbereiche lokal angepasste unterschiedliche akustische Wirkungen zu erzielen. Dabei kann die Dicke des akustisch wirksamen Materials grösser sein als die Dicke des formstabilisierenden Materials. Das akustisch wirksame Material kann somit gleichzeitig auch als Abstandshalter oder Befestigungselement mit erhöhter akustischer und mechanischer Wirksamkeit dienen. Der hybridartige Aufbau der erfindungsgemässen Unterbodenverkleidung erlaubt es, eine an die lokalen Verhältnisse optimal angepasste Anordnung und Wirksamkeit der akustisch wirksamen Bereiche in einfacher Weise zu erzeugen. Insbesondere können die unterschiedlichsten Materialien oder Materialgemische verwendet werden um eine optimale akustische und formstabilisierende Wirkung zu erzeugen.
Die formstabilisierenden Bereiche weisen einen ein- oder mehrlagigen Materialaufbau auf und sind vorzugsweise aus Kunststoff-Kunststoff-, Faser- Faser- oder Kunststoff-Faser-Gemischen (auch mit BiCo-Fasern) aufgebaut, vorzugsweise in Form von Gittern oder Folien. Es versteht sich, dass diese skelettartig angeordneten Bereiche auch mehrlagig aufgebaut sein können
oder aus metallischem Material, insbesondere Aluminium, gefertigt sein können. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht dieser Bereich aus einem konsolidierten, d.h. verfestigten, einlagigen Kunststoff, der unverstärkt, faserverstärkt oder mit Hilfe anderer Füller verstärkt sein kann.
Für die akustisch wirksamen Bereiche können alle Arten akustisch wirksamer Materialien verwendet werden, insbesondere Schäume, Fasermaterialien, komprimierte Fasergemische, nicht komprimierte Fasergemische, sowie jegliche Kombinationen mit Kunststoffgittern oder Mehrlagenlaminate aus . diesen Materialien. Es versteht sich, dass die akustisch wirksamen Materialien auch als Kammer- oder Folienabsorber, mikroperforierten Folien aus Kunststoff oder Aluminium, ausgebildet sein können.
Ausserdem können die im formstabilisierenden Material eingebetteten, akus- tisch wirksamen Materialien mit Hilfe eines haftvermittelnden Übergangsmaterials in das formstabilisierende Material eingebettet sein. Grundsätzlich lassen sich die akustisch wirksamen Materialen durch Stoffschluss, Form- schluss oder eine Verklebung einbetten.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann der bei der montierten Unterbodenverkleidung entstehende Zwischenraum mindestens teilweise mit einer akustisch wirksamen Zwischenschicht versehen sein. Diese Zwischenschicht kann eine einfache und/oder mehrfache poröse und/oder nicht poröse Absorberschicht, ein mehrlagiger Folienabsorber oder ein Kammer- absorber sein, oder jeden anderen akustisch wirksamen Aufbau aufweisen. In einer besonderen Ausführungsform weisen mindestens die formstabilisierenden Bereiche Lochungen oder Perforationen auf, um als Wasserdrainage oder dem Druckausgleich zu dienen. Gleichzeitig dienen derartige Öffnungen der Ankopplung des äusseren Schallfeldes an die Zwischenschicht. Es versteht sich, dass die Zwischenschicht auch Hitzeschutzschichten mit oder ohne Perforationen umfassen kann und weitere Luftschichten bilden kann.
Der Fachmann wird ohne weiteres erfinderisches Dazutun den erfindungs- gemässen Aufbau der vorliegenden Unterbodenverkleidung auch für Bautei- Ie im Fahrzeuginnern, insbesondere für Motorraumverkleidungen, Trenn-
wandmodule, Hutablagen, Dachauskleidungsmodule oder Kofferraumauskleidungen verwenden.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Hilfe der Figuren näher erläutert werden. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer erfindungs- gemässen Unterbodenverkleidung im montierten Zustand;
Fig. 2 eine räumliche Darstellung durch eine aufgebrochene erfindungsge- mässe Unterbodenverkleidung.
Figur 1 zeigt die erfindungsgemässe Unterbodenverkleidung A im montierten Zustand. Diese Unterbodenverkleidung umfasst eine formstabilisierende Struktur B, in welche akustisch wirksame Materialien ai und a2..x eingebettet sind. Die formstabilisierende Struktur B kann lokal zusätzlich stabilisierende Verformungen 3, 4 aufweisen. Vorzugsweise besteht diese Struktur B aus einem thermoplastischen Polymer, insbesondere Polypropylen oder Polyamid. Es versteht sich, dass dieses Material mit Fasern oder anderen Füllern verstärkt sein kann. In einer anderen Ausführungsform besteht die formstabilisierende Struktur B aus einem Elastomer, insbesondere aus einem EPDM. In einer weiteren Ausführungsform besteht diese formstabilisierende Struktur B aus einem duroplastischen Material, insbesondere aus einem ungesättigten Polyester oder Polyurethan.
Das akustisch wirksame Material a-i wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel in eine dafür vorgesehene Vertiefung mit einem Flächenanteil Ai eingebettet. Hilfsweise können haftvermittelnde Übergangsmaterialien c in dieselbe Vertiefung eingebracht werden, um das akustisch wirksame Material darin zu fixieren. In einer anderen Ausführungsform weist die formstabilisierende Struktur B einen offenen Bereich A2..X auf, in welchen ein akustisch wirksames Material a2..x eingesetzt ist. Bei dieser Ausführungsform kann das akustisch wirksame Material a2..x eine grossere Dicke d1 aufweisen, als die formstabilisierende Struktur. Dieses akustisch wirksame Material ai, a2..x kann aus einem Schaum, aus Fasermaterialien, aus komprimierten Faser-
gemischen mit oder ohne Kunststoffgittern oder Mehrlagenlaminaten bester hen. Dabei umfasst der akustisch wirksame Bereich Ai, A2..x vorzugsweise einen Flächenanteil von 5% bis 95%, vorzugsweise von 20% bis 60% der gesamten Verkleidungsfläche A.
Vorzugsweise besteht das verwendete Material aus mehrlagigen und/oder einlagigen Thermoplasten, insbesondere in Form von Vliesen, Folien, Gittern, Geweben, Fasergelegen oder Kombinationen daraus. Vorteilhaft erweisen sich Bicomponentenfasem (Bico-Fasern) mit einem Fasergewicht von 1.0 - 100 dtex. Es versteht sich, dass die verwendeten Materialien aus Gemischen von Bicomponentenfasem mit unterschiedlichen Fasergewichten bestehen, insbesondere von 1 - 10, 11 - 20, und 21 - 30 dtex.
In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der formstabilisierende Struktur B und einem Fahrzeugunterboden 5 eine Zwischenschicht K eingefügt. Diese Zwischenschicht K kann den gesamten Zwischenraum zwischen Unterbodenverkleidung A und Fahrzeugunterboden 5 füllen oder kann eine Dicke k aufweisen, derart, dass in diesem Zwischenraum weitere Luftschichten mit einer Dicke von k', respektive k" gebildet werden. Es versteht sich, dass die Zwischenschicht K auch Hitzeschutz-Schichten mit oder ohne Perforationen umfassen kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist die formstabilisierende Struktur zusätzliche Perforationen auf, welche als Wasserdrainage dienen und einen Druckausgleich ermöglichen. Gleichzeitig erlauben diese Perforationen eine akustische Ankopplung des äusseren Schallfeldes an die Zwischenschicht K.
Eine räumliche Darstellung durch eine aufgebrochene erfindungsgemässe Unterbodenverkleidung ist in Fig. 2 ersichtlich. Diese Unterbodenverkleidung A weist erfindungsgemäss eine formstabilisierende Struktur B und mindestens einen akustisch wirksamen Bereich Ai oder A2..X auf. Dazu sind in diese formstabilisierende Struktur B akustisch wirksame Materialien a^ &2..x eingebettet. Die formstabilisierende Struktur weist hier eine gitterartige Form auf, wobei die Abstände zwischen den einzelnen Gitterstegen 6, d.h. die Gitter-
weite vorzugsweise im Bereich von 0.5 bis 500 mm liegt. Die Breite der einzelnen Gitterstege 6 liegt bei dieser bevorzugten Ausführungsform im Bereich von 0.5 bis 20 mm. Die Höhe dieser Stege 6 variiert im Bereich von 0.1 bis 10 mm. Besonders geeignete Materialien für die Bildung dieses formsta- bilisierenden Gitters sind Thermoplaste, Duroplaste, Polyester-Copolymere, Giasverbundwerkstoffe, mit Kunststoff imprägnierte Glasgelege-Gewebe, u.a.
Es versteht sich, dass zusätzliche formstabilisierende Lagen 7 in Form von Geweben, Gelegen, Vliesen, Folien oder Netzen an der Ober- und/oder Unterseite vorgesehen sein können. Diese zusätzlichen formstabilisierenden Lagen 7 an der Ober- und/oder Unterseite umfassen vorzugsweise Thermoplaste, wie PP, PE, PA, PET, und/oder organische oder anorganische Duroplaste, Glasfasern oder Gemische und Kombinationen aus diesen Materia- lien. Die Anordnung der zusätzlichen Lagen 7 kann unidirektional oder verdreht zu den Stegen 6 liegen, wobei die Anbindung dieser Lagen 7 an den Kreuzpunkten, resp. An den Überlappungsbereichen mit den Stege 6 erfolgt. Diese Lagen 7 können am Material der Stege 7, wie am Material ai, a2..x der akustisch wirksamen Bereiche A1, A2..x angeschmolzen sein. Durch das An- schmelzen dieser zusätzlichen Lagen 7 erfolgt eine lokale Durchtränkung und lokale Versteifung des akustisch wirksamen Materials.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die zusätzlichen Lagen 7 ein Einzelvlies oder ein mehrschichtiges Vlies aus or- ganischen und/oder anorganischen Materialien. Mit diesen Vliesen lässt sich der Luftströmungswiderstand in einfacher Weise einstellen. Vorzugsweise liegt der Wert des eingestellten Luftströmungswiderstands im Bereich von 50 - 5'0OO Ns/m3. Die Dicke dieser Vlieslagen liegt vorzugsweise im Bereich von 0.05 - 20 mm. Das Flächengewicht derselben beträgt vorzugsweise 0.5 - 3'0OO g/m2.
Es versteht sich, dass diese zusätzlichen Lagen 7 auch eine Einzelfolie oder Mehrschicht-Folie umfassen kann. Derartige Folien können thermoplastische oder duroplastische Kunststoffe, metallische Folien und/oder Kombinationen dieser Materialien umfassen. Das Flächengewicht derartiger Folienlagen
liegt vorzugsweise im Bereich von 0.05 - 500 g/m2, während die Dicke derselben im Bereich von 0.02 - 10 mm liegt. Dem Fachmann bietet sich auch die Verwendung von mikroperforierten Folien an, welche vorzugsweise einen Luftströmungswiderstand im Bereich von 50 - 5'00O Ns/m3 erzeugen.
Diese zusätzlichen Lagen 7 sind in einer bevorzugten Ausführungsform über eine stoffschlüssige Verbindung 8 an den Stegen 6 befestigt. In einer Weiterbildung der erfindungsgemässen Unterbodenverkleidung A sind die formstabilisierenden Stege 6 nicht durchgehend, sondern sind im Kembereich, d.h. mittig durchbrochen, derart, dass in einer derartigen Durchbrechung 9 offenporiges oder teppichartiges Material (a1 t a2..x) beweglich angeordnet sein kann und damit Vibrationsbewegungen der Stege 6 über dieses Fasermaterial abgeleitet werden können.
Weitere Ausführungsformen der erfindungsgemässen Unterbodenverkleidung liegen im gewöhnlichen technischen Handeln des Fachmanns. So kann für die formstabilisierende Struktur B und für die akustisch wirksamen Bereiche Ai, A2..X dasselbe Basismaterial verwendet werden, beispielsweise Polypropylen in Form von konsolidiertem Kunststoffmaterial oder in Form von offenporigem Fasergemischmaterial. Es versteht sich, dass die akustisch wirksamen Materialien an der formstabilisierenden Struktur B angeschweisst oder angeklebt, angeklemmt, verklemmt, eingehakt oder mit Hilfe eines Spritzgiessverfahrens befestigt sind. Ebenso kann die Einbettung des akustisch wirksamen Materials in die formstabilisierende Struktur unterschiedlich tief erfolgen, so dass die Einbettungstiefe eine partiell geringere Konsolidierung aufweist. Insbesondere können die Fasern im Kern (Mitte) des formstabilisierenden Bereichs partiell reduziert eingebettet sein, so dass die Fasern beweglich bleiben. Vorzugsweise sind die Vliese und/oder Folien vollflächig oder partiell mit den formstabilisierenden Bereichen, sowie mit den akustisch wirksamen Bereichen stoffschlüssig verbunden.