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Patent Searching and Data


Title:
ACOUSTIC MODULE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/139499
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an acoustic module for influencing, particularly reducing, sound reflections and/or sound transmissions in a space. The module is constructed as a three-dimensional hollow body, comprising at least one sheet material made of thin-walled flexurally elastic material, which is placed under bending stress by at least one additional sheet material so as to form a cavity, in such a manner that said thin-walled flexurally elastic material assumes a curved shape. The module is characterised by particularly good acoustic properties and can be produced economically.

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Inventors:
WIEGEL THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2014/000114
Publication Date:
September 18, 2014
Filing Date:
March 12, 2014
Export Citation:
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Assignee:
MUSIKON GMBH (DE)
International Classes:
E04B1/82; G10K11/16
Domestic Patent References:
WO2009147657A22009-12-10
Foreign References:
US2882989A1959-04-21
DE29921869U12000-03-02
US7178630B12007-02-20
DE102009004608A12010-07-15
Attorney, Agent or Firm:
HAUCK PATENT- UND RECHTSANWÄLTE (DE)
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Claims:
Patentansprüche

Akustikmodul (1,10,20,30) zur Beeinflussung, insbesondere Verringerung, von Schallreflektionen und/oder Schallübertragungen in einem Raum, das als dreidimensi onaler Hohlkörper ausgebildet ist, welcher mindestens ein Flächengebilde (2,3,10,21,31) aus dünnwandigem bie geelastischen Material umfasst, das unter Erzeugung ei nes Hohlraumes von mindestens einem weiteren Flächenge bilde ( , 12 , 22 , 23, 2 , 32 ) derart unter Biegespannung gesetzt ist, dass es eine gekrümmte Form annimmt.

Akustikmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Flächengebilde ebenfalls unter Biegespannung gesetzt ist und eine gekrümmte Form annimmt.

Akustikmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Hohlkörper noch weitere Flächengebilde (4,12,22,23,24,32) umfasst, die spannungsfrei oder ebenfalls unter Biegespannung gesetzt sind, so dass sie eine gekrümmte Form annehmen. Akustikmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich aus einer Vielzahl von gelenkig miteinander verbundenen Hohlkörpern zusammensetzt .

Akustikmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen den Flächengebilden so gestaltet ist, dass sich ein Gelenkeffekt ergibt.

Akustikmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächengebilde über Steckverbindungen miteinander verbunden sind.

Akustikmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gekrümmte, unter Biegespannung gesetzte Flächengebilde (2,3,11,21,31) eine Wandstärke von < 3 mm besitzt.

Akustikmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gekrümmte, unter Bie gespannung gesetzte Flächengebilde Strukturierungen aufweist.

Akustikmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gekrümmte, unter Bie gespannung gesetzte Flächengebilde Perforationen, ins besondere Mikroperforationen, aufweist. Akustikmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper mehrere hintereinander angeordnete Hohlräume aufweist.

Akustikmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Einrichtungen zur Veränderung der Form und/oder Spannung von Flächengebilde aufweist .

Akustikmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Flächengebilde ein schichtweise ausgebildetes Material um fasst, dessen Schichten (41,42) lose aufeinander angeordnet oder miteinander verbunden sind.

Akustikmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine in das Modul integrierte Lichtquelle aufweist.

Description:
Ak stikmodu1 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Akustikmodul zur Beeinflussung, insbesondere Verringerung, von Schallreflektionen und/oder Schallübertragungen in einem Raum.

Akustikmodule beeinflussen bzw. verringern Schallreflek- tionen und/oder Schallübertragungen zwischen Bereichen in einem Raum und bewirken insbesondere eine Schallabsorption, Schallstreuung und/oder Schallabschirmung. Bei den bekannten bzw. vorwiegend zum Einsatz kommenden Techniken bestehen allerdings vielfältige Abhängigkeiten/Zielkon- flikte, vor allem hinsichtlich akustischer Effizienz,

Herstellungsaufwand, Gewicht, Transparenz, Gestaltungsmöglichkeiten, Robustheit, Variabilität etc. Daran haben neue Lösungen, wie beispielsweise transparente Werkstoffe ohne Faser- und Schaumwerkstoffe, bisher wenig geändert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Akustikmodul der angegebenen Art zu schaffen, das sich bei guten akustischen Eigenschaften besonders variabel einsetzen und besonders wirtschaftlich herstellen lässt.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Akustikmodul gelöst, das als dreidimensionaler Hohlkörper ausgebildet ist, welcher mindestens ein Flächengebilde aus dünnwandi- gern biegeelastischen Material umfasst, das unter Erzeu ¬ gung eines Hohlraumes von mindestens einem weiteren Flä ¬ chengebilde derart unter Biegespannung gesetzt ist, dass es eine gekrümmte Form annimmt. Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Akustikmodul findet mindestens ein Flächengebilde aus dünnwandigem biegeelas ¬ tischen Material Verwendung. Ein derartiges Material zeichnet sich dadurch aus, dass es eine gekrümmte Form annimmt, wenn es unter Biegespannung gesetzt wird, und bei Abbau der Spannungsbeaufschlagung zu seiner ursprünglichen Form zurückkehrt. Es kann sich hierbei beispielsweise um eine entsprechende Kunststofffolie oder Glasfolie handeln, die eine Stärke aufweist, welche für den vorstehend beschriebenen Effekt sorgt.

Ein derartiges Flächengebilde wird erfindungsgemäß min ¬ destens von einem weiteren Flächengebilde derart unter Biegespannung gesetzt, dass es eine gekrümmte Form an ¬ nimmt. Durch die Erzeugung eines gespannten Zustandes des Flächengebildes sowie die Aufrechterhaltung dieses gespannten Zustandes (Vorspannungseffekt) wird erfindungs ¬ gemäß ein zusätzlicher akustischer Effekt erzielt, gemäß dem beispielsweise der unter Spannung stehende gebogene Abschnitt bei Schallbeaufschlagung in Schwingungen ver- setzt wird, wodurch eine bessere Schallabsorption erzielt wird. Ferner wird durch den Vorspannungseffekt eine Sta- bilitätsverbesserung des Hohlkörpers gegenüber nicht gespannten Flächengebilden erreicht, d. h. mit dünnerem Material können zumindest gleiche Stabilitätseigenschaften erzielt werden. Mit weniger Materialeinsatz wird daher eine Verbesserung der akustischen Effektivität erreicht.

Das unter Biegespannung gesetzte Flächengebilde ist Teil eines Hohlkörpers, der ein Luftvolumen begrenzt. Dieser Hohlkörper muss nicht geschlossen sein. Wesentlich ist, dass durch das Schwingverhalten des Flächengebildes bzw. von dessen Schichten und Teilen bei Schallbeaufschlagung entsprechende Luftmassen bzw. Luftschichten im Hohlkörper beeinflusst werden. Das unter Biegespannung gesetzte Flächengebilde kann in Kombination mit weiteren Flächengebilden zur Ausbildung eines dreidimensionalen Korpus eingesetzt werden, wobei eine variable Ausgestaltung möglich ist. Derartige Flächengebilde sind mit wenig Aufwand herstellbar, denn sie ermöglichen dreidimensionale Gebilde mit geringster Bauteilanzahl. Ausgangsmaterialien können gängige Halbzeuge sein, die präzise mit bewährten Verfahren bearbeitet werden können. Das unter Biegespannung gesetzte Flächengebilde wird von einem weiteren Flächengebilde gespannt und in diesem Zustand gehalten und nimmt eine stabilisierte dreidimensionale Form an. Von außen aufgebrachte Kräfte können gut neutralisiert oder abgefedert werden. Insbesondere kann sich die Objektform nach einem Aufprall selbstständig regenerieren, und bleibende Schäden lassen sich weitgehend vermeiden. Weil spezielle Stabilisierungselemente über ¬ flüssig sind, sind beispielsweise relativ große transparente Flächen ohne Sichtbeeinträchtigung möglich. Das Objekt bleibt besonders leicht.

In Weiterbildung der Erfindung ist auch das weitere Flä ¬ chengebilde ebenfalls unter Biegespannung gesetzt und nimmt eine gekrümmte Form an. Die vorstehend geschilderten Eigenschaften treffen daher bei dieser Ausführungs- form auch auf dieses Flächengebilde zu. Der derart gebildete Hohlkörper weist dann mindestens zwei unter Biegespannung stehende gekrümmte Flächengebilde auf. Wie bereits erwähnt, kann der Hohlkörper weitere Flächengebilde umfassen, die spannungsfrei oder ebenfalls unter Biege- Spannung gesetzt sind, so dass sie eine gekrümmte Form annehmen. Die Verbindung zwischen den einzelnen Flächengebilden ist hierbei vorzugsweise so gestaltet, dass sich ein Gelenkeffekt ergibt. Auch kann das Akustikmodul sich aus einer Vielzahl von gelenkig miteinander verbundenen Hohlkörpern zusammensetzen.

Um den gewünschten Gelenkeffekt zwischen den einzelnen Flächen zu erreichen, finden Verbindungsarten Verwendung, die diesen Gelenkeffekt erzeugen bzw. begünstigen. Als Beispiel hierfür seien Steckverbindungen benannt, die be ¬ vorzugt werden.

Zweckmäßigerweise besitzt das gekrümmte, unter Biegespan ¬ nung gesetzte Flächengebilde eine Wandstärke von < 3 mm. Mit derartigen Materialien, insbesondere Kunststofffo- lien, wird das gewünschte Biegeverhalten erzielt, das für ein gutes Stabilitätsverhalten mit verbesserten akustischen Eigenschaften gegenüber einem nicht vorgespannten Flächengebilde sorgt. Geeignete Materialien, insbesondere Kunststofffolien, sind dem Fachmann bekannt.

Das gekrümmte, unter Biegespannung gesetzte Flächengebilde kann Strukturierungen und/oder Perforationen, insbesondere Mikroperforationen aufweisen, um das akustische Verhalten zu verändern bzw. zu verbessern. Die entsprechenden Maßnahmen können hierbei von Fall zu Fall empirisch ermittelt werden.

Bei noch einer bevorzugten Ausführungsform weist der Hohlkörper des Akustikmoduls mehrere hintereinander ange- ordnete Hohlräume auf. Bei dieser Ausführungsform werden daher mehrere Luftkammern bzw. Luftvolumina gebildet, die durch unter Biegespannung gesetzte Flächengebilde voneinander getrennt sind. Man kann daher von mehrschaligen Flächengebilden mit hintereinander angeordneten Luftvolu- mina sprechen. Das erfindungsgemäß ausgebildete Akustikmodul zeichnet sich insbesondere bei dieser Ausführungsform durch eine leichte Bauweise aus.

Die Erfindung schafft daher die Voraussetzungen für ex- trem leichte Resonator-Hohlräume mit definierbaren Eigenschaften der Begrenzungsflächen oder weiterer daran koppelbarer (Teil-) Flächen. Zudem sind Folien für den Mitten- und Höhenbereich und die dünnwandigen Tiefton- Resonanzabsorber im Rahmen desselben Konstruktionsprin- zips kombinierbar und damit Breitband-Absorber-Module mit entsprechenden Vorteilen realisierbar. Bei einer anderen Ausführungsform weist das erfindungsgemäß ausgebildete Akustikmodul Einrichtungen zur Veränderung der Form und/oder Spannung von Flächengebilden auf. Mit diesen Einrichtungen lassen sich die akustischen Ei- genschaften des Akustikmoduls variieren, beispielsweise durch Veränderung der Krümmung des unter Biegespannung stehenden Flächengebildes. In Kombination mit den vorstehend erwähnten Strukturierungen und/oder Mikroperforatio- nen ergeben sich weitere Gestaltungsmöglichkeiten.

Da die erfindungsgemäß ausgebildeten Akustikmodule aufgrund der vorgespannten Flächengebilde ein besonders geringes Gewicht besitzen, können die Module mit einfachsten Mitteln miteinander verbunden werden. Hierzu können die vorstehend bereits erwähnten Steckverbindungsmittel zum Einsatz kommen, aber auch beispielsweise Clipverschlüsse etc. Auch kann eine Montage mit Hilfe von Ständern, Schienensystemen o. ä. durchgeführt werden. Die mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Akustikmodulen erreichte akustische Wirkung ist komplex und richtet sich u. a. nach der Hohlkörperform und kann durch Versuche am jeweiligen Objekt ermittelt/überprüft werden. Eine Simulation/Berechnung ist nur teilweise bzw. annähernd mög- lieh.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Akustikmodul zeichnet sich somit durch Wölbstrukturen aus, die von den unter Biegespannung gesetzten Flächengebilden gebildet werden. Dabei wird mindestens eine Wölbstruktur eines Akustikmoduls von einem vorgespannten Flächengebilde vorgesehen. Das erfindungsgemäß ausgebildete Akustikmodul kann geeignete Befestigungsabschnitte oder Befestigungselemente aufweisen, mittels denen eine Befestigung an Wänden, De- cken etc., auch untereinander, möglich ist. Natürlich ist auch eine Aufstellung frei im Raum einzeln oder in Kombination mit weiteren Modulen möglich. Auch ist eine Befestigung an Schall- und/oder Lichtquellen möglich, wobei das entsprechende Licht und/oder Schall emittierende Ele- ment mit dem Akustikmodul umbaut werden kann.

Als Verbindungsmittel werden diejenigen Mittel bevorzugt eingesetzt werden, die in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2009 004 608.9 beschrieben sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das mindestens eine Flächengebilde ein schichtweise ausgebildetes Material, dessen Schichten lose aufeinander angeordnet oder miteinander verbunden sind. Auch die übrigen Flächenge- bilde des Akustikmoduls können ein derartiges Material aufweisen. Als Materialien kommen beispielsweise Verbundwerkstoffe oder entsprechende Sandwich-Werkstoffe in Frage. Es können auch Materialien zur Anwendung kommen, die mehrere Schichten aufweisen, welche lose übereinander liegen, eventuell auch teilflächig oder punktweise aneinander befestigt sind. Eine rein kraftschlüssige Verbindung ist ebenfalls möglich.

Die einzelnen Flächengebilde sind vorzugsweise erfin- dungsgemäß aufeinander abgestimmt, um die gewünschten akustischen Eigenschaften zu erreichen. Derartige Abstim- mungen können durch Bearbeitung, Strukturierung, Materialauswahl, Materialdicke etc. erfolgen. Je nach Abstimmung kann die Wirksamkeit in bestimmten Frequenzbändern erreicht bzw. eingestellt werden.

Beispiele für derartige Strukturierungen sind Durchtrennungen zur Ausbildung von Zungen, die aufgrund der Materialbiegung frei schwingen können. Andere Beispiele sind durch Materialabtragung hergestellte Furchen, die bei- spielsweise in einem entsprechenden Loch enden können.

Solche Strukturierungen sind mit Mikroperforationen vergleichbar. Über solche Durchtrennungen, Schlitze etc. wird erreicht, dass bestimmte Teilflächen ein anderes Schwingungsverhalten aufweisen als der restliche Teil der Flächengebilde.

Die vorstehend beschriebenen Maßnahmen können an sämtlichen Flächengebilden des Akustikmoduls vorgenommen werden.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Akustikmodul mindestens eine in das Modul integrierte Lichtquelle aufweist. Eine solche

Lichtquelle kann beispielsweise zusammen mit den entspre- chenden Leiterbahnen in das Modul integriert sein.

Auch können akustische Aktuatoren, die Vibrationen etc. erzeugen, sowie Rezeptoren in das Modul integriert sein. Wie bereits erwähnt, ist das unter Biegespannung gesetzte Flächengebilde Teil eines Hohlkörpers, der ein Luftvolu- men begrenzt. Der Hohlkörper kann dabei vollständig oder teilweise geschlossen sein. Mit anderen Worten, die Erfindung deckt auch offene Hohlkörper ab, die beispiels ¬ weise als Schale ausgebildet sind. Hierbei können bei- spielsweise zwei gekrümmte Flächengebilde aufeinander liegen, aneinander liegen oder mit Abstand voneinander angeordnet sein und beispielsweise einen schalenförmigen Hohlkörper bilden. Das weitere Flächengebilde kann eben ausgebildet sein oder eine dreidimensionale Form besitzen. Diese Form kann spannungsfrei erzielt sein, oder das zweite Flächengebilde kann ebenfalls unter Biegespannung gesetzt sein. Sämtliche Flächengebilde können Strukturierungen aufweisen, wie vorstehend bereits ausgeführt. Solche Strukturierungen können bei geschlossenen, teilweise geschlossenen oder offenen, insbesondere schalenförmigen, Hohlkörpern vorgesehen sein.

Die Erfindung umfasst ferner ein Akustikmodul, das aus einer Vielzahl von aneinander gereihten bzw. miteinander verbundenen Hohlkörpern gebildet ist. Diese Hohlkörper können beispielsweise über Gelenkverbindungen miteinander verbunden sein. Andere Verbindungsarten werden ebenfalls durch die Erfindung abgedeckt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei ¬ spielen in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen er- läutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische, räumliche Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Akustikmoduls;

Figur 2 eine Ansicht entsprechend Figur 1 einer zwei ¬ ten Ausführungsform eines Akustikmoduls; Figur 3 eine Ansicht entsprechend Figur 1 einer drit ¬ ten Ausführungsform eines Akustikmoduls;

Figur 4 eine Ansicht entsprechend Figur 1 einer vierten Ausführungsform eines Akustikmoduls;

Figur 5 eine Schnittdarstellung eines Teiles eines

Flächengebildes; und

Figur 6 eine schematische Darstellung eines mit Zungen versehenen Flächengebildes.

Das in Figur 1 dargestellte Akustikmodul 1 setzt sich aus insgesamt sieben Flächengebilden zusammen, von denen drei Flächengebilde 2,3 und 4 teilzylindrischen Flächen entsprechen. Die teilzylindrischen Flächen 2 und 3 stehen hierbei unter Biegespannung, und zwar durch das teilzylindrische Flächengebilde 4, das in den Randbereichen mit den Flächengebilden 2,3 verbunden ist und hierdurch diese unter Biegespannung setzt. Des Weiteren besitzt das Akustikmodul 1 vier weitere Flächengebilde 5,6,7,8, die als Teilkegelflächen ausgebildet sind. Diese Flächengebilde bilden den oberen und unteren Abschluss des Akustikmoduls, das sich somit aus zwei Hohlkörpern zusammensetzt, welche durch das mittlere Flächengebilde 4 voneinander getrennt sind. Es sind daher zwei hintereinander angeordnete Luftvolumina vorgesehen.

Die beiden unter Biegespannung stehenden Flächengebilde 2,3 sorgen für die gewünschten akustischen Eigenschaften. Das gesamte Akustikmodul besteht somit insgesamt aus sieben miteinander verbundenen Flächengebilden, die jeweils aus einer biegeelastischen Kunststofffolie einer Stärke < 3 mm bestehen.

Das in Figur 2 schematisch dargestellte Akustikmodul 10 setzt sich aus zwei teilzylindrischen Flächengebilden 11,12 und zwei Teilkegelflächen 13,14 zusammen. Das Flächengebilde 11 ist durch das Flächengebilde 12 unter Bie- gespannung gesetzt. Die beiden Flächengebilde 13,14 bilden den oberen und unteren Abschluss eines Hohlkörpers, so dass sich ein geschlossenes Luftvolumen ergibt. Das Akustikmodul kann aus einem entsprechenden Material bestehen wie das Modul der Figur 1.

Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform eines Akustikmoduls 20 setzt sich das Modul aus einem sphärisch gewölbten Flächengebilde 21 und drei Teilkegelflächen 22,23 und 24 zusammen, die zusammen einen Hohlkörper mit einem geschlossenen Luftvolumen bilden. Hierbei sind das sphärisch gewölbte Flächengebilde 21 sowie die drei Teilke ¬ gelflächen 22,23,24 unter Biegespannung gesetzt.

Figur 4 zeigt ein Akustikmodul 30, das sich aus einem teilzylindrischen Flächengebilde 31 und einem gewellten Flächengebilde 32 zusammensetzt, welche miteinander ver- bunden sind. Beide Flächengebilde bilden einen Hohlkörper mit einem teilweise umschlossenen Luftvolumen. Das teilzylindrische Flächengebilde 31 ist hierbei durch das gewellte Flächegebilde 32 unter Biegespannung gesetzt.

Die Materialien für die Akustikmodule der Figuren 2 bis 4 können Materialien des Moduls der Figur 1 entsprechen.

Die hier nur schematisch dargestellten Akustikmodule kön- nen beispielsweise über nicht gezeigte Befestigungsmittel an Wänden, Decken etc. befestigt werden oder mit Hilfe von geeigneten Positionierungseinrichtungen (nicht gezeigt) im Raum aufgestellt werden. Figur 5 zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines Flächengebildes 40 aus dünnwandigem biegeelastischen Material. Das Material setzt sich hierbei aus zwei übereinander angeordneten Lagen 41,42 zusammen, die mit Hilfe von Verbindungspunkten 45 bzw. entsprechenden Abstandshaltern mit Abstand voneinander aneinander fixiert sind. In beiden Lagen 41,42 sind in Abständen Perforationen 44 angeordnet. Des Weiteren ist auf der Innenseite der Lage 41 eine durch Materialabtrag gebildete Furche 43 vorgesehen, die in einer Perforation 44 endet. Mit den hier darge- stellten Strukturen (Perforationen, Furchen etc.) werden entsprechende akustische Effekte erzielt.

Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines unter Biegespannung gesetzten Flächengebildes 50, das sich bei dieser Ausführungsform aus zwei übereinander gespannten Kunststofffolien 51,52 zusammensetzt. Beide Folien sind nicht miteinander verbunden, sondern lediglich verspannt.

Die obere Folie 51 weist Einschnitte auf, durch die Zun- gen 53 gebildet sind, welche aus der gebogenen Folie 51 vorstehen und ein entsprechendes Schwingverhalten bei akustischer Beaufschlagung zeigen.