超轻、多功能、隔声组合件 |
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| 申请号 | CN97199253.3 | 申请日 | 1997-10-29 | 公开(公告)号 | CN1235578A | 公开(公告)日 | 1999-11-17 |
| 申请人 | 里特汽车国际有限公司; | 发明人 | T·阿尔特斯; | ||||
| 摘要 | 组合件(41)用于 汽车 内噪声衰减。并且包括至少一 块 平面的汽车部件(25),汽车部件(25)带有由几层组成的隔声装配件(42),它还包括至少一块局部地位于汽车部件(25)与隔声装配件(42)之间的空气层(25)。该装配件(42)至少拥有一层多孔的 弹簧 层(13)和一层微孔的增强层(14),这种增强层(14)轻质而且属开孔结构,更准确地说,它的空气 流动阻 力 值为Rt=500Nsm－3至Rt=2500Nsm－3,而面 密度 为mF=0.3kg/m2至mF=2.0kg/m2。特别是这种增强层(14)的抗弯刚性为B=0.005Nm至B=10.5Nm。因此传统在汽车内用于噪声衰减的弹簧－ 质量 系统,可以被一种至少减轻了50%的系统更换。这种组合件(41)不仅有减振和隔声的效果,而且还对吸声和 隔热 高度有效。这种多功能轻质组合件(41)尤其用于 底板 和端壁隔声,用作车 门 内衬 里或用作顶盖内衬里。 | ||||||
| 权利要求 | 1．用于噪声衰减，隔热的多功能组合件(41)，它在汽车中构成 一个吸声、隔声、吸振、隔热的内衬里，尤其是底板、端壁隔离件、 车门衬里、顶盖等部位用衬里，具有至少一个平面的汽车部件(11) 和一个噪声衰减的多层装配件(42)，这种装配件(42)包括至少一 个多孔的弹簧层(13)，尤其是一个开孔结构的泡沫塑料层，而且在 装配件(42)与平面的汽车部件之间设置有一个空气层(25)，该组 合件的特征在于，为了构成一种适于隔声、吸声和吸振最佳组合的超 轻组合件(41)，多层结构的装配件(42)是一种不含重质层的装配 件，而且包括一个微孔结构的增强层(14)，尤其是一个开孔结构的 纤维层或者纤维-泡沫塑料组合层，组合件的总空气流动阻为 Rt=500Nsm-3至Rt=2500Nsm-3，尤其是Rt=900Nsm-3至Rt=2000Nsm-3， 面密度为mF=0.3kg/m2至2.0kg/m2，尤其是mF=0.5kg/m2至mF= 1.6kg/m2。 |
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| 说明书全文 | 本发明涉及一种按照权利要求1的前序所述。用于汽车内噪声衰 减和隔热的多功能组合件。大平面汽车部件，如底板、顶板、发动机罩、行李舱盖、端壁或 者车门以及侧面内衬，由于它以微弱的自身稳定性，在行驶过程中易 于发生变形，振动和颤动。这种性质传统上通过安装吸音材料、尤其 是安装沥青质的重质层加以克服。为了把行驶噪音向汽车内部的传播 减少，在汽车工业中很久以来附加地安装多层的隔声装配件。尤其应 该通过这种隔声装配件有效地隔绝由汽车马达、传动机构、辅助机组 和排气系统产生的噪音，甚至还有风声和轮胎噪音。这种隔声装配件 在通常情况下设计为弹簧-质量系统，并且都配置-与弹性的弹簧层 相连的气密性重质材料层，用来吸收大面积车身部件的振动以及隔断 空气传声通道。 例如在EP-0334178中介绍了一种这样的隔声装置件，它简单来 说包括一个靠近可振动车身部件的软质弹性泡沫塑料层，它的效用是 作为弹簧-质量系统的弹簧层；还包括一个效用作为弹簧-质量系统 中的质量、近于紧密的、不透气的、被加固的、用同种材料制作的增 强层，这里把这种系统安装在由无纺织物和泡沫塑料板组成的框架内 起增强作用；最后还包括一个设置在质量上面的装饰保护层，更确切 地说是毡毯层。通过这种构造，重质层的重量可以被降低到原重量的 40％以下，而且整个隔声系统的重量与已知的弹簧-质量系统相比， 尽管有声学效果方面的损失，还是被减了下来。 在EP-0255332中公开了一种隔声装配件，它借助于一个采用卡 琐形式的半柔性底层，绷紧于车顶上。采用这种底层，一种由弹性、 吸声的泡沫塑料层和粘弹性、封闭孔的重质层(填充了沥青)组成的 常规弹簧-质量系统，被压紧到车顶上。通过重质层与车顶之间的摩 擦联结，同类的振动被更好地吸收，而重质层不必再覆盖全部面积。 然而一般情况下弹簧-质量系统总是在隔声装置中导致共振侵 入，它通常位于低的马达装置的频率范围内，在这里特别不受欢迎。 这种现象基本上禁止了极端的轻型结构。 减轻汽车的重量是汽车工业通常追求的目标。这导致了越来越多 更薄更轻的车身部件投入使用，这会引起根本的声学缺陷。对隔声装 配件的要求由于轻质车身部件的使用而明显提高。 本发明的目的在于，发明一种超轻组合件，它即使采用轻质车身 部件，例如铝质或者塑料质，不会有声学效果方面的损失。 尤其应该发明一种隔声组合件，它比传统的隔声装配件轻50％以 上，并且此外还具有良好的隔热性能。 该目的按照本发明基本上借助于具备权利要求1中特征的组合件 来实现，并且尤其要借助于下述内容，即在传统的弹簧-质量系统中 的不透气重质层，被相对较薄、微孔、刚性的纤维层，准确地说是纤 维-泡沫塑料结合层替代。这种微孔的纤维层是开孔的，并且具有相 对高的空气流动阻值。实现所述目的的根本在于在隔声组合件内形成 一个空气层，它最好位于平面的车身部件与其它层之间。这样隔声机 构的重量在传统的弹簧-质量系统中为了更好的吸声效果而被基本 上降低。按照本发明的组合件的效果。它的依据是隔声与吸声的最佳 结合。按照本发明实现的吸声声系数的根本提高，其结果是这种组合 件具有极轻的构造，而且即使采用轻质车身部件也不会在声学效果方 面有损失。此外在按照本发明的组合件中，通常出现共振侵入的频率 范围内令人惊喜地展示了隔声的根本改善。 在第一种实施形式中，按照本发明的多功能组合件基本上包括： 一种用泡沫塑料或者无纺织物制作、靠近可振动车身部件、软质弹性 的开孔结构弹簧层，一个微孔结构的轻质增强层，尤其是一个刚性、 压制成型的纤维层，准确地说是纤维/泡沫塑料组合层，以及一个设 置在纤维层上的覆盖层。确切地说是毡毯层或者保护层。所有这些层 以可以机械地(被缝织)或者借助于局部的透气粘贴互相连接到组合 件上。在这种实施形式的一种改进中，按照本发明的组合件在靠近车 身一测包括一个局部或者全部面积铺设的轻质吸音层，它最好拥有按 照专利EP 0474593的表面图形，并且就铺设在车身板上。在车身的 平坦区域内可以装配一个用超轻沥青与抗拉薄膜制作的轻质吸音层 -“约束层”，抗拉薄膜采用铝或者纤维增强塑料纸制做。它通常与 车身板粘贴到一起。 在本专利的附属权利要求中详细阐明其它的优选实施形式。 借助于软质弹性的开孔结构层与设置在它上面、同样属开孔结构 的微孔纤维层、准确地说是纤维/泡沫塑料复合层之间相联系形成的 声学最佳效果可以实现a)不产生共振侵入的隔声过程，b)在装饰层、 准确地说是毡毯层上的吸声过程，它已经在低频范围内生效，c)隔 热，隔热对于耦油量很小的汽车是有利的，d)在汽车采用钢制车身并 且同时具有更好的声学综合效果的情况下，与惯用的弹簧-质量构造 相比，实际重量减少超过50％。 下面借助于几则实施例以及附图，详细解释本发明。图中所示 为： 图1底板组合件的惯用构造 图2对于按照图1的底板组合件来说，作为频率的函数的吸声 系数曲线， 图3对于按照图1的底板组合件来说，作为频率的函数的隔声 量曲线， 图4按照本发明的组合件的基本构造， 图5按照本发明的用于底板隔声或者内部端壁内衬的构造， 图6对于按照图5的构造来说，作为频率的函数的吸声系数曲 线， 图7对于按照图5的构造来说，作为频率的函数的隔声量的曲 线， 图8按照本发明的顶盖内衬构造， 图9按照本发明的车门内衬构造， 图10按照本发明，被粘贴的外部端壁构造， 图11按照本发明、被铺装的外部端壁构造。 在图1中展示的传统底板组合件，包括一个由几层构成的隔声装 配件2，它被固定在一平板上，也就是平面的车身部件3上。对于传 统的汽车来说，这种车身部件是用一块约0.8mm厚的钢板加工而成， 其面密度约6.32kg/m2。在这个车身部件3的上面涂覆一个通常约 2.2mm厚的沥青质吸音层4，其面密度约3.5kg/m2。使用这种吸音层4 基本上吸收了高频振动。在这个吸音层4之上通常松散地铺上弹簧- 质量系统，这样就在吸音层4与弹簧-质量系统之间形成一道约 0.2mm厚的空气层5。弹簧-质量系统包括一个约15mm厚的纤维层6， 其松散容重约70kg/m3，也就是说面密度约1.05kg/m2。替代这个纤维 层6也可以使用类似的重质弹性泡沫塑料层。与上述层相连接的是约 2mm厚、面密度为4.0kg/m2的不透气重质层7，在它的上面又粘上一 层例如约5.0mm厚、面密度约0.6kg/m2的毡毯。这种惯用的底板组合 件，其总面密度约15.47kg/m2，其中隔声装配件2的面密度总计占约 9.15kg/m2的份额。 在图2中表现的曲线9展示了作为这种底板组合件1频率的函数 的吸声系数特征。从中可以清楚地看出，这种隔声装配件在200HZ左 右的频率范围内，具有突出的谐振吸收，而在500HZ以上的范围内， 展示了明显劣化的吸声性能，这个范围内的吸声性能随着频率的增加 略有改善。这种略微上升的吸声性能是仅由毡毯的特性决定的。 在图3中所表示的属于这种底板组合件1的隔声量与频率之间的 关系曲线10使得高频范围的隔声效果很显著，并且展示了所有的弹 簧-质量系统在200HZ左右存在独特的隔声跌落。 当采用约1.1mm厚的铅板替代约0.8mm厚的钢板作为车身部件3 时，使用这种惯用的弹簧-质量系统。平均隔声量约劣比6dB，而隔 声量的共振跌落以及共振吸收推移到约250HZ左右更高的频率范围 内。这归因于采用面密度减半的铝板替代钢板时。 在图4中表示的按照本发明的组合件41的基本构造，基本上包 括一个平面的汽车部件11和一个与其靠近的装配件42。这种装配件 42包括几层，其中必不可少地包括一个多孔的弹簧层13和一个微孔 的增强层14。多孔的弹簧层13优先选用由开孔结构的泡沫塑料层组 成。微孔结构的增强层14优先由开孔结构的纤维层或者纤维-泡沫 塑料组合层组成，它的总空气流动阻力值为Rt=500Nsm-3至 Rt=2500Nsm-3，尤其是Rt=900NSm0-3至Rt=2000NSm-3，其面密度为 mF=0.3kg/m2至mF=2.0kg/m2，尤其是mF=0.5kg/m2至mF=1.6kg/m2。 辅助地可以铺设另外两层21和23。从根本上说为了多功能组合件41 的声学效果，在装配件42和平面的汽车部件11之间空气层25。为了 进一步改进这种声学效果，微孔结构增强层14的抗弯刚度为B= 0.005Nm至B=10.5Nm，尤其为B=0.025Nm至B=6.0Nm。 按照本发明，如图5所示的超轻组合件，特别适合于底板隔声或 者内部端壁隔声内衬里的构造。它包括一个约1.1mm厚的铝质车身部 件11，上面铺设一个轻质吸音层12、例如SDL吸音层，同时构成空 气层25。这种众所周知的SDL吸音层通常拥有按照专利EP0474 593 所述的表面花纹形状，以及一种特殊的沥青质材料组分。吸音层以花 纹表面铺在车身部件上，并且与软质泡沫塑料系统固定连接。这种吸 音层的实际容重为ρeff=1100kg/m3。在本实施例中使用了约2.0mm厚的 吸音层，其面密度约2.4kg/m2。吸音层的上面铺设一层约25mm厚的 预制泡沫塑料层13，其容重约20kg/m3。或者说面密度约0.4kg/m2至 1.75kg/m2。这种预制泡沫塑料层13尤其还是一种热成塑泡沫塑料层， 属于开孔结构，并且与一个约1.5mm至5.0mm厚、面密度为0.6kg/m2 至1.6kg/m2的微孔、刚性的纤维层14连接。由几层组成的超轻沥青 质吸音层也适于作为吸音层，它例如包括一层铝箔或者纤维增强的塑 料纸，或者采用无沥青的吸声材料，例如有效容重约40kg/m3的EPDM (乙烯-丙烯三聚物橡胶)或者预制泡沫塑料。微孔结构的纤维层14 如下所述：其总空气流动阻值为Rt=500Nsm-3至Rt=2500Nsm-3，尤其 是处于Rt=900NSm0-3至Rt=2000NSm-3，面密度mF=0.3kg/m2至 mF=2.0kg/m2，尤其是处于mF=0.5kg/m2至mF=1.6kg/m2；以及抗弯刚 度B=0.005Nm至B=10.5Nm，尤其是处于B=0.025Nm至B=6.0Nm。 上述微孔隙率与刚性明显上有助于所有装配件的吸声性能，并可以通 过不同材料的适当选择得以实现。当用于底板吸声时，毡毯层或者装 饰层15在车厢内侧与上述微孔、刚性的纤维层14连接，而且在本实 施例中其厚度约5mm，或者说面密度为约0.6kg/m2。按照本发明的装 配件42因此仅4.1kg/m2重，并且允许把整个底板组合件的面密度从 约15.47kg/m2减小到约7.07kg/m2；。当采用这种组合件41作为内部 端壁时，可以放弃装饰层或者毡毯层。 在图6中所展示的吸声系数与频率的相关曲线16，使得带有约 1.1mm厚铝板的按照本发明的组合件41，其特殊的频率响应曲线非常 清晰：在中频范围内优秀的吸声性能，以及在高频范围内恒定、不太 高、从α=0.7至α=0.8的吸声系数。这对于在汽车内维持谈活清晰度 来说是必不可少的。 由图7表现的按照本发明的组合件41的与频率相关的隔声量曲 线，明显地展示出不再有共振侵入，而这对于常规的弹簧-质量系统 来说必然出现在200HZ左右的区域内。 图8展示了按照本发明的组合件41更进一步用于车顶(顶盖)内 衬里的隔声。这种车顶内衬里包括一个用高度紧压的纤维材料制做 的、约2mm厚的底层26。其面密度约0.5kg/m2。它上面是一个约15mm 厚的泡沫塑料层13，其容重约20kg/m3。这种泡沫塑料层、准确地说 是预制泡沫塑料层，按照本发明带有增强层14，尤其是约1.5mm厚、 面密度约0.4kg/m2的微孔纤维层。一个多孔的、尤其是开孔结构的、 约2mm厚、面密度约0.21kg/m2的软质装饰层23，封闭了这种吸声、 吸振、自承重的顶盖结构。这样这种按照本发明的组合件，其总厚度 约24.5mm，其面密度约1.56kg/m2，并且采用象前述实施例同样的方 式产生效果。在从属权利要求21至24中，详细介绍了用于按照本发 明的车顶内衬里隔声结构的其它实施形式。 理所当然，这种车顶内衬里也可以配置一个吸音层，尤其是配置 一个约4mm厚、具有按照EP 0474593的表面花纹、面密度约0.15kg/m2 的泡沫吸音层。 在这种车顶内衬里的另一实施形式中，可以省去底层26，而装配 件42在形成空气层25的情况下与平面的汽车部件11直接粘贴。这样 虽然铝质车顶的振动吸收减小，而且隔声，尤其是在雨中或者在隧道 中行驶时略微减弱，然而采用这种结构，只要厚度约18.5mm、面密 度约0.91kg/m2；还能够实现一种依然足够有效的按照本发明的组合 件。 按照本发明的组合件41还可以用于车门内衬里，并且在按照图9 所示的实施形式中拥有约2.4mm厚的多层吸声层，吸声层由一种超轻 的沥青质吸声材料和至少一层约0.1mm厚的铝箔组成。这种与车身板 直接粘贴的多层吸声系统已经众所周知。但它以通常至少4kg/m2重。 而按照本发明的这个应用系统在比惯常系统具有更好的吸声系数的 情况下，其面密度仅约2.67kg/m2。随后是一个厚度可变的空气层25。 它尤其可以用来容纳车窗机构。实际的装配件42采用一个25μm、面 密度约0.03kg/m2的聚氨酯薄膜(PU)27来防潮和防污染。多孔的弹 簧层13与微孔的增强层14可按照权利要求26至29的特征制成。这 种层的配置序列在车厢内侧被一个约2mm厚的多孔表层，尤其是某 种开孔结构、面密度约0.21kg/m2的装饰层封闭。因此这种装配件42 的面密度约3.51kg/m2。理所当然，这种装配件42只能被局部安装、 并且最好仅安装在车门的平面范围内。 理所当然，这种组合件41也可以在它与平面的汽车部件11之间 配置吸音层12，这种吸音层要么由多层结构、约2.3mm厚、面密度 约2.67kg/m2、并且带有至少一层约0.1mm厚铝箔的超轻吸音材料组 成，要么由多层结构、约2.3mm厚、面密度约2.67kg/m2、并且带有 至少一层约0.1mm的纤维增强塑料纸箔的超轻吸音材料组成。因此， 多层吸音层的面密度约2.54kg/m2。 按照本发明的组合件41也能够用作为如图10和11所示的外部端 壁内衬里。为此应用的装配件在车箱内拥有一个防污染保护层28，尤 其是拥有一层防油和防水的保护性无纺织物。微孔增强层14设置在 弹簧层13与上述保护层28之间，这里的增强层14由某种厚度约 2.5mm、面密度约1.0kg/m2的高度紧压的纤维材料制成，而装配件42 的开孔结构的弹簧层13，要么由某种厚度约15mm、面密度约0.3kg/m2 的热成型泡沫塑料制成，要么由约15mm厚、面密度约0.6kg/m2的聚 氨酯泡沫塑料制成，或者由约15mm厚、面密度约0.7至1.0kg/m2、 耐热的硬质塑料混合纤维无纺织物制成。车厢内侧的保护层厚度为0.2 至0.4mm，而面密度为0.1至0.3kg/m2。在本实施形式中，装配件42 在形成空气层25的情况下简单地粘贴到平面的汽车部件11上。 在这种用作端壁内衬里的装配件的另一种实施形式中，如在图11 中所示，微孔结构的增强层14位于多孔的弹簧层13与空气层25之 间。而装配件这种开孔结构的弹簧层13可以要么由热成型泡沫塑料、 聚氨酯预制泡沫塑料组成，要么由某种热固性的混合纤维无纺织物组 成，并且在车厢内侧提供保护层28。这种装配件42可以粘贴到平面 的汽车部件11上，或者仅仅是放在上面。为了能够稳定地放置装配 件，装配件带有底层26。理所当然，在该实施形式中也可以在装配件 42与空气层25之间提供一个泡沫塑料吸声层，其厚度约3mm、面密 度约0.12kg/m2。 按照本发明的组合件的优点尤其当使用薄钢板，或者轻质铝板以 及有机板时特别明显，而这也正是今天的汽车工业乐于应用的。按照 本发明的组合件的另一个优点在于多孔结构弹簧层格外低的传热能 力，这导致了这种组合件除了具有良好的声学效果之外，还拥有良好 的隔热能力。 |
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