CH616980A5

CH616980A5 - Sound-insulating, wall-like component and use thereof

Info

Publication number: CH616980A5
Application number: CH1117976A
Authority: CH
Inventors: Norbert Boesch
Original assignee: Saurer Ag Adolph
Priority date: 1976-09-02
Filing date: 1976-09-02
Publication date: 1980-04-30
Also published as: SE7709366L; FR2363855A1; DE2739075A1; GB1589843A; JPS5332912A; NL7708998A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein schalldämmendes, wandartiges Bauteil sowie dessen Verwendung. The present invention relates to a sound-absorbing, wall-like component and its use.

Im Zuge der allgemeinen Lärmbekämpfung versucht man immer häufiger, schalldämmende Bauelemente zu schaffen, welche, obschon grundsätzlich allgemein verwendbar, insbesondere für die Anwendung auf dem Gebiete des Brennkraftmaschinenbaues vorgesehen sind, wo sich die Lärmemissionen immer störender bemerkbar machen, nicht zuletzt wegen der immer noch steigenden Zahl von Motorfahrzeugen auf dem Strassennetz. In the course of general noise abatement, attempts are increasingly being made to create sound-absorbing components which, although generally usable in general, are intended in particular for use in the field of internal combustion engine construction, where noise emissions are becoming more and more noticeable, not least because of the still increasing number Number of motor vehicles on the road network.

Bei Brennkraftmaschinen entsteht durch strömungstechnische Vorgänge an den Luftwechselorganen eine starke Luftschallabstrahlung, welche durch die angrenzenden strömungsführenden Bauteile (z.B. Luftansaugrohr, Abgasleitung) nach aussen dringt und zum Gesamtgeräusch der Maschine beiträgt. In internal combustion engines, flow-related processes on the air exchange elements produce strong airborne noise, which penetrates through the adjacent flow-carrying components (e.g. air intake pipe, exhaust pipe) and contributes to the overall noise of the machine.

Auf dem Gebiete des Brennkraftmaschinenbaues sind Massnahmen bekannt, mit denen die Schallabstrahlung solcher Bauteile durch Beschichten mit geeigneten Isoliermaterialien erniedrigt wird (Motortechnische Zeitschrift 36 (1975) In the field of internal combustion engine construction, measures are known with which the sound radiation of such components is reduced by coating them with suitable insulating materials (Motortechnische Zeitschrift 36 (1975)

S. 155). P. 155).

Nachteilig bei einer derartigen passiven Lärmbekämpfungs-massnahme ist die verhältnismässig aufwendige Applikation des Dämpfungsmaterials auf die kompliziert geformten Teile sowie ihre durch Einwirkung äusserer Einflüsse mitunter beeinträchtigte Lebensdauer und Wirkung. A disadvantage of such a passive noise control measure is the comparatively complex application of the damping material to the complexly shaped parts and their service life and effect, which are sometimes impaired by the action of external influences.

Die vorliegende Erfindung beschreitet einen ganz anderen Weg zur Verringerung der Lärmemissionen mit dem Ziel, ein wandbildendes Bauelement anzugeben, welches durch bestimmte Ausbildung des Wandquerschnittes eine wesentlich verbesserte Luftschalldämmung gewährleistet. Dieses Bauteil ist insbesondere zur Herstellung von Luftansaugrohren und anderen Motorbauteilen geeignet, welche Räume hohen Luftschalls nach aussen abschirmen sollen. The present invention treads a completely different route to reduce noise emissions with the aim of specifying a wall-forming component which, by means of a specific design of the wall cross section, ensures significantly improved airborne sound insulation. This component is particularly suitable for the production of air intake pipes and other engine components which are intended to shield rooms from high airborne noise from the outside.

Das erfindungsgemässe Bauteil ist dadurch gekennzeichnet, The component according to the invention is characterized in that

dass zumindest an einer Wandfläche des Bauteils Nuten oder aufgesetzte Massen angeordnet sind, so dass das Verhältnis von Masse/Flächeneinheit zur Biegesteifheit eines Wandstreifens senkrecht zu den Nuten der Wand mindestens den 1,5-fachen Wert der Wand mit homogener Masse beträgt. that grooves or attached masses are arranged on at least one wall surface of the component, so that the ratio of mass / surface unit to the bending stiffness of a wall strip perpendicular to the grooves of the wall is at least 1.5 times the value of the wall with homogeneous mass.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden anschliessend anhand einer Zeichnung mit rein schematischen Darstellungen erläutert. Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are subsequently explained on the basis of a drawing with purely schematic representations.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 einen Ausschnitt auf eine Ansicht eines wandförmi-gen Elementes mit regelmässig angeordneten Rillen, Fig. 2 einen Querschnitt durch das Element nach Fig. 1, Fig. 3 eine Variante zu Fig. 1 mit unregelmässig über die Platte verteilt angeordneten Rillen, 1 shows a detail of a view of a wall-shaped element with regularly arranged grooves, FIG. 2 shows a cross section through the element according to FIG. 1, FIG. 3 shows a variant of FIG. 1 with grooves arranged irregularly over the plate,

Fig. 4 einen Querschnitt durch das Element nach Fig. 3, Fig. 5 eine Variante von Fig. 1, mit auf einer Grundplatte gesetzmässig angeordneten Massen unterschiedlicher Grösse, Fig. 6 einen Querschnitt durch das Bauteil nach Fig. 5. 4 shows a cross section through the element according to FIG. 3, FIG. 5 shows a variant of FIG. 1, with masses of different sizes that are legally arranged on a base plate, FIG. 6 shows a cross section through the component according to FIG. 5.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Ausschnitt aus einem schalldämmenden, wandartigen Bauteil, wie er beispielsweise für Luftansaugkanäle von Brennkraftmaschinen Verwendung finden kann. Ein Bauteil 1 weist regelmässig angeordnete, einheitlich grosse Felder 3 auf, welche durch Längs- und Quernuten 5 voneinander getrennt sind. Durch die Nuten 5 wird die Biegesteife des Bauteils wesentlich verringert bei nur unbedeutender Verringerung der Massebelegung. Selbstverständlich spielt die Tiefe der Nuten 5 eine ausschlaggebende Rolle, welche Nuten 5 im vorliegenden Beispiel alle gleich tief sind. Natürlich kann auch diese Nutentiefe generell oder im Einzelnen verändert werden, womit die Biegesteife des schwingungsfähigen Bauteils 1 verändert wird. Die Abstände a und b eines derartigen Bauteils zwischen den Nuten 5 sind im Vergleich zur Wellenlänge der Eigenschwingung des Bauteiles klein. 1 and 2 show a section of a sound-absorbing, wall-like component, as can be used for example for air intake ducts of internal combustion engines. A component 1 has regularly arranged, uniformly large fields 3, which are separated from one another by longitudinal and transverse grooves 5. The flexural strength of the component is significantly reduced by the grooves 5 with only an insignificant reduction in the mass assignment. Of course, the depth of the grooves 5 plays a decisive role, which grooves 5 are all the same depth in the present example. Of course, this groove depth can also be changed in general or in detail, thereby changing the bending stiffness of the vibratable component 1. The distances a and b of such a component between the grooves 5 are small compared to the wavelength of the natural vibration of the component.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Möglichkeit der Anordnung von Nuten auf einem Bauteil 7, an welchem durch Nuten 9 Felder 11 bis 16 festgelegt sind. Diese Felder sind von unterschiedlichen Dimensionen, wie Fig. 3 zeigt. Auch hier sind indes die Nuten 9 alle gleich tief. 3 and 4 show another possibility of arranging grooves on a component 7, on which fields 11 to 16 are defined by grooves 9. These fields are of different dimensions, as shown in FIG. 3. Here, too, the grooves 9 are all the same depth.

Eine weitere Möglichkeit der Massenverteilung zeigt ein Bauteil 20 gemäss den Fig. 5 und 6. Dieser Bauteil 20 besteht aus einer Grundplatte 22, auf welcher, auch wieder in gesetzmässiger Form, Quader 24 und 25 unterschiedlicher Dimensionen, jedoch mit gleicher Höhe, angeordnet sind. Da es sich vorwiegend um gegossene Bauteile handelt, lassen sich natürlich auf diese Weise beliebige Muster der Massenverteilung herstellen. A further possibility of mass distribution is shown by a component 20 according to FIGS. 5 and 6. This component 20 consists of a base plate 22 on which, also in legal form, cuboids 24 and 25 of different dimensions but with the same height are arranged. Since it is mainly cast components, it is of course possible to produce any mass distribution pattern in this way.

Die Erfindung baut auf der Erkenntnis auf, dass die Schalldämmung einer steifen Wand immer dann sehr klein wird, wenn Koinzidenz zwischen der Spurwellenlänge einer auftreffenden ebenen Welle und der Biegewellengeschwindigkeit in der Wand besteht. Es wird daher immer eine Frequenz geben - nämlich die sogenannte Koinzidenzgrenzfrequenz fkg -unterhalb welcher Koinzidenz nicht auftritt. Für gute Schalldämmung einer Wand muss also die Koinzidenzgrenzfrequenz möglichst hoch liegen. Sie ist definiert mit The invention is based on the knowledge that the sound insulation of a rigid wall always becomes very small if there is a coincidence between the track wavelength of an incident plane wave and the bending wave speed in the wall. There will therefore always be a frequency - namely the so-called coincidence cut-off frequency fkg - below which coincidence does not occur. For good sound insulation of a wall, the coincidence cutoff frequency must be as high as possible. It is defined with

1 M- C4 1 M- C4

fkg= 4jt2 ' B fkg = 4jt2 'B

wobei M = Flächenmasse der Wand where M = mass per unit area of the wall

C = Schallgeschwindigkeit in der Wand B = Biegesteifheit (massgebende Grösse für die Ausbreitung von Biegewellen in der Wand) C = speed of sound in the wall B = bending stiffness (decisive size for the propagation of bending waves in the wall)

bedeuten. mean.

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

Demnach liegt die Koinzidenzfrequenz um so höher, je grösser das Verhältnis M/B, d. h. also die Masse pro Flächeneinheit zur Biegesteife der Wand ist. Das Verhältnis M/B ist bei homogenen Platten eine Materialkonstante, doch kann dieses, wie Cremer zuerst vorgeschlagen hat (Akust. Z. 7 s Accordingly, the coincidence frequency is higher, the greater the ratio M / B, i.e. H. So the mass per unit area for the bending resistance of the wall is. The ratio M / B is a material constant for homogeneous plates, but this can, as Cremer first suggested (Akust. Z. 7 s

(1942) S. 81), durch Anordnen von Nuten oder Aufsetzen von Massen erhöht werden. (1942) p. 81), by arranging grooves or placing masses.

Abschliessend ist festzuhalten, dass bei regelmässiger Anordnung der Nuten oder Massen eine Serienresonanz ent- In conclusion, it should be noted that with a regular arrangement of the grooves or masses, a series resonance

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stehen kann. Dem kann mit einer über die Fläche unregelmässigen, örtlich statistischen Verteilung begegnet werden. Es hat sich nämlich erwiesen, dass eine zwar gesetzmässige, aber unregelmässige Verteilung der Massen, etwa gemäss den Fig. 3, 4, 5 und 6, die Schalldämmung in den unteren Frequenzbereichen verbessert, wobei allerdings ein Verlust an Schalldämmung bei hohen Frequenzen erkauft wird, aber die Schalldämmung mit zunehmender Frequenz nicht abnimmt, sondern gleich bleibt. can stand. This can be countered with an irregular, locally statistical distribution over the area. It has been shown that a lawful but irregular distribution of the masses, for example according to FIGS. 3, 4, 5 and 6, improves the sound insulation in the lower frequency ranges, although a loss of sound insulation at high frequencies is paid for, but the sound insulation does not decrease with increasing frequency, but remains the same.

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Soundproofing, wall-like component, characterized in that at least on one wall surface of the component grooves or attached masses are arranged, so that the ratio of mass / area unit to the bending stiffness of a wall strip perpendicular to the grooves of the wall is at least 1.5 times the value of the wall with homogeneous mass.

2. Component according to claim 1, characterized in that a network of grooves defines fields in which there is a mass accumulation.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Component according to claim 2, characterized in that the distribution of the fields is lawful, the size of the fields, with the same height, being the same or different.

4. Component according to claim 2, characterized in that the grooves are all of the same design.

5. Component according to claim 2, characterized in that the grooves have unequal depths and / or widths.

6. Component according to claim 1, characterized in that on a base plate in regular order additional masses, e.g. in the form of cuboids.

7. Component according to claim 1, characterized in that one or both main surfaces of the component have an abruptly changing mass distribution.

8. Use of the component according to claim 1 in internal combustion engines.

9. Use according to claim 8 for air intake ducts and tubes.

10. Use according to claim 8 for gas outflow ducts and tubes.