專利名稱：吸音結(jié)構(gòu)和吸音單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸收刺耳噪聲的吸音結(jié)構(gòu)和吸音單元(裝置)。較具體地，本發(fā)明涉及具有分隔吸音材料后側(cè)的空氣層的隔板的吸音結(jié)構(gòu)和吸音單元。
背景技術(shù)：
JP 11-161282 A所公開的具有將一吸音材料和一底板之間的空氣層分隔成許多格柵形“小室”的隔板的吸音單元是已知的。在該吸音單元中，將聲波入射方向上的空氣層高度設(shè)定為1/4目標(biāo)聲音波長。這可以有效地吸收聲波能量。因此，根據(jù)該傳統(tǒng)的吸音單元，可以改善一特定頻率分量的吸音系數(shù)，并且可以在保持高吸音系數(shù)的同時減小吸音單元的重量。
一般將吸音單元設(shè)置在聲源周圍。在放置吸音單元的空間內(nèi)有各種聲波。例如，有通過在聲源周圍的結(jié)構(gòu)上反射而間接射入吸音單元的聲波和從聲源直接射入吸音單元的聲波。因此入射方向的變化很大。特別是在一封閉空間如車輛的發(fā)動機(jī)室和車廂等中，由于聲波來回反射，聲波的傳播方向變化非常大。因此，為了提高其總吸音性能，要求吸音單元具有針對入射方向各異的聲波的良好吸音性能。
此外，吸音單元需要具有適于其安裝地點(diǎn)的結(jié)構(gòu)或性能。例如，安裝在車廂中時，吸音單元應(yīng)該在其內(nèi)側(cè)具有適于吸收車廂中刺耳噪聲的構(gòu)形，同時它應(yīng)該在其外側(cè)具有適于隔絕從車外傳入車廂中的噪聲的構(gòu)形。此外，如果吸音單元還用作一內(nèi)部部件，則它需要具有內(nèi)部部件所需的足夠強(qiáng)度和使用壽命。
特別地，上述傳統(tǒng)的吸音單元在隔音特性上存在缺陷。在這種小室型吸音單元中，由于限定小室的隔板沒有阻擋聲波經(jīng)過小室的功能，因此聲波可能從外部傳入車廂中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的總目的是提供具有高吸音性能和高隔音性能并且可以提供集中于一特定目標(biāo)頻率的有效吸音效果的吸音結(jié)構(gòu)和吸音單元。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，一吸音結(jié)構(gòu)包括一基本扁平的支承底部；一基本平行于該支承底部布置的基本扁平的吸音材料；以及一設(shè)置在該支承底部與該吸音材料之間的波型隔板，該波型隔板具有與吸音材料相對的上部波腹部和與支承底部相對的下部波腹部；其中，該波型隔板的下部波腹部與所述支承底部至少部分分開。
根據(jù)本發(fā)明的上述方面，吸音材料與支承底部之間設(shè)置有波型隔板。因此，來自支承底部側(cè)的聲波在通過波型隔板時損失大量能量。此外，在波型隔板的下部波腹部與支承底部之間有一間隙(距離)。因此，支承底部的振動不會直接傳遞給波型隔板。這可以改善該吸音結(jié)構(gòu)的隔音效果而無需在波型隔板與支承底部之間設(shè)置高密度/厚度/重量的傳統(tǒng)隔音材料。
此外，可用一彈性件支承波型隔板的下部波腹部。這有效地減少了傳遞到波型隔板上的支承底部振動。此外，波型隔板的下部波腹部可由支承底部的低振動部例如具有加強(qiáng)肋等的加強(qiáng)部支承。這也可以減少從支承底部傳遞到波型隔板的振動。因此，可以改善該吸音結(jié)構(gòu)的隔音效果而無需在波型隔板與支承底部之間設(shè)置高密度/厚度/重量的傳統(tǒng)隔音材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一吸音單元包括一具有第一側(cè)和與該第一側(cè)相對的第二側(cè)的波型隔板；一設(shè)置在該波型隔板的第一側(cè)的基本扁平的吸音材料；以及至少一個構(gòu)造成分隔限定在該吸音材料與該波型隔板之間的空氣空間的第二隔板。
根據(jù)上述方面，第二隔板分隔沿第一方向延伸、位于波型隔板與吸音材料之間的空氣空間，其中波腹部沿該第一方向延伸。由于第二隔板，可限制與第一方向成一角度斜向入射的聲波，這使得吸收效果集中在所需頻帶上。因此，即使將吸音單元放置在聲波從不同方向進(jìn)入吸收單元的聲場中，也能使總吸音效果保持較高。此外，由于第二隔板，波型隔板的面內(nèi)剛性提高，并且因而使波型隔板的變形可能性下降。因而可以賦予該吸音單元內(nèi)部部件所需強(qiáng)度。
此外，第二隔板可以沿一基本垂直于第一方向的方向延伸，其中波腹部沿該第一方向延伸。
此外，可在波型隔板的兩側(cè)分別設(shè)置吸音材料。此時，可以吸收來自吸收單元兩側(cè)不同方向的聲波，并進(jìn)一步改善吸音單元的總吸音效果。
此外，第二隔板可構(gòu)造成只分隔波型隔板第一側(cè)的空氣部。此時，可在在一側(cè)保持上述高吸音效果的同時減小第二隔板的尺寸和重量。
此外，波型隔板可包括其相位和/或振幅在波型隔板與第二隔板之間的邊界處變動的波形。該布置使得吸音單元具有在一寬頻帶上的吸音性能并且提高了面外剛性和因而第二隔板的使用壽命。
此外，波型隔板可包括正弦波形和/或矩形波形。具有正弦波形的波型隔板具有高硬度，并且因而提高了隔音效果。此外，對于具有正弦波形的波型隔板，由于聲阻抗逐漸改變，可以有效地促使聲波進(jìn)入空氣空間中。
此外，波型隔板可包括具有不同頻率和/或不同振幅的波形。在這種布置下，可以獲得在一寬頻帶上的吸音效果并根據(jù)吸音單元附近聲場的特性使吸音效果最佳。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包括一具有凹陷部的隔板和一覆蓋限定在該凹陷部內(nèi)的空氣部的吸音材料的吸音單元。
在本發(fā)明的上述方面中，具有凹陷部的隔板可由板材制成。這可以在保持上述高吸音/隔音效果的同時減少該吸音單元的部件數(shù)并提高該吸音單元的生產(chǎn)率。此外，該布置可限制相對于吸音單元斜向入射的聲波的入射角。因此，可以有效地吸收從不同方向入射的聲波，并且吸音效果分布在目標(biāo)頻率范圍而非一寬頻范圍上。
此外，每一凹陷部的橫截面積可以隨凹陷部深度逐漸變化。一具有這種凹陷部的隔板具有承受來自各方向的負(fù)載的高硬度。該布置使隔板的隔音效果和吸音單元的使用壽命得到改善。此外，由于聲阻抗在凹陷部內(nèi)逐漸變化，因此可以有效地促使聲波進(jìn)人凹陷部中。
在本發(fā)明的上述各方面中，可以將吸音材料后側(cè)的空氣部的厚度設(shè)定為目標(biāo)頻率聲波的1/4波長的奇數(shù)倍。在這一布置下，由于聲波以最大粒子速度通過吸音材料，因此可以有效地吸收輸入空氣部中的聲波。
從以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得較明顯。


圖1A為示意性示出垂直入射吸音單元的聲波的狀態(tài)的原理圖；圖1B為示意性示出斜向入射吸音單元的聲波的狀態(tài)的原理圖；圖1C為示意性示出聲波狀態(tài)在吸音單元中具有隔板時的原理圖；圖2A為示出以一特定頻率為中心的吸音效果的曲線圖；圖2B為示出分布在一取決于小室寬度W的寬頻帶上的吸音效果的曲線圖；圖3A為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的吸音單元的剖視圖；圖3B為第一實(shí)施例的吸音單元的隔板的立體圖；圖4A-4C為示出用于取代該吸音單元的隔板的變型的曲線圖；圖5A-5D為示出本發(fā)明的可選實(shí)施例的曲線圖；圖6A為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的吸音單元的剖視圖；圖6B為第二實(shí)施例的吸音單元的隔板的立體圖；圖7為示出根據(jù)本發(fā)明的吸音單元的一變型的剖視圖；圖8A和8B為示出本發(fā)明的可選實(shí)施例的吸音單元的剖視圖；圖9A為根據(jù)一可選實(shí)施例的吸音單元的立體圖；圖9B為圖9A的吸音單元的剖視圖；圖10A-10C為示出波型隔板的波形的變型的曲線圖；圖11A為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的吸音單元的剖視圖；圖11B為第三實(shí)施例的吸音單元的隔板的立體圖；
圖12A為沿圖12B中A-A或B-B線剖取的根據(jù)一可選實(shí)施例的隔板的剖視圖；圖12B為圖12A中可選實(shí)施例的吸音單元的立體圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
首先，在說明本發(fā)明吸音單元之前先說明本發(fā)明所基于的基本原理。圖1A-1C為示意性示出從上方入射到一吸音材料30上的聲波狀態(tài)的原理圖，其中在一支承底部34與該吸音材料30之間有一空氣層32。
參見圖1A，如果波長為λ的聲波垂直入射支承底部34，入射波與反射波的組合將形成定在波(駐波)。該定在波在距離支承底部34奇數(shù)倍1/4波長λ處具有波腹。聲波的粒子速度在波腹處達(dá)到其最大值。因此，如果吸音材料30位于聲波粒子速度達(dá)到最大值處，吸音率將達(dá)到最大，因?yàn)槁暡ㄔ谄渥罡吣芰刻幫ㄟ^吸收材料30。換句話說，將支承底部34與吸音材料30之間的空氣層32的厚度設(shè)定為待吸收目標(biāo)聲波的1/4波長λ的奇數(shù)倍可以大大地提高目標(biāo)聲波頻率周圍的吸音率。
另一方面，如果聲波如圖1B所示斜向入射，則不會形成上述定在波。因此，在聲波入射方向各異的聲場中-如車廂內(nèi)的聲場中，吸音效果將分布在一寬頻范圍上而非所述目標(biāo)頻率范圍，從而造成總吸音性能的下降。此外，由于吸音效果分布在寬頻范圍上，并且聲壓在整個寬頻范圍上都下降，因此無法改善人們所感知的官能效果。
一種解決該問題的方法是通過設(shè)置限制聲波斜向入射的隔板36而將空氣層32分隔成多個小室，如圖1C所示。此時，即使在包含入射方向各異的聲波的聲場中也能形成上述定在波。距離W1限定可以進(jìn)入小室的聲波的入射角范圍。因此，通過例如根據(jù)需要確定距離W1，可以如圖2A所示將吸音效果集中在目標(biāo)頻率周圍的區(qū)域中或者如圖2B所示使吸音效果分布在以目標(biāo)頻率為中心的所需頻帶上。
根據(jù)下文所述的本發(fā)明的一方面，提供一種設(shè)置有一基于上述原理、具有提高的吸音/隔音性的吸音/隔音結(jié)構(gòu)的吸音單元。
圖3A為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的吸音單元剖視圖。圖3B為該實(shí)施例的吸音單元的隔板的立體圖。吸音單元50由一吸音材料51和一隔板52構(gòu)成。
根據(jù)第一實(shí)施例的隔板52具有波形橫截面，其波形包括分別沿一不變方向基本彼此平行地延伸的上部和下部波腹部52a、52b。盡管考慮到減輕重量而使該波型隔板52由壓制鋁板制成，但也可以由硬樹脂例如基于聚丙烯的樹脂或鋼等制成。
可以根據(jù)目標(biāo)頻帶以及吸音單元50周圍聲場的特性基于上述原理確定相鄰上部波腹部52a之間的間距(波峰間距或波谷間距)W1。應(yīng)該注意的是，波型隔板52的波腹部52a、52b不必等間隔地平行延伸，也不必沿直線延伸。例如，波腹部52a、52b可以呈曲線。因此每兩個相鄰波腹部52a、52b之間的間距W1可以不同并且/或者間距W1可以沿波腹部52a、52b方向變化。
吸音材料51由加工金屬纖維例如鋁纖維或礦物纖維如玻璃絲和礦毛絕緣纖維等制成。但是，吸音材料51可以由合成樹脂泡沫如基于聚苯乙烯的樹脂和基于聚乙烯的樹脂等或柔性材料如尿烷和橡膠或多孔材料制成。
該實(shí)施例的吸音單元50放置在一支承底部80如一車身鑲板上，其吸音材料51面向其中具有待吸收聲波的空間。通過該設(shè)置，在吸音材料51與波型隔板52之間限定第一空氣層70，而在支承底部80與波型隔板52之間限定第二空氣層75。換句話說，波型隔板52設(shè)置成將支承底部80與吸音材料51之間的空氣層分隔成位于吸音材料51一側(cè)的第一空氣層70和位于支承底部80一側(cè)的第二空氣層75。因此，當(dāng)聲波從吸音單元50的兩側(cè)入射時，在第一和第二空氣層70、75內(nèi)形成上述定在波。
至于吸音單元50的裝配過程，應(yīng)該注意的是，可以通過粘合劑或螺紋件等將吸音材料51安裝到波型隔板52上，然后將該組件放置到支承底部80上?？蛇x地，可以安裝吸音材料51以便在吸音材料51與支承底部80之間形成空氣層，然后將波型隔板52放入吸音材料與支承底部之間以便分隔空氣層。支承波型隔板52的裝置可視吸音單元50所在地點(diǎn)而定。例如，可以僅僅將波型隔板放置在支承底部80上或者通過粘合劑、夾子、螺紋件等將波型隔板固定在支承底部80上。
根據(jù)上述原理(見圖1A和1C)將第一空氣層70的厚度(深度)D設(shè)定為待吸收目標(biāo)聲波的1/4波長λ。這可以有效地吸收從吸音材料一側(cè)入射的聲波，因?yàn)槁暡ㄒ宰畲罅Ｗ铀俣韧ㄟ^吸收材料51。
應(yīng)該注意的是，在目標(biāo)頻帶較寬時，各第一空氣層70的厚度D可以不同以及/或者該厚度D可以沿波腹部52a、52b方向變化?？梢酝ㄟ^改變波型隔板52的振幅或者在吸音材料51上形成凹凸部而改變第一空氣層70的厚度D。在前一種情況下，可以根據(jù)支承底部80的表面輪廓例如段差確定波型隔板52的振幅，以便使吸收單元穩(wěn)定在其適當(dāng)位置上。
根據(jù)該實(shí)施例，吸音材料51與波型隔板52(即上部波腹部52a)線接觸。因此，第一空氣層70基本由吸音材料51后側(cè)的所有區(qū)域限定。這使得吸音材料51能夠在其基本整個表面區(qū)域上都具有較高的吸音效果。應(yīng)該注意的是，相鄰的第一空氣層70不必相互隔離，因此某些第一空氣層70可以與其相鄰的第一空氣層70連通。換句話說，即使吸音材料51沒有與波型隔板52的上部波腹部52a接觸并且它們之間存在一定的間隙，吸音材料51也能夠在其基本整個表面區(qū)域上都具有較高的吸音效果。
順便說一句，為了進(jìn)一步改善上述高吸音性能，重要的是促使聲波進(jìn)入第一空氣層70。例如，在圖1C所示格柵型小室中，由于各小室的橫截面積(從上方看去的面積)沿厚度方向不變，所以聲波在小室內(nèi)無法順利傳播。
相反，根據(jù)該實(shí)施例，第一空氣層70的橫截面積從底側(cè)(支承底部一側(cè))向開口側(cè)遞增。這使得聲阻抗逐漸改變，即使得聲波在第一空氣層70內(nèi)順利傳播。在這一結(jié)構(gòu)中，可以將聲波有效地輸入第一空氣層70并因而改善吸音單元的吸音性能。
下面將詳細(xì)說明該實(shí)施例的吸音單元50的隔音性能。
吸音單元一般設(shè)置在聲源如發(fā)動機(jī)周圍的空間中或車廂中。具體地，在將吸音單元設(shè)置在一如車廂、劇場等空間中時，改善該空間的安靜度的最有效方法是阻擋來自空間外部的聲音。因此，例如，在車廂中需要具有阻擋可能進(jìn)入車廂的外部噪聲的高隔音性能和抵抗車廂內(nèi)目標(biāo)聲波的高吸音性能的吸音單元。即，需要在與車身鑲板(支承底部80)相對的一側(cè)具有高隔音能力以及在其車廂側(cè)具有高吸音能力的吸音單元。
根據(jù)該實(shí)施例的吸音單元50，波型隔板52能夠阻擋來自支承底部80相對側(cè)的外部噪聲。即，從吸音單元50后側(cè)進(jìn)入的外部噪聲在到達(dá)吸音材料51之前通過波型隔板52傳播時損失大部分能量。此外，波型隔板52由于其波形橫截面而具有較高硬度。這意味著聲音在通過波型隔板52時具有較大的傳播損失并且聲強(qiáng)值將大大下降。因此，該實(shí)施例的吸音單元50對外部噪聲的隔音性能較高。
下面說明對該實(shí)施例吸音單元50的布置所作的改進(jìn)，這可以進(jìn)一步改善隔音性能。
參考圖4A，將吸音單元50布置成其波型隔板52與支承底部80分開。在吸音單元50的這一布置狀態(tài)下，波型隔板52的下部波腹部52b與支承底部80以一間隙Δ分隔。這可以防止支承底部80的振動直接傳遞到波型隔板52上并可以減小聲音在波型隔板52上的傳播量。因此，可以將該實(shí)施例的吸音單元50布置在容易振動的支承底部80如車身鑲板上。
應(yīng)該注意的是，可以通過獨(dú)立的高硬度支承件(未示出)支承波型隔板52使其不受振動。此時，可以將一附加的吸音材料安裝在波型隔板52的與支承底部80相對的一側(cè)，以使得該附加吸音材料與支承底部80分開。這可以有效地吸收來自后側(cè)(即來自于與支承底部80相對的一側(cè))的聲波。
可選地，在吸音單元50的另一布置狀態(tài)下，波型隔板52可以由支承底部80局部支承，如圖4B所示。較確切地說，可以將波型隔板52的部分下部波腹部52b或某些下部波腹部52b安裝在支承底部80上。此時，支承底部80的接觸部優(yōu)選地為低振動部或不振動部，例如由肋條或加勁元件加強(qiáng)的部分、與支承底部80的可能振動方式的節(jié)點(diǎn)相對應(yīng)的部分等。
可選地，在吸音單元50的另一布置狀態(tài)下，波型隔板52可以通過用柔性材料制成并具有低彈性的彈性件90由支承底部80支承，如圖4C所示。優(yōu)選地是，該彈性件90根據(jù)波型隔板52的下部波腹部52b局部布置。即，將彈性件90設(shè)置成與波型隔板52的部分下部波腹部52b或某些下部波腹部52b相互作用。此時，在未設(shè)置彈性件90處，下部波腹部52b與支承底部80分開，如圖4B中示例所示。這樣可以防止在這些位置直接傳播振動。
根據(jù)參考圖4A-4C所說明的吸音單元，可以在波型隔板52與支承底部80之間的接觸部位處大大減少聲音傳播量，而無需使用傳統(tǒng)的高密度/厚度/重量隔音材料。這還可以減少該吸音單元的重量。
總之，該實(shí)施例的吸音單元50可以利用其吸音結(jié)構(gòu)有效地吸收目標(biāo)噪聲并且可以有效地防止噪聲進(jìn)入所述空間(例如車廂)中，從而可以減小吸音材料51要吸收的噪聲。
應(yīng)該注意的是，在上述實(shí)施例中，波型隔板52具有波形橫截面，但是，本發(fā)明不限于這種橫截面。例如，在圖5A所示的一可選實(shí)施例中，波型隔板52具有矩形橫截面。在該可選實(shí)施例中，可以通過將第一和第二空氣層70、75的寬度用作參數(shù)而使得吸音能力與隔音能力的比例最佳，從而使得這些能力可以適合吸音單元兩側(cè)的噪聲水平。例如，在優(yōu)先考慮吸音能力時，可以將第一空氣層70的寬度設(shè)定得比第二空氣層75的寬度寬，從而增加吸音材料51后側(cè)的第一空氣層70的面積。
此外，在圖5B-5D所示的可選實(shí)施例中，波型隔板52分別具有三角形、指數(shù)曲線形和淺凹形(卵形)橫截面。在這些實(shí)施例中，由于聲阻抗像上述第一實(shí)施例那樣在第一空氣層70內(nèi)的逐漸改變，所以可以有效地促使聲波進(jìn)入第一空氣層70。
根據(jù)下述本發(fā)明第二方面，提供一種可以基于上述原理有效地吸收入射角各異的聲波的吸音單元。
圖6A為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的吸音單元的剖視圖。圖6B為該實(shí)施例的吸音單元的隔板的立體圖。吸音單元60由一吸音材料51、一隔板52和第二隔板53構(gòu)成。吸音材料51和隔板52的構(gòu)造可以如上述實(shí)施例(包括可選實(shí)施例)所述。除非特別指出，相同部件用同一參考標(biāo)號表示。
第二隔板53基本為長方形平板。與隔板52相同，第二隔板53可以由鋁板或鋼板制成。根據(jù)該實(shí)施例，第二隔板53沿基本垂直于Y方向的X方向放置，其中波型隔板52的波腹部52a、52b沿該Y方向延伸，如圖6B所示。換句話說，沿波型隔板52的‘波條方向’(圖6B中Y方向)延伸的第一和第二空氣層70、75由橫過波腹部52a、52b的第二隔板53分隔。應(yīng)該注意的是，圖6B示出兩個第二隔板53，但本發(fā)明不限于這一數(shù)目。第二隔板53的數(shù)目可視吸音單元60的總體尺寸而定。
由第二隔板53分隔的第一和第二空氣層70、75在波條方向Y上的寬度為W2，可以在考慮目標(biāo)頻帶和周圍聲場的特性等的同時基于上述原理確定該寬度。各個第一與第二空氣層70、75的寬度W2可以不同。此時，隔板53可以在第一空氣層70與第二空氣層75之間的邊界處具有沿Y方向的臺階?？蛇x地，第二隔板53可以為與波型隔板52的橫截面配合的扇形板。此時，扇形板可以以變化的方式布置在波型隔板52的表面上。此外，兩個相鄰的第二隔板53不必相互平行地延伸。因此各第二隔板53可沿不同方向延伸。
如圖6A所示，該實(shí)施例的吸音單元60可以通過彈性件90安裝在支承底部80上。應(yīng)該注意的是，由于波型隔板52具有如上所述的隔絕來自后側(cè)(圖6B中Z方向)的噪聲的能力，因此彈性件90可為低密度板材?？蛇x地，可以設(shè)置該實(shí)施例的吸音單元60以便像圖4A-4C中所示吸音單元那樣提供提高的隔音性能。
可選地，吸音單元60可以如圖7所示布置成其兩側(cè)都暴露在開放空間中以便吸收來自其兩側(cè)的噪聲。在該變型中，上述隔板52、53設(shè)置在兩吸音材料51a、51b之間。這可以有效地吸收來自吸音單元60兩側(cè)的噪聲。
根據(jù)第二實(shí)施例的吸音單元60，第二隔板53具有限制聲波入射角的作用，如上文參考圖1C所述。因此，即使聲波沿波條方向Y斜向入射，也能在吸音單元60內(nèi)形成上述定在波。因此，根據(jù)第二實(shí)施例，即使吸音單元60位于聲波入射方向各異的聲場中，上述高吸音效果也會分布在目標(biāo)頻率范圍而非一寬頻范圍內(nèi)。
此外，在該第二實(shí)施例中，第二隔板53使波型隔板52的面內(nèi)(in-plane)剛性(承受Z方向上的負(fù)載的剛性)增加。即，第二隔板53還具有防止波型隔板52變形為一扁平結(jié)構(gòu)的作用。因此，吸音單元60的強(qiáng)度足以滿足內(nèi)部部件的需要。此外，吸音單元60即使放置在容易承受上方負(fù)載的場合如車廂地板，也能長時間地保持其功能而不會變形或損壞。
下面參考圖8A-8B說明上述第二實(shí)施例的若干變型。
在圖8A中，只分隔第一空氣層70的第二隔板由陰影表示。根據(jù)這一變型，可以通過只分隔空氣層之一(在該例中為位于車廂側(cè)的第一空氣層70)而減輕吸音單元80的重量。該變型的吸音單元60適用于只要求在吸音單元的一側(cè)提供高吸音性能的情況。
應(yīng)該注意的是，第二隔板53可以只分隔空氣層的一部分(在圖8A所示的該例中，只分隔第一空氣層70的上部)。此外，還可以通過與圖8B所示的第二隔板53組合并考慮吸音單元60兩側(cè)的噪聲水平而調(diào)整吸音/隔音性能。
在圖9A所示變型中，波型隔板52具有其相位和/或高度在波型隔板52與第二隔板53之一的相交處變化的波形橫截面。換句話說，第二隔板53位于具有不同相位和/高度的波型隔板52之間。
根據(jù)該變型，由于波型隔板52的相位和/高度不同，所以吸音單元60可在一較寬的頻帶上具有高吸音效果。此外，由于波型隔板52的相位和/高度不同，第二隔板53的面外(out-of-plane)剛性(承受Y方向上負(fù)載的剛性)提高。這提高了吸音單元60的使用壽命。因此，該變型的吸音單元60適于放置在噪聲頻帶較寬、負(fù)載作用方向各異的空間中如車廂地板，當(dāng)位于車廂地板上時，吸音單元會受到來自乘客的腿的負(fù)載。
圖9B為從方向Y看去的圖9A中吸音單元60的剖視圖。在圖9B中，波型隔板52(其橫截面圖在圖9B中用點(diǎn)劃線表示)與相鄰波型隔板52(用實(shí)線表示)的相位差為π，并且前者的高度為后者高度的一半。從圖9B不難理解，第二隔板53承受Y方向上負(fù)載的強(qiáng)度提高，并且可以避免第二隔板53的上部A受到損壞。
同樣，波型隔板52(圖10A所示)的間距W1可與圖10B所示的其相鄰波型隔板52的間距不同。此外，如圖10C所示，間距W1和/或深度可沿X方向變化。
根據(jù)下述本發(fā)明第三方面，提供一種具有一可同時實(shí)現(xiàn)波型隔板52和第二隔板53的功能的隔板的吸音單元。
圖11A為根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的吸音單元的剖視圖。圖11B為該實(shí)施例的吸音單元的隔板的立體圖。該吸音單元70由一吸音材料51和一隔板54構(gòu)成。吸音材料51的構(gòu)造可以如上述實(shí)施例所述。
該實(shí)施例的吸音單元70的構(gòu)造和布置可以如上述實(shí)施例所述(見圖4A-4C和圖7)。例如，如圖11A所示，吸音單元70可以通過彈性件90安裝在支持底部80上。應(yīng)該注意的是，與上述波型隔板52相同，由于隔板54具有隔絕來自后側(cè)的噪聲的能力，所以彈性件可為低密度板材。
根據(jù)該實(shí)施例，隔板54由具有有多個凹陷部54d的鋁板等制成。隔板54像上述實(shí)施例那樣設(shè)置有吸音材料51。該吸音材料51和凹陷部54d的外表面限定第一空氣層70。與上述實(shí)施例相同，第一空氣層70的厚度設(shè)為1/4目標(biāo)聲波波長λ或奇數(shù)倍1/4波長λ。
如圖11A和11B所示，凹陷部54d具有其半徑向支承底部80遞減的圓形橫截面(在X-Y平面內(nèi))。凹陷部54d繞通過圓形橫截面圓心的樞轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動對稱。但是，本發(fā)明不限于該構(gòu)形。例如，凹陷部54d的橫截面可呈橢圓形、梯形等。此外，凹陷部54d的構(gòu)形可為多棱錐如三棱錐和四棱錐或截頭多棱錐或其頂部呈圓形的多棱錐。圖12A和12B中示出截頭四棱錐形凹陷部54d。
優(yōu)選地，以高密度布置凹陷部54d以盡可能地增加吸音材料51后側(cè)的空氣層(即第一空氣層70)的面積。此外，可在考慮目標(biāo)頻帶和周圍聲場的特性等的同時基于上述原理確定凹陷部54d的開口形狀(即間距W1和W2)。
根據(jù)第三實(shí)施例的吸音單元70，與第二實(shí)施例一樣，可以有效吸收從各方向入射的聲波，并且吸音效果分布在目標(biāo)頻率范圍而非一寬頻范圍內(nèi)。此外，可以通過壓制板材或使樹脂一體泡沫成型而形成具有凹陷部(小室)54d的隔板54。這使得吸音單元的部件數(shù)目減少并且易于裝配。此外，由于凹陷部54d的橫截面積在Z方向上遞增并且因而聲阻抗在凹陷部54d內(nèi)逐漸改變，所以可以有效促使聲波進(jìn)入凹陷部54d。此外，由于凹陷部54d的形狀，隔板54具有可以承受各個方向的負(fù)載的剛性。這產(chǎn)生針對從不同方向入射的聲波的高隔音性能和針對來自各方向的負(fù)載的高強(qiáng)度。因此，該實(shí)施例的吸音單元70適于放置在可能有沿各方向傳播的噪聲和來自各方向的負(fù)載的空間中如車廂地板。
以上結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例公開了本發(fā)明。但是，應(yīng)該注意的是，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且可以在不偏離本發(fā)明范圍的情況下作出變型和改進(jìn)。
例如，在上述第三實(shí)施例中，一些凹陷部54d的形狀和/或深度可不同于其它凹陷部54d。此外，圖11B和12B示出規(guī)則形成的凹陷部54d，但可以根據(jù)吸音單元附近的聲場特性使各凹陷部54d的位置和形狀等最佳。
此外，在上述第三實(shí)施例中，將吸音材料51放置于凹陷部54d的開口側(cè)以使其覆蓋凹陷部54d。但是，也可將吸音材料51放置于相反側(cè)以使其覆蓋凹陷部54d的底側(cè)。此時，吸音材料51可取代圖11A所示的彈性件90。在這一布置下，可以有效吸收進(jìn)入第二空氣層75的聲波。
此外，通過上述實(shí)施例中的示例說明了車廂中的吸音單元；但是也可將吸音單元放置在例如一發(fā)動機(jī)室中。此外，根據(jù)本發(fā)明的吸音單元可以用作用于房子的隔音單元(例如雙層天花板或地板內(nèi)的空間)或設(shè)置在路邊的防音壁。此外，根據(jù)本發(fā)明的吸音單元可適用于車廂的每個部份，如頂部、地板、緩沖板、門等。
權(quán)利要求
1.一種吸音結(jié)構(gòu)，包括一基本扁平的支承底部；一基本平行于該支承底部布置的基本扁平的吸音材料；和一設(shè)置在該支承底部與該吸音材料之間的波型隔板，該波型隔板具有與吸音材料相對的上部波腹部和與支承底部相對的下部波腹部；其中，該波型隔板的下部波腹部與所述支承底部至少部分分開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸音結(jié)構(gòu)，其特征在于，該波型隔板的部分下部波腹部通過一彈性件由該支持底部的低振動部支承。
3.一種吸音單元，包括一具有第一側(cè)和與該第一側(cè)相對的第二側(cè)的波型隔板；一設(shè)置在該波型隔板的第一側(cè)的基本扁平的吸音材料；和至少一個構(gòu)造成分隔限定在該吸音材料與該波型隔板之間的空氣空間的第二隔板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸音單元，其特征在于，所述第二隔板沿基本垂直于波型隔板的波腹部的延伸方向的方向延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸音單元，其特征在于，還包括設(shè)置在波型隔板的第二側(cè)的第二吸音材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸音單元，其特征在于，所述第二隔板只設(shè)置在波型隔板的第一側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸音單元，其特征在于，所述波型隔板包括其相位在波型隔板與第二隔板的交叉處變動的波形。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸音單元，其特征在于，所述波型隔板包括其振幅在波型隔板與第二隔板的交叉處變動的波形。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸音單元，其特征在于，所述波型隔板包括正弦波形。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸音單元，其特征在于，所述波型隔板包括矩形波形。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸音單元，其特征在于，所述波型隔板包括具有不同頻率的波形。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸音單元，其特征在于，所述波型隔板包括具有不同振幅的波形。
13.一種吸音單元，包括一具有凹陷部的隔板；和一覆蓋限定在該凹陷部內(nèi)的空氣空間的吸音材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的吸音單元，其特征在于，每一凹陷部都具有隨凹陷部的深度逐漸變化的橫截面積。
15.根據(jù)權(quán)利要求3或13所述的吸音單元，其特征在于，所述吸音材料后側(cè)的空氣空間的厚度設(shè)定為目標(biāo)頻率聲波的1/4波長的奇數(shù)倍。
全文摘要
具有高吸音/隔音性能的吸音單元。該吸音單元(60)包括一其波腹部(52a，52b)沿第一方向(Y)延伸的波型隔板(52)；一設(shè)置在該波型隔板(52)上的吸音材料(51)；和沿第二方向(X)延伸并分隔限定在該波型隔板(52)與該吸音材料(51)之間的空氣部(70)的第二隔板(53)。
文檔編號E04B1/86GK1678801SQ03820220
公開日2005年10月5日 申請日期2003年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者西村靖彥 申請人:豐田自動車株式會社