专利名称：消声构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种优选地用于汽车、发动机、变速器或汽车饰件(Fahrzeugverkleidungsteil)的消声构件,其包括平的基体，基体在至少一侧上至少局部地设有肋结构，其中，肋结构的肋形成腔并且这些腔不规则地布置在构件的至少一个区域上。
背景技术：
美国专利文件US 3，773，141教导了一种壁元件，其设有格栅结构并且在对材料的额外要求很小的情况下形成高刚性的且显著减小噪声的构件。壁元件在此通过格栅结 构特别硬地来构造，其中，肋高度加上基体厚度与基体厚度的比例大于4，并且同时腔内侧长度与肋厚度的比例在4与14之间。文件US 3，773，141意图提高刚性且由此通过加筋的设计影响构件的谐振振幅比例。通过构件加筋的策略仅仅可受限地实现噪声污染(Geraeuschemission)的减少。
发明内容
本发明目的在于这样改进一种优选地用于汽车、发动机、变速器或汽车饰件的带有权利要求I的前序部分的特征的消声构件，使得设有消声构件的系统的噪声污染被显著改变和/或减少。此外，除了有针对性的改变噪声特性，本发明的目的是实现消声构件的提高的机械保护。该目的通过权利要求I的特征来实现。本发明的有利的改进方案由从属权利要求2-15中得出。被视为本发明的核心的是，该构件具有200-1000HZ的固有频率并且腔这样不规则地来构造，使得构件的腔相对于与其邻近的腔至少局部地具有这样不同的尺寸和/或几何结构，使得从腔发出的空气噪声(Luftschall)在近场(Nahfeld)中能够相互减少和/消除，其中，构件的设有腔的表面的至少两个部分面(Teilflaeche)的对瞬态激励的响应具有0. 5至0. 85、优选地0. 6至0. 7的相关性(Korrelation)。已知的是，肋可用作部分面的界限，其具有不规则的结构并且在此由于声音的偶极源(Dipolquelle)的随机分布在近场中引起发射的空气噪声的相互减少或者消除并且因此在频率带中不允许声辐射(带阻滤波器)。对此，当构件尽管加肋还具有限定的挠性以便由此在所希望的频率带中调节振幅以对于该频率产生一定的最小声压水平、优选地在低的范围中时，是有利的。构件的限定的最小挠性由构件的固有频率在200-1000HZ的范围中的要求得出。由于不规则的腔(其形成不规则的部分面)，实现从部分面发射的空气噪声在附件场中的减少和/或消除。通过腔的根据本发明的、不同的尺寸和/或几何结构实现，频谱功率密度与邻近的腔不同。当根据本发明的构件例如利用锤子来瞬态地激励时，构件的设有腔的表面的至少两个部分面的响应具有0. 5至0. 85、优选地0. 6至0. 7的相关性。这可利用声强测量在邻近的部分面处来核查。来自声强测量的两个时间过程的相关性优选地处于上面所提及的声强界限中。该相关性被用于这两个响应信号的比较。在一优选的实施形式中，至少六分之一、优选地四分之一、特别优选地至少二分之一的腔这样不规则地来构造。通过该最小覆盖可实现腔对构件的声辐射特性的明显有效的影响。备选地或附加地，构件的设有腔的部分面不具有在几何结构和/或尺寸上相同的腔，其中，部分面具有该构件的总的设有腔的面积的至少5%的大小、优选地至少25%的大小、特别优选地该构件的总的设有腔的面积的80%的大小。在另一有利的实施方案中，腔的肋宽度小于该腔的腔底厚度，肋宽度与底部厚度优选地对应于比例I. 0:1. 2至1:20、特别优选地比例I. 0:1. 8至1:3。通过肋宽度相对于腔底厚度的该比例来确保构件的设有肋的面的最小弹性。该挠性是必须的以实现腔的所希望的声学反应。因为腔限定振荡，可实现由构件发射的噪声的消除或减少。
备选地或附加地，当肋高度加上腔底厚度与腔底厚度的比例小于4: I、优选地小于或等于3. 5: I、特别优选地小于或等于3:1时，对于最小挠性是有利的。例如可使用基体厚度作为腔底厚度。不同的尺寸和/或几何结构包括不规则分布的和/或不一样大的、带有不规则的周长几何结构的腔。通过相邻的腔的不同的设计，各个腔的噪声发射可相互抵消，使得至少所有根据本发明设计的腔的总的构件的噪声发射总和等于零或者至少显著减少。优选地，腔的几何结构和/或尺寸这样来选择，使得相邻的腔的最大发射频率消除和/或减小。备选地或附加地，至少一个第一腔在几何结构和/或尺寸上这样不同，使得没有与该第一腔邻近的腔能够通过缩放、镜像和/或旋转到第一腔上而产生和/或复制。缩放在此包括伸展或扭曲。第一腔也不能通过旋转、镜像等到邻近的腔中的一个上而复制。通过这样的不规则性促进减小噪声的效果。为了更简单地设计和制造腔，当腔的全部肋直线地延伸且优选地当全部肋与腔的毗邻的肋包围小于等于180°的角度a时，是有利的。即使肋形成用于多个腔的壁截段且肋具有跨多个腔的直线的走向，这简化腔的限定的、在近场中减小和/或消除声辐射的设计。在试验中得出在汽车技术的领域中腔结构和肋结构的以下有利的尺寸范围，尤其对于机动车制造的汽车构件、特别优选地配备有柴油机和/或混合设计的乘用车。腔的周长有利地在15mm与200mm之间、优选地在35mm至95mm之间，并且/或者腔的面积在30mm2与IOOOmm2之间、优选地在60mm2与450mm2之间，并且/或者腔的体积在250mm3与5000mm3之间、优选地在400mm3与3000mm3之间。也对于构件的腔的周长与面积比，该比例在1:1与1:10之间、优选地在1:1. 5与1:5. 5之间可被确定为有利的。如果构件是发动机的覆盖元件、油底壳、内饰件和/或发动机附件并且具有400mm、优选地750mm、特别优选地IOOOmm的最小纵向延伸时，则又存在有效的噪声减小特性。发动机的覆盖元件例如可以是配气机构壳体盖(Steuergehaeusedeckel)。此外前提还是，构件的至少一半的、优选地全部的根据本发明的腔的最大纵向延伸不超过95mm、优选地75mm、特别优选地50mm,并且/或者构件的至少一半的、优选地全部的腔的最大纵向延伸不低于3mm、优选地5mm、特别优选地IOmm,可称之为有利的设计标准。通过注意单个的或者所有的上面所提及的具体的尺寸范围，可实现在构件的近场中特别有效地作用的声音减小或声音消除。在肋结构和腔结构的有针对性的设计中已知的是，尤其三角的和五角的腔对于根据本发明的结构是有利的。优选地，构件的腔的至少一半、优选地构件的腔的至少3/4三角或五角地来构造。备选地或附加地，至少一个腔、优选地超过一半的腔由至少5个、优选地由6个或者特别优选地由7个邻近的腔围绕。为了实现构件的其余的机械要求，除了根据本发明的肋结构，在构件处布置加强筋(Versteifungsstrebe)是有利的。其还可至少部分地与肋结构一致。在此应注意的是，在加强筋之间的面具有通过根据本发明的肋结构所允许的挠性。虽然随着加强筋伴有挠性的减小，但是通过加强筋和因此对于位于加强筋之间的面积的一定的最小面积大小的相应 的间隔来确保近场噪声的减小或消除。作为打开的腔体积的机械保护，当腔的开口至少局部地利用柔性的元件、优选地柔性的薄膜来盖住时，是有利的。因此阻止灰尘或其它污物在腔内的沉积。污物、灰尘或其它成分在腔内的沉积可影响其挠性和因此噪声减小/消除效果。根据本发明的另一设计方案，构件在最终装配状态中布置在另一结构元件处，其中，通过该构件至少局部地遮盖结构元件的空腔并且肋结构在构件的最终装配状态中布置在背对空腔的侧面上。在该情况中肋和/或加强筋用作抵抗从外面机械地作用的元件(例如碎石)的牺牲肋(Opferrippe)并且其因此保护该构件。根据本发明的构件优选地至少局部地由塑料和/或复合材料来形成。例如，该构件可作为铸件、优选地作为注塑件来制造，因此可以成本有利的方式实现肋的“复杂的”结构。
根据附图中的实施示例来详细阐述本发明。其中
图I显示设有根据本发明的肋结构的油底壳的示意性的透视 图2显示图I的油底壳从斜下方的示意性的透视 图3显不图I的油底壳的不意性的底视 图4显示根据图3中的IV-IV的详细剖示 图5显示根据图3中的细节A的详细图示；
图6显示根据图5中的剖线VI-VI的示意性的剖示 图7显示根据图4中的细节C的详细图示；
图8显示设有根据本发明的肋结构的配气机构壳体盖的示意性的透视图。附图标记清单
a 6与6’之间的角度 I构件 2油底壳 3基体 4，4’ 3的侧面5肋结构
6，6’，6〃，6’〃 5 的肋 7，7，，7"腔 8，8’ 3的部分面 9轮廓线
10,10’ 7、7’、7〃 的开口 11配气机构壳体盖
12I的纵向延伸
137、7’、7〃的纵向延伸
146、6’、6〃、6’〃 的肋宽度 15，15’ 7、7’、7〃的腔底厚度 16 7、7’、7〃的底部区域
17，17’ 6、6’、6〃、6’〃 的肋高度。
具体实施例方式作为设有根据本发明的肋的构件的有利的实施方案，其在图I至7中构造为油底壳2而在图8中构造为配气机构壳体盖11。以油底壳2的形式的在图I中示出的消声构件I包括平的基体3，其以其上侧4在发动机侧取向地在下侧4’上设有指向下的肋结构5。肋结构5的肋6、6’、6’ ’、6’ ’ ’这样延伸，使得其在基体3上形成不规则的腔7、7’、7’’。肋6、6’、6’’这样相对于基体3布置且确定尺寸，即仅伴随有基体3的略微加固，使得构件I尽管有肋6、6’、6’’、6’’’还具有200-1000Hz的固有频率。腔7、7’、7’’的不规则性导致，从腔7、7’、7’’产生的空气噪声在近场中相互减小和/或消除。如果油底壳2经历瞬态的激励，则油底壳2的设有腔7、7’、7’’的至少两个部分面8、8’的响应反应具有0. 50至0. 85、优选地0. 60至0. 70的相关性。在示出的实施形式中油底壳2的腔7、7’、7’ ’的大多数(>80%)这样不规则地来构造。在附图3中几乎在油底壳2的整个下侧4’上可辨识出肋6、6’、6’ ’、6’ ’ ’的布置和腔7、7’、7’ ’的不规则的结构。不规则的腔7、7’、7’ ’在此包括超过油底壳的腔7、7’、7’ ’的一半。在油底壳2的设有腔7、7’、7’ ’的面的部分面8、8’内不布置有在几何结构和/或尺寸上相同的腔7、7’、7’ ’。部分面可包括构件I的总面积的至少5%、至少25%或者至少80%的大小。腔7、7’、7’’在几何结构和/或尺寸上这样不同地来设计，使得没有与第一腔7邻近的腔7’、7’ ’可通过缩放、旋转和/或镜像到第一腔7上来复制。肋6、6’、6’’、6’’’直线地延伸，其中，腔7、7’、7’’的肋6、6’、6’’、6’’ ’包围小于180°的角度a。此外，肋6、6’、6’’、6’’’至少部分地这样来构造，使得其形成用于多个腔
7、7’、7’’的壁截段并且肋6、6’、6’’、6’’’具有跨多个腔7、7’、7’’的直线走向。腔7、7’、7’’大多数(至少超过一半、优选地至少85%)构造为三角形、四角形或五角形并且在此由至少四个或优选地由至少五个邻近的腔7、7’、7’ ’围绕。除了肋结构5的肋6、6’、6’’、6’’’，为了油底壳2的强度提高，在油底壳2的下侧4上布置有加强筋(未示出)。在此加强筋具有比肋6、6’、6’ ’、6’ ’ ’更大的壁厚并且加固地作用到油底壳2上。然而加强筋这样彼此相间隔，使得在加强筋之间的面具有足够的弹性以在腔7、7’、7’’处实现根据本发明的声辐射或噪声减小。加强筋也可部分地与肋结构5的肋6、6’、6’’、6’’’ 一致。为了确保用于近场噪声减小的足够的弹性，肋6、6’、6’ ’、6’ ’ ’相对于基体3的设计很重要。在此，当腔7、7’、7’’的肋宽度14小于该腔7、7’、7’’的腔底厚度15时，证实为有利的。尤其地，I. 0:1. 2至1:20、特别优选地I. 0:1. 8至1:3的肋宽度14与腔底厚度15比例证实为有利的。肋6、6’、6’ ’布置在油底壳2的外侧4’处。在最终装配状态中油底壳2在下侧封闭曲轴箱(未示出)，使得肋6、6’、6’ ’、6’ ’ ’指离曲轴箱且因此朝向周围暴露地来布置。为了阻止灰尘和污物沉积到朝向周围暴露的腔7、7’、7’’中，利用柔性的元件(未示出)、优选 地柔性的薄膜封闭腔7、7’、7’’的开口 10、10’是有利的。油底壳2的纵向延伸12刚刚超过1150mm并且因此超过至少400mm的有利的最小值。构件I的腔7、7’、7’’的纵向延伸13、13’、13〃最大为95mm而最小为5mm。在用于腔7、7’、7’’的最大纵向延伸13、13’、13"的该值范围内，在近区域中噪声减小在考虑壁厚的情况下是有利的。优选地，该值范围对于构件I的全部腔7、7’、7’’是恰当的。根据本发明的近场噪声减小的另外的增强通过最大50mm而最小IOmm的用于最大纵向延伸13、13’、13〃的更窄的值范围来给出。最大的纵向延伸13、13’、13〃在此是腔7、7’、7’’内的最大长度。构件I的腔7、7’、7’’的周长与面积比处于I. 0:1. 5与1.0:5. 5的值范围中。从图2、4和6中可识别出，相邻的或者优选地大多数腔7、7’、7’ ’的肋结构5的开口 10、10’的自由端处于一平面中并且/或者相邻的或者优选地大多数腔7、7’、7’’的底部区域16、16’处于另一优选地至少局部平行于第一平面的第二平面中。肋高度17加上腔底厚度15与腔底厚度15的比例小于4: I、优选地小于或等于3.5:1. O、特别优选地小于或等于3: I。例如可使用不带肋6、6’、6’ ’的基体3的材料厚度作为腔底厚度15。在附图4中示出带有不同肋高度17、17’的肋6、6’、6’ ’、6’ ’ ’。然而肋6、6’、6’ ’、6’’’的自由端处于一平面中或者至少在一平面区域中，使得经由肋6、6’、6’’、6’’’的自由端所描述的轮廓线9具有大致持续的走向。也可识别出，带有更高的肋高度17’的肋也具有比与肋高度17相对应的腔底厚度15’更厚的腔底厚度15’。图8显示了配气机构壳体盖11，其设有根据本发明的肋结构5。由此可识别出，肋结构5从属于另外的结构条件。
权利要求
1.一种优选地用于汽车、发动机、变速器或汽车饰件的消声构件，其具有平的基体(3)，所述基体(3)在至少一侧(4，4’)上至少局部地设有肋结构(5)，其中所述肋结构(5)的肋(6，6’，6〃，6〃’)形成腔(7，7’，7〃)并且所述腔(7，7’，7〃)不规则地布置在所述构件(I)的至少一个区域上，其特征在于，所述构件(I)具有200-100HZ的固有频率并且所述腔(7，7’，7〃)这样不规则地来构造，使得所述构件(I)的腔(7，7’，7〃)相对于与其邻近的腔至少局部地具有这样不同的尺寸和/或几何结构，使得从所述腔(7，7’，7")发出的空气噪声在近场中能够相互减少和/或消除，其中，所述构件(I)的设有所述腔(7，7’，7〃)的表面的至少两个部分面(8，8’)的对瞬态激励的响应具有0.5至0.85、优选地0.6至0.7的相关性。
2.根据权利要求I或2所述的消声构件，其特征在于，腔(7)的肋宽度(14)小于所述腔(7)的腔底厚度(15)，所述肋宽度(14)与所述底部厚度(15)优选地对应于比例I. 0:1. 2至1:20、特别优选地比例1:1. 8至1:3。
3.根据前述权利要求中任一项所述的消声构件，其特征在于，腔(7，7’，7’’)的全部肋(6，6’，6〃，6〃’)直线地延伸并且优选地全部肋(6，6’，6〃，6〃’)与腔(7，7’，7’’)的毗邻的肋(6，6’，6〃，6〃’)包围小于等于180°的角度a。
4.根据前述权利要求中任一项所述的消声构件，其特征在于，所述腔(7，7’，7")的几何结构和/或尺寸这样来选择，使得所述邻近的腔(7，7’，7")的最大发射频率抵消和/或减小。
5.根据前述权利要求中任一项所述的消声构件，其特征在于，肋高度(17)加上腔底厚度(15)与腔底厚度(15)的比例小于4:1，优选地小于或等于3.5:1.0，特别优选地小于或等于3:1。
6.根据前述权利要求中任一项所述的消声构件，其特征在于，腔(7，7’，7")的周长在15mm与200mm之间，优选地在35mm与95mm之间，并且/或者腔(7，7’，7〃)的面积在30与IOOOmm2之间，优选地在60mm2与450mm2之间，并且/或者腔(7，7’，7〃)的体积在 250mm3与5000mm3之间，优选地在400mm3与3000mm3之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的消声构件，其特征在于，所述构件(I)的腔(7，7’，7〃)的周长与面积比在1:1与1:10之间，优选地在1:1. 5与1:5. 5之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的消声构件，其特征在于，所述构件的至少一半的腔(7，7’，7〃)、优选地全部的腔(7，7’，7〃)的最大纵向延伸不超过95mm、优选地75mm、特别优选地50mm，并且/或者所述构件(I)的至少一半的腔(7，7’，7〃)、优选地全部的腔(7，7’，7〃)的所最大纵向延伸不低于5mm、优选地10mm。
9.根据前述权利要求中任一项所述的消声构件，其特征在于，加强筋布置在所述构件(I)处并且这些加强筋优选地至少部分地与所述肋结构(5) —致。
10.根据前述权利要求中任一项所述的消声构件，其特征在于，所述构件(I)设有至少三角的和五角的腔(7，7’，7〃)，优选地，所述构件(I)的至少一半的腔(7，7’，7〃)、优选地所述构件(I)的至少3/4的腔(7，7’，7〃)是三角的、四角的或五角的，并且/或者至少一个腔(7，7’，7〃)由至少5个、优选地由至少6个或者特别优选地由至少7个邻近的腔(7，7’，7〃)围绕。
11.根据前述权利要求中任一项所述的消声构件，其特征在于，所述腔(7，7’，7")的开口(10，10’)至少局部地利用柔性的元件、优选地柔性的薄膜来盖住。
12.根据前述权利要求中任一项所述的消声构件，其特征在于，所述构件(I)是发动机的覆盖元件(11)、油底壳(2)、内饰件和/或发动机附件并且优选地具有400mm、优选地750mm、特别优选地IOOOmm的最小纵向延伸(12)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的消声构件，其特征在于，所述构件(I)在另一结构元件处的最终装配状态中遮盖所述结构元件的空腔并且所述肋结构(5)在所述构件(I)的最终装配状态中布置在背对所述空腔的侧面(4)上。
14.根据前述权利要求中任一项所述的消声构件，其特征在于，至少一个第一腔(7)在几何结构和/或尺寸上这样不同地来设计，使得没有与所述腔(7)邻近的腔(7’，7")能够通过缩放、镜像和/或旋转到所述第一腔(7)上而产生和/或复制。
15.根据前述权利要求中任一项所述的消声构件，其特征在于，在所述构件(I)的设有腔(7，7’，7〃)的面的部分面(8，8’)内不布置有在几何结构和/或尺寸上相同的腔(7，7’，7〃)，其中，所述部分面(8，8’)具有所述构件(I)的总的设有腔(7，7’，7〃)的面积的至少5%的大小、优选地至少25%的大小、特别优选地所述构件⑴的总的设有腔(7，7’，7〃)的面积的80%的大小。
全文摘要
本发明涉及一种优选地用于汽车、发动机、变速器或汽车饰件的消声构件，其具有平的基体，基体在至少一侧上至少局部地设有肋结构，其中，肋结构的肋形成腔并且这些腔不规则地布置在构件的至少一个区域上，其中，构件具有200-100Hz的固有频率并且腔这样不规则地来构造，使得构件的腔相对于与其邻近的腔至少局部地具有这样不同的尺寸和/或几何结构，使得从这些腔发出的空气噪声在近场中可相互减小和/或消除，其中构件的设有腔的表面的至少两个部分面的对瞬态激励的响应具有0.5至0.85、优选地0.6至0.7的相关性。
文档编号G10K11/16GK102968984SQ201210317569
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月31日 优先权日2011年9月1日
发明者C.福格尔 申请人:曼卡车和巴士股份公司