專利名稱：強制響應(yīng)鑄鋁油底殼中隔音外殼的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種車輛動力傳動系。更具體地，本發(fā)明涉及一種減少例如油底殼的鑄鋁發(fā)動機元件輻射噪音的方法和裝置。
背景技術(shù)：
通常的油底殼位于內(nèi)燃機氣缸體和曲軸的下方。油底殼用于接收排出油的或氣缸體和曲軸和/或支撐曲軸的主軸承排出的油。油聚集在油底殼的貯槽中，然后從貯槽收集位置(sump pick-up location)泵入發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)。油底殼承受發(fā)動機發(fā)出的高噪音和振動。
降低發(fā)動機部件發(fā)出噪音的傳統(tǒng)方法包括衰減結(jié)構(gòu)共振、通過吸音蓋進行吸音、以及使發(fā)動機部件與輸入能量的振源在連接處隔離。
在確定發(fā)出的噪音是由共振響應(yīng)或強制響應(yīng)導(dǎo)致的之后，就可以正確地選擇最有效的方案。共振響應(yīng)指在與系統(tǒng)固有振動頻率相匹配的頻率大于其他頻率系統(tǒng)時系統(tǒng)擴大振動能量的趨勢，即系統(tǒng)在系統(tǒng)共振頻率時發(fā)出更大的噪音。強制響應(yīng)指系統(tǒng)在寬頻率范圍內(nèi)發(fā)出噪音。與共振響應(yīng)不同，在強制響應(yīng)中沒有主輻射頻率。
油底殼不能使用吸音蓋，吸音蓋的材料會被車底部環(huán)境損壞，包括鹽、水、石頭、公路碎石以及在狹窄的可用空間中靠近高溫排放系統(tǒng)部件。設(shè)置發(fā)動機部件的隔離層的方法也不適于鑄鋁油底殼，因為它們是必須承受動力傳動系彎曲力的結(jié)構(gòu)部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種改進的油底殼，其充當輻射噪音降低裝置。更具體地，本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)剛性鑄鋁發(fā)動機油底殼的寬頻強制響應(yīng)聲音輻射。本發(fā)明提供一種獨特的隔離機構(gòu)，其可以防止油底殼的振動鑄鋁板發(fā)出較高頻率的聲能。
在油底殼表面的局部進行振動隔離，而不是在連接油底殼和發(fā)動機的連接處。最終結(jié)果是油底殼輻射效率顯著降低，為想要的2kHz頻率范圍或以上。
改進的油底殼包括與油底殼相連的隔離層和與隔離層相連的外隔板。在本發(fā)明的另一方面，油底殼具有側(cè)壁，側(cè)壁包括多個尺寸不同的平板，隔離層與側(cè)壁的平板相連。
在本發(fā)明的另一方面，油底殼具有形狀不定的底板，其限定了底壁，油底殼的側(cè)壁和底壁具有結(jié)構(gòu)肋。在本發(fā)明的另一方面，油底殼的平板是鑄鋁的，外隔板是氨基甲酸乙酯的，隔離層是泡沫橡膠。
在本發(fā)明的另一方面，隔離層的厚度大約在2.00和3.00mm之間。在本發(fā)明的另一方面，外隔板是耐高溫的，其熔點至少為華氏300°(大約攝氏149°)。還提供了一種降低發(fā)動機油底殼發(fā)出的噪音的方法。
本發(fā)明的最優(yōu)設(shè)計由選擇的材料特性確定，即硬度計、彈性模量等、以及隔離泡沫橡膠層和氨基甲酸乙酯外隔板的厚度。
從下面結(jié)合附圖的最優(yōu)模式的詳細說明可以看出本發(fā)明的上述特征和其他特征及優(yōu)點。


圖1是具有強制響應(yīng)隔音外殼的改進的油底殼的示意透視圖；圖2是圖1所示改進的油底殼沿軸A的局部示意截面圖；以及圖3是改進的油底殼頻率響應(yīng)圖表，示出了頻率變化時所發(fā)出的聲功率值。
具體實施例方式
提出一種降低結(jié)構(gòu)剛性的鑄鋁發(fā)動機油底殼發(fā)出噪音的裝置和方法。參見圖1，示出了具有強制響應(yīng)隔音外殼的油底殼10的透視圖。
油底殼10具有內(nèi)壁12以及包括形成側(cè)壁16的多個不同尺寸的平板14。平板14振動并且發(fā)出聲音。油底殼10的平板14優(yōu)選地由鑄鋁制成。也可以使用其他適于制成油底殼的材料。
油底殼10具有形狀不定的底板18，其限定了底壁。底板18具有高底板端20和低底板端，低底板端還被定義為油底殼貯槽22。油底殼10在底板18或底壁上具有沿著側(cè)壁16的外結(jié)構(gòu)肋24。外結(jié)構(gòu)肋24提供硬度和結(jié)構(gòu)剛度，以足夠地抵抗動力傳動系的彎曲力。油底殼具有放油塞26，用于排出油底殼貯槽22收集的油。主軸承橫螺栓凸臺28和支架連接凸臺30用于固定油底殼10的結(jié)構(gòu)。
圖1中以圓點形式示出的氨基甲酸乙酯(urethane)外隔板32通過天然膠(natural adhesion)粘接在油底殼10的側(cè)壁16下部和底板18上。氨基甲酸乙酯外隔板32可在室溫下噴射到油底殼10上。氨基甲酸乙酯外隔板32耐高溫且熔點至少為華氏300°(大約攝氏149°)。優(yōu)選地該外隔板是薄層以避免增加油底殼10的重量。在優(yōu)選實施例中，外隔板由氨基甲酸乙酯組成。但是也可以使用其他適于制成外隔板的材料。
圖2是圖1所示的強制響應(yīng)隔音外殼油底殼10沿軸A的局部示意截面圖。圖2不是按比例示出的。如圖2所示，薄泡沫橡膠隔離層34插入在氨基甲酸乙酯外隔板32和油底殼10的內(nèi)壁12之間。該薄泡沫橡膠隔離層34可為獨立元件，其通過粘接、涂刷、模制或噴射方式直接連接到油底殼10的外表面36上。該薄泡沫橡膠隔離層34可覆蓋油底殼10的大部分外表面36，包括鑄鋁平板14。薄泡沫橡膠隔離層34可覆蓋或不覆蓋外結(jié)構(gòu)肋24。氨基甲酸乙酯外隔板32粘附在薄泡沫橡膠隔離層34上以及油底殼10沒有覆蓋薄泡沫橡膠隔離層34的其他表面。
油底殼10剛性連接在發(fā)動機氣缸體(未示出)上。其承受發(fā)動機發(fā)出的高噪音和振動。箭頭E指示通過油底殼連接件傳遞到油底殼10的發(fā)動機振動輸入。箭頭O指示從油底殼10輻射出的已削弱的聲音。削弱的聲音是寬頻強制響應(yīng)聲音輻射。強制響應(yīng)指一種在寬頻范圍內(nèi)輻射噪音的系統(tǒng)，其沒有主輻射頻率。由于泵入的能量，油底殼10是“強制”響應(yīng)。
油底殼10不能停止振動，但是油底殼10輻射的噪音基本上被削弱。振動隔離局部地發(fā)生在油底殼表面，而不是連接油底殼和發(fā)動機的連接處。最終結(jié)果是油底殼輻射效率顯著降低，為想要的2kHz頻率范圍或以上。
薄泡沫橡膠隔離層34和氨基甲酸乙酯外隔板32為可以連接到油底殼側(cè)壁16和底板18上的任意厚度。優(yōu)選地薄泡沫橡膠隔離層34和氨基甲酸乙酯外隔板32的厚度最優(yōu)化以削弱頻率大于2千赫。油底殼10的內(nèi)壁12的厚度為4.50mm。在優(yōu)選實施例中，氨基甲酸乙酯外隔板厚度大約為2.00mm，薄泡沫橡膠隔離層的厚度在2.00和3.00mm之間。
因此，降噪裝置包括油底殼10、與油底殼相連的泡沫橡膠隔離層34和與泡沫橡膠隔離層34相連的氨基甲酸乙酯外隔板32。由于連接移動性(interconection mobilities)的選擇差異，即由于每個部件的材料特性導(dǎo)致的不同輻射效率，在特定板位置，鑄鋁油底殼表面高頻振動的主要部分通過薄泡沫橡膠隔離層34與氨基甲酸乙酯外隔板32隔離。
通過可選擇的材料特性，即硬度計、彈性模量等、以及隔離泡沫橡膠層34和氨基甲酸乙酯外隔板32的厚度，實現(xiàn)本發(fā)明的最優(yōu)設(shè)計。
另一個優(yōu)點是氨基甲酸乙酯外隔板32不能有效地輻射高頻能量，即在高頻段其具有與鋁相比較低的輻射效率。任何通過鋁油底殼傳遞的高頻能量都不會通過氨基甲酸乙酯外隔板進一步傳遞。因此，由于基甲酸乙酯外隔板的輻射效率的優(yōu)化頻率范圍，耐高溫的氨基甲酸乙酯外隔板輻射的高頻聲音被進一步削弱。
參見附圖3，示出了本發(fā)明的頻率響應(yīng)圖表。頻率響應(yīng)是測量任何系統(tǒng)在輸入可變頻率信號時的輸出響應(yīng)。圖3示出了改進的油底殼10在可變頻率時發(fā)出聲音的功率值(power level)。x軸表示范圍在230Hz到大約8000Hz的輸入頻率(Hz)。y軸表示范圍在40到80dBA的發(fā)出聲音功率值(dBA)。
線U表示未處理的傳統(tǒng)油底殼的頻率響應(yīng)。線I表示具有連接到油底殼的薄泡沫橡膠隔離層34和連接到泡沫橡膠隔離層34的氨基甲酸乙酯外隔板32的改進的油底殼10的頻率響應(yīng)。如圖3所示，在頻率超過2000Hz時改進的油底殼10(線I)與未處理的傳統(tǒng)油底殼(線U)相比發(fā)出的噪音較小。
在結(jié)果中顯示，氨基甲酸乙酯外隔板的厚度大約為2.00mm，薄泡沫橡膠隔離層的厚度在2.00和3.00mm之間。該結(jié)果是在負載的標準工作條件下得出的，發(fā)動機的轉(zhuǎn)數(shù)為2500轉(zhuǎn)每分鐘，發(fā)動機負荷/工作負荷為124Nm。0dBA的基線相當于1pW或10-12W。
提出一種降低內(nèi)燃機噪音的方法，包括油底殼10、將薄泡沫橡膠隔離層34連接到油底殼10上，以及將氨基甲酸乙酯外隔板32連接到薄泡沫橡膠層34上。
已經(jīng)詳細說明了執(zhí)行本發(fā)明的最優(yōu)模式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，實現(xiàn)本發(fā)明的各種可選擇的設(shè)計都在權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機的降噪裝置，包括油底殼；與所述油底殼相連的隔離層；以及與所述隔離層相連的外隔板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述油底殼具有側(cè)壁，側(cè)壁包括多個尺寸不同的平板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于所述隔離層是與所述側(cè)壁的平板相連的泡沫橡膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于所述油底殼具有形狀不定的底板，其限定了底壁；以及所述油底殼的所述側(cè)壁和所述底壁具有結(jié)構(gòu)肋。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于所述油底殼的所述平板是鑄鋁的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述外隔板是氨基甲酸乙酯的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述隔離層是泡沫橡膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于所述泡沫隔離層的厚度大約在2.00和3.00mm之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述外隔板是耐高溫的，其熔點至少為華氏300°。
10.一種降低內(nèi)燃機油底殼噪音輻射的方法，包括將泡沫橡膠層連接到所述油底殼；以及將氨基甲酸乙酯層連接到所述泡沫橡膠層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括使所述油底殼具有側(cè)壁，在連接所述層之前該側(cè)壁包括多個尺寸不同的平板。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于所述平板成形在所述油底殼的側(cè)部，且所述泡沫橡膠層連接在位于所述油底殼側(cè)部的所述平板上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，還包括在不定形狀的具有側(cè)壁底壁上成形所述平板；以及在所述側(cè)壁和底壁上成形結(jié)構(gòu)肋。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于所述油底殼的所述平板是鑄鋁的。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述泡沫隔離層的厚度大約在2.00和3.00mm之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述氨基甲酸乙酯層形成外隔板，其是耐高溫的，且熔點至少為華氏300°。
17.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其特征在于所述氨基甲酸乙酯層的厚度大約為2.00mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種改進的油底殼，其充當輻射噪音降低裝置。更具體地，本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)剛性鑄鋁發(fā)動機油底殼的寬頻強制響應(yīng)聲音輻射。該改進的油底殼包括與油底殼相連的泡沫橡膠隔離層和與泡沫橡膠隔離層相連的氨基甲酸乙酯外隔板。油底殼具有側(cè)壁，側(cè)壁包括多個尺寸不同的平板。振動隔離局部地發(fā)生在油底殼表面，而不是連接油底殼和發(fā)動機的連接處。最終結(jié)果是油底殼輻射效率顯著降低，為想要的2kHz頻率范圍或以上。
文檔編號F01M11/00GK1840870SQ20061007113
公開日2006年10月4日 申請日期2006年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月1日
發(fā)明者D·T·漢納, C·A·布洛奇, K·J·維爾克納, G·L·霍爾瓦特 申請人:通用汽車環(huán)球科技動作公司