專利名稱：具有隔音特性的金屬薄板構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于諸如汽車、建筑材料、家具、電器等的由薄的金屬面板制造的構(gòu)件，具體地涉及一種可以減小在輕敲或輕拍其面板時發(fā)出的聲音的金屬薄板構(gòu)件。
近年來，重新調(diào)查了用于耐消費貨物例如汽車、建筑材料、家具、電器等的用薄金屬板(如鋼板)制的外部構(gòu)件，因為從回收利用性能、處理廢物時清除有害物質(zhì)，以及生態(tài)學(xué)方面來說，它們是優(yōu)越的。在利用由加勁梁支撐面板來減小金屬面板厚度以降低其重量的裝置時，人們拍擊金屬面板可能會損害產(chǎn)品的商業(yè)價值，因為這種金屬面板一般薄到約1mm。換句話說，輕敲或輕拍這種薄金屬面板時，金屬本身會發(fā)出一種聲音(這種聲音令人討厭，是一種低級噪音，因為它不是重而低)，這種噪音可能危及產(chǎn)品本身的價值。特別是家用產(chǎn)品，由種種原因發(fā)生的敲擊面板發(fā)出聲音的音質(zhì)和安靜往往是其產(chǎn)品質(zhì)量感覺的重要因素之一。
過去，已經(jīng)使用了一種在金屬薄板之間夾一層樹脂膜并稱之為“抗振鋼板”的板材作為滿足上述目標(biāo)的金屬面板，這種板材使用后可以明顯改善隔音特性，但其問題是成本高，其加工性能如可彎曲性、壓延性等也不如單板，因為它是一種夾心金屬板，不能進行急劇彎曲和壓延。
日本專利申請(公開)No.62-27143公開了一種復(fù)合防振鋼板，經(jīng)過同時加熱和變形一個金屬板和一個不采用膠粘劑的抗振板材，使上述復(fù)合鋼板可以進行小彎曲半徑的彎曲加工。日本已批實用新型(公告)N0.6-49743敘述了一種地板用的鋼板，是分步涂敷聚合物樹脂到彎曲鋼板部分以得到薄的鋼板，并用聚合物樹脂粘合幾塊薄鋼板而隔音。
上述這些申請都以薄鋼板與作為抗振材料的一種塑料最后粘合在一起為前提。在要使用膠粘劑的構(gòu)件中，膠粘劑增加成本和干燥時間長成為生產(chǎn)中的缺點，隨著溫度的變化和時間的推移，膠粘劑可能降質(zhì)。特別是在家用器情況，殼體內(nèi)的電元件處于放熱狀態(tài)，很有必要對膠粘劑熱降質(zhì)和可能的火險采取防范措施。
另外，日本專利申請(公開)No.61-182820公開了一項發(fā)明，其三層鋼板的厚度之比選定在一個特定范圍，而且這些鋼板局部熔融，以利用金屬板間的摩擦改進抗振性能。然而，對于必須降低重量的產(chǎn)品是不宜使用這種夾層鋼板的，對于可加工性及外觀很重要的產(chǎn)品應(yīng)用這個發(fā)明，仍有各種問題尚未解決。
為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)良隔音特性的金屬薄板構(gòu)件，也就是通過一個簡單的構(gòu)件降低金屬自身的和輕敲或輕拍薄金屬結(jié)構(gòu)件時發(fā)出的聲音的聲級并迅速衰減這種聲音。
本發(fā)明實現(xiàn)上述目的要點如下。
(1)一種由薄的金屬面板和加強該面板的梁構(gòu)成的平板狀或盒狀的構(gòu)件中，按本發(fā)明的具有優(yōu)良隔音特性的一種金屬薄板構(gòu)件應(yīng)用了這樣一種設(shè)計；其加勁梁通過一種隔音板與上述薄金屬面板的一個表面相接觸，上述隔音板與薄金屬面板或加勁梁之間的連接狀態(tài)至少在隔音板的一個表面上是一種非接合狀態(tài)或不連續(xù)的接合狀態(tài)。
(2)在第(1)項敘述的具有優(yōu)良隔音特性的金屬薄板構(gòu)件中，其隔音板是塑料板、紙板、橡膠板或編織纖維板。
(3)在一種由薄的金屬面板和加強該面板的梁構(gòu)成的平板狀或盒狀的構(gòu)件中，按本發(fā)明的具有優(yōu)良隔音特征的一種金屬薄構(gòu)件應(yīng)用了這樣一種設(shè)計其加勁梁由塑料和/或塑料復(fù)合材料制造，薄金屬面板與加勁梁之間的接觸面的連接狀態(tài)是一種非接合狀態(tài)或不連續(xù)的接合狀態(tài)。
(4)在一種由薄金屬面板和加強該面板的梁構(gòu)成的平板狀或盒狀的構(gòu)件中，按本發(fā)明的具有優(yōu)良隔音特征的一種金屬薄板構(gòu)件應(yīng)用了這樣一種設(shè)計一個隔音板在非支撐梁加強部分與這個薄金屬面板的一個表面的一部分或整個表面相接觸，上述隔音板與薄金屬面板之間的連接狀態(tài)是一種非接合狀態(tài)或不連續(xù)的接合狀態(tài)。


圖1示出本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)。一個隔音板3由兩個加強梁2和幾個金屬制的緊固件4壓在一塊面板(是一種金屬薄板)1的幾乎整個內(nèi)表面上。另一方面，圖10a和10b示出本發(fā)明的改進實施例，其中，兩個隔音板3分別壓在由一個薄金屬面板1和三個加強件20組成的一個結(jié)構(gòu)件的內(nèi)表面上。隔音板3由三個支撐件21壓在加強件20之間。
上述的金屬薄板沒有特別限制。如果在由冷軋鋼板、熱軋鋼板、表面處理鋼板、鋁合金板、鈦板、銅板等構(gòu)成的平板狀或盒狀構(gòu)件中存在任何聲音問題，本發(fā)明都可類似地應(yīng)用于它們。
從減振方面看，具有相當(dāng)柔性的任何材料，如紙或塑料，都可用作隔音板3，橡膠和編織有機纖維或無機纖維(塑料、碳、玻璃纖維等)也可以用。并應(yīng)考慮與使用環(huán)境有關(guān)的耐熱性、防火性、防水性等來選擇合適的材料。
上述隔音板3和金屬薄板1不必總是在整個表面接觸(參考圖6的分析結(jié)果，其接觸狀態(tài)隨下述隔音板厚度不同而變化)。作為面板的金屬薄板1和隔音板3至少必須在加勁梁和/或支撐件處相互接觸。由于這種接觸，不僅吸收了振動，而且，由于與金屬薄板1的振動的聲耦合而使得隔音板3發(fā)生弦向振動(粘滯減振)。因此，只產(chǎn)生比金屬薄板振動效果大得多的隔音效果(參考后面的圖4和圖5)。
薄金屬面板1與位于加勁梁2之間的隔音板3之間的距離越小，則聲耦合越高。因此，加勁梁2對隔音板的支撐寬度(即加勁梁的寬度)最好要大一些。
上述解釋是以假定薄金屬面板1與隔音板3處于非接合狀態(tài)為基礎(chǔ)的。然而，可以避免由于加勁梁2之間距離過大或沒有加勁梁支撐隔音板3而僅在加勁梁20之間進行接觸時使隔音板3偏折而導(dǎo)致的聲耦合效果降低。
加勁梁的振動形式是一種梁振動，而薄金屬面板和隔音板的振動形式是一種膜振動。假定本發(fā)明的隔音效果主要依賴于梁振動和膜振動之間的摩擦阻尼效應(yīng)，因此，當(dāng)隔音板放到金屬薄板與加勁梁之間時，隔音板與金屬薄板或加勁梁之間的連接狀態(tài)最好是非接合狀態(tài)，以便在加勁梁附近得到大的隔音效果。然而，在必須改善金屬薄板構(gòu)件的剛性時，即使連接狀態(tài)部分是一種不連續(xù)的接合狀態(tài)時，也可以得到足夠的隔音效果。同時，術(shù)語“不連續(xù)的接合狀態(tài)”意指隔音板與薄金屬面板及加勁梁之間存在一些間隙的部分接合狀態(tài)，而不是相互在整個板表面上接合的狀態(tài)(見圖3)。如果這種連接狀態(tài)是完全而連續(xù)的接合狀態(tài)，則將失去摩擦阻尼效應(yīng)，這樣一種接合狀態(tài)是不希望的。
圖4示出輕拍由0.75mm厚度的薄鋼板制作的一個盒形構(gòu)件的面板時發(fā)出的聲音的分析結(jié)果，分析了裸鋼板狀態(tài)的一個比較實例和按本發(fā)明加入隔音板的一個實例的聲壓級(dB，分貝)隨時間和頻率的變化。
由圖4可見，與裸鋼板構(gòu)件的聲特性比較(圖4a)，本發(fā)明構(gòu)件(圖4b)的聲壓級低到裸鋼板盒件發(fā)出聲音的1/4～1/5，而且衰減也較快。
圖5是按最大聲壓(dB，分貝)和衰減系數(shù)重新繪制上述分析結(jié)果所得的一個圖。這里，術(shù)語“衰減系數(shù)”是由一個指數(shù)函數(shù)導(dǎo)出的聲壓隨時間變化的回歸方程的指數(shù)部分的系數(shù)，在下列方程中以k表示聲壓＝最大聲壓×exp(-k·t)式中k衰減系數(shù)t消耗時間(秒)。
圖5示出輕敲按現(xiàn)有技術(shù)的一個比較實例和輕敲按本發(fā)明一個實例的分析結(jié)果，前者是由兩張0.3mm厚鋼板制成并附一層樹脂膜的抗振鋼板盒形構(gòu)件，后者是把長度為60％加勁梁長的一個角鋼(L形10mm寬×10mm高×1mm厚)連接到這個加勁梁的一部分上。由圖5的結(jié)果可見，在聲壓抑制效果方面，本發(fā)明的構(gòu)件是良好的(特別是在低音量范圍)，并具有極好的衰減特性(特別是，至少在800Hz音量范圍內(nèi)其衰減快3～5倍)，其聲壓抑制效果和隔音性能至少與抗振鋼板盒形構(gòu)件相當(dāng)。這樣就可制成在輕拍時不發(fā)生討厭噪音和具有優(yōu)良隔音特性的金屬薄板構(gòu)件。
除鋼、銅、鋁合金和鈦之類的金屬材料外，可以按照要求的強度、重量限制、防水性、耐熱性、生產(chǎn)成本等因素適宜地選擇木材和塑料作為梁和支撐件的材料。如果所要求的強度等條件得到滿足，一個最佳結(jié)構(gòu)是其加勁梁由塑料和/或塑料復(fù)合材料制造，并把這個梁直接壓在薄金屬面板1上，因為這樣一種構(gòu)件使加勁梁部分地具有隔音板的功能。
支撐件21最好是一種柔性構(gòu)件，以便使隔音板3可靠地與薄金屬面板1接觸。
在本發(fā)明的構(gòu)件中，當(dāng)加勁梁和薄金屬面板1在除加勁梁端部以外其他部分處于不連續(xù)接合狀態(tài)時，也可得到足夠的隔音特性。然而，當(dāng)薄金屬面板1作為產(chǎn)品外表面時，在許多情況下，都必須對連接部分的外表面重新精加工使之光潔美觀，以避免降低其商業(yè)價值。因此，構(gòu)件的加勁梁2和薄金屬面板1最好僅在其端部連接，因為這樣做可由外表面掩蓋其連接部分。
為得到抗振效果，重要的是加勁梁2通過隔音板3與面板1接觸。因此，每個加勁梁最好能單獨壓在薄金屬面板上，并可單獨調(diào)節(jié)。
下面簡要說明附圖。
圖1示出本發(fā)明的基本構(gòu)件，其中圖1(a)的是一個透視圖，圖1(b)是沿A-A線切取的一個剖面圖；圖2示出本發(fā)明的另一個實施例，其中局部地插入一種隔音板；圖3示出本發(fā)明的一個實施例，其中隔音板和加勁梁是機械連接(簡單堵縫)的，圖3(a)是主要部分的透視圖，圖3(b)是放大的剖面圖；圖4是本發(fā)明效果與一個比較實例的比較分析圖(時間-聲壓關(guān)系)，圖4(a)示出比較實例，圖4(b)示出本發(fā)明實例；圖5是本發(fā)明效果與一個比較實例的比較分析圖(頻率-聲壓關(guān)系圖和頻率-衰減系數(shù)關(guān)系圖)；圖6是本發(fā)明與一個比較實例的隔音板厚度的效果差異的一個比較分析圖(頻率-聲壓關(guān)系圖和頻率-衰減系數(shù)關(guān)系圖)；圖7是本發(fā)明與一個比較實例比較的隔音板(材料)的效果差異的一個分析圖(頻率-聲壓關(guān)系圖和頻率-衰減系數(shù)關(guān)系圖)；圖8是本發(fā)明與一個比較實例比較的加勁梁支撐跨度的效果差異的一個分析圖(頻率-聲壓關(guān)系圖和頻率-衰減系數(shù)關(guān)系圖)；圖9是本發(fā)明與一個比較實例比較的隔音板寬度(復(fù)蓋區(qū))的效果差異的一個分析圖(頻率-聲壓關(guān)系圖和頻率-衰減系數(shù)關(guān)系圖)；圖10示出本發(fā)明的一個改進實施例，其中圖10(a)是一個透視圖，圖10(b)是沿B-B線切取的一個剖面圖。
下面，將參考附圖更詳細地解釋本發(fā)明。
圖1示出本發(fā)明的一種基本結(jié)構(gòu)的實施例。由0.5mm厚牛皮紙作的隔音板3通過兩個1.6mm厚的加勁梁2壓在0.75mm厚的薄鋼板制的面板1的幾乎整個內(nèi)表面上。
如下面將要敘述的那樣，最大聲壓可受加勁梁上隔音板的存在的限制(見圖8)，這種抑制效果與隔音板的寬度幾乎沒有任何關(guān)系。因此，如果一種產(chǎn)品只需要衰減最大聲壓，那么，通過把一個小寬度的矩形隔音板3連接到加勁梁2上并局部地支撐金屬薄板1(如圖2所示)，就可以制成一種經(jīng)濟的產(chǎn)品。
在使用這種結(jié)構(gòu)時，必須把隔音板3連接到加勁梁2上，但當(dāng)隔音板3和加勁梁2是層壓板并沖壓成如圖3所示的錐形時，進行不需要膠粘劑的簡單堵縫就可以了。當(dāng)使用其寬度大于加勁梁2的矩形隔音板3時，就按照隔音板3的剛性來確定其寬度。(例如，如果這個隔音板本身剛性很低，并且隔音板3與薄金屬面板1分離到使之不發(fā)生聲耦合的程度，則在這個分離部分的隔音板便成為無用部分，不提供任何減振效果)。從隔音效果和有效利用隔音板材料方面看，本發(fā)明的這種構(gòu)件最好。
圖10示出本發(fā)明的另一個改進的實施例。加勁梁20直接連接到薄金屬面板1上(用焊接或粘合方法)，隔音板3經(jīng)使用支撐件21與沒有加勁梁2的薄金屬面板1的薄膜部分接觸，因而隔音板3提供隔音效果。在這個改進實施例中，由于加勁梁20直接連接(焊接或膠粘劑粘接)到薄金屬面板1上，所以，使用簡單的構(gòu)件就可使這個加勁梁的剛性達到最大。在這種情況下，在加勁梁20上不發(fā)生摩擦衰減，但通過由于隔音板3的膜振動和它的粘性衰減導(dǎo)致的摩擦衰減而可得到隔音效果。
盡管在這個實施例中支撐件21與加勁梁20平行安裝，但也可交叉安裝，或者支撐件21可取代加勁梁20安裝在薄金屬面板1的端部。
下面將用一些實例進一步闡述本發(fā)明的效果。
以使用牛皮紙作隔音板3的實例解釋隔音板3厚度的影響。
在牛皮紙厚度至少為0.15mm時，即使支撐跨距為150mm(如圖6所示)，牛皮紙自重帶來的下沉也可通過牛皮紙(隔音板)本身的剛性和加勁梁2支撐的拉伸作用而保持在約為0.5mm。因此，不能認為其隔音效果降低。
下面以使用聚丙烯、聚苯乙烯、牛皮紙和合成橡膠作為隔音板3的實例解釋隔音板3材料種類的影響。
如圖7所示，在本發(fā)明的實施例中，橡膠型隔音板呈現(xiàn)對最大聲壓的最高抑制效果和最高的隔音效果，由圖7還可看到，最經(jīng)濟的紙料基本上呈現(xiàn)類似的效果。
雖然聚丙烯和聚苯乙烯的特性作為隔音板稍負于橡膠，但價格上比橡膠更經(jīng)濟，且具有優(yōu)良的防水和耐熱性。因此，它們也是廣泛應(yīng)用的材料。
下面以支撐跨距在50～350mm內(nèi)變化的實例解釋隔音板3的支撐跨距的影響。按下式確定支撐跨距作為金屬薄板1的自由跨距支撐跨距＝(加勁梁中心之間的距離)－(加勁梁的寬度)如圖8所示，在跨距350mm處幾乎不存在衰減效應(yīng)(金屬薄板1和隔音板3的感聲效果)，但加勁梁上隔音板3的存在可以抑制最大聲壓。由這個圖可知，這種抑制效果與支撐跨距幾乎沒有任何關(guān)系。由這個圖還可理解，支撐跨距小于150mm時，其隔音效果基本相同。
下面以隔音板寬度在從實際上覆蓋薄金屬面板整個內(nèi)表面到只覆蓋加勁梁矩形部分20mm寬的范圍內(nèi)變化的實例解釋隔音板3的寬度(覆蓋區(qū))的影響。
如圖9所示，從隔音效果方面，隔音板3的寬度，以能基本覆蓋金屬薄板1的整個內(nèi)表面為最好。然而，由于生產(chǎn)成本或設(shè)計等原因，在隔音板3不能壓在薄鋼板1的幾乎整個內(nèi)表面的構(gòu)件中，換句話說，在隔音板3被分為矩形并安裝在加勁梁2上的構(gòu)件中，由圖可知，把隔音板寬度確定為至少50mm(薄鋼板1的支撐跨距不大于150mm)，仍可得到足夠的隔音效果。如上所述，因為加勁梁上的隔音板的存在可以抑制最大聲壓(見圖8)，故這種抑制效應(yīng)幾乎與隔音板寬度沒有任何關(guān)系。這樣，按照產(chǎn)品的等級，選擇隔音板的適當(dāng)寬度和支撐跨距，便可以得到所要求的隔音效果。
如前所述，通過在其內(nèi)表面的隔音板的吸振效應(yīng)，本發(fā)明可以降低在輕拍薄金屬面板1時產(chǎn)生的金屬反射聲的聲壓級，并可提供大的隔音特性。因此，本發(fā)明可以提供具有反射聲特性而沒有討厭聲音的一種金屬薄板構(gòu)件?；蛘?，換句話說，可提供具有高質(zhì)量的音質(zhì)和感官安靜性的金屬薄板構(gòu)件。由于本發(fā)明包括薄金屬面板和加勁梁以及容易去除的隔音板，故本發(fā)明可以提供具有優(yōu)良的回收特性的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種由薄的金屬面板和用來加強該面板的梁構(gòu)成的平板狀或盒狀的構(gòu)件中的一個具有優(yōu)良隔音特性的金屬薄板構(gòu)件，其特征在于上述加勁梁通過一種隔音板與上述薄金屬面板的一個表面接觸，上述隔音板和上述薄金屬面板或上述加勁梁之間的連接狀態(tài)至少在上述隔音板的一個表面上是一種非接合狀態(tài)或不連續(xù)的接合狀態(tài)。
2.按照權(quán)利要求1所述的具有優(yōu)良隔音特性的薄金屬板構(gòu)件，其特征在于上述的隔音板是塑料板，紙板，橡膠板或編織纖維板。
3.一種由薄的金屬面板和加強該面板的梁構(gòu)成的平板狀或盒狀的構(gòu)件中的一個具有優(yōu)良隔音的金屬薄板構(gòu)件，其特征在于上述加勁梁由塑料和/或塑料復(fù)合材料制造，上述薄金屬面板與上述加勁梁之間的一個接觸面的連接狀態(tài)是一種非接合狀態(tài)或不連續(xù)的接合狀態(tài)。
4.一種由薄的金屬面板和加強該面板的梁構(gòu)成的平板狀或盒狀的構(gòu)件中的一個具有優(yōu)良隔音特性的金屬薄板構(gòu)件，其特征在于一種隔音板在非支撐件加強部分與上述薄金屬面板的一部分或整個表面相接觸，上述隔音板與上述薄金屬面板之間的連接狀態(tài)是一種非接合狀態(tài)或不連續(xù)的接合狀態(tài)。
5.按照權(quán)利要求1～4中任一項所述的上述金屬薄板構(gòu)件，用作如電視接收機之類的家用電器的盒子。
全文摘要
一種金屬薄板構(gòu)件，當(dāng)其被敲打發(fā)出聲音時，可有效地降低聲壓級，并迅速衰減金屬發(fā)出的聲音。在一種由薄的金屬面板和加強該面板的梁構(gòu)成的平板狀或盒狀的構(gòu)件中，每個加勁梁(2)都通過一個隔音板(3)與每個金屬薄板(1)的一個表面鄰接，上述隔音板(3)與上述金屬薄板(1)或加勁梁(2)不相連接，或僅在隔音板(3)的至少一個側(cè)面上的幾個不連續(xù)的點或區(qū)上接合。
文檔編號G10K11/00GK1164914SQ9619099
公開日1997年11月12日 申請日期1996年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月31日
發(fā)明者丸元清一, 崎山達也, 栗山幸久 申請人:新日本制鐵株式會社