专利名称：声屏蔽制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于屏蔽声源的声屏蔽制品，所述制品例如可以用于机动车辆发动机。所述声屏蔽制品包括成型的热塑性元件和金属嵌入元件，例如，通过注塑固定地连接至成型的热塑性元件上的金属片。所述成型热塑性元件有一面对声源的表面。
背景技术：
相对于机械、如车辆，例如在机动车辆发动机隔室中的声音要求，通常需要隔绝(或减轻)声音的措施。例如，机动车辆发动机的进气歧管，尤其是在集气管区域是声音的发射源。由例如进气歧管产生的声能是由下面两方面造成的(i)一方面，是由外壁的变形(振动、自然共振)/结构产生的声音所造成的，(ii)另一方面是由内部噪音(通过外壁的声道)/进气歧管的空运噪音造成的。通常必需吸收或消灭这些噪音，以取得适当的噪音或声音减轻水平。例如，在机动车辆中通常使用声音屏蔽体，以便隔绝发动机和设备发出的声音、正面地干扰机动车辆的噪音发射(即减轻声音发射)。为了以最佳方式实现足够量的声音减轻，通常需要具有下列特性的组件刚性、尺寸稳定性、每单位面积的大重量、装配精度和高的自减振性。
这种组件能够用作噪音发射体(例如机动车辆发动机的进气歧管)的遮盖组件和/或用作声音的屏蔽体(例如机动车辆发动机隔室的声音屏蔽体)。
目前，厚壁金属组件，如进气歧管有时用于其中产生声音或噪音的所述用途。闭孔泡沫塑料可以用于作为减振器的塑料组件。塑料部件可以加筋以增加刚性。可以使用有或没有辅加隔离层(例如，整体泡沫塑料或沥青基隔离垫)的辅加屏蔽体。所谓的隔离垫可以胶合至组件表面上，以增加该组件壁每单位面积的比重。
此外，可以提供所谓的“吻(或接触)点”(例如在进气歧管上)，以便通过吻点彼此的支承而使振动壁加固。接触点技术的缺点包括干扰组件的内积，降低流动截面并增加构造空间。通常增加塑料组件的壁厚，以便增加单位面积的重量和组件的挺硬性。增加壁厚的缺点包括需要更多的塑料和使用更昂贵的材料。另外，增加壁厚的方法也由于塑料弹性的相对小模量而无效。筋可以任选地安装在组件壁上，但该方法通常也将遇到上述缺点。
发明内容
本发明提供一种用于声源屏蔽、特别是机动车辆发动机上声源屏蔽的声屏蔽制品，所述制品避免了已知结构的缺点并且提供了相对良好的声音屏蔽。
根据本发明，提供一种声音屏蔽制品(1)，包括(a)成型的热塑性元件(3)，所述成型热塑性元件有一面对声源(14)的表面(11)；和(b)具有基本上相对的第一(17)和第二(20)表面的嵌入元件(2)(例如具有二维形状，如片状元件)，所述嵌入元件(2)的所述第一(17)和第二(20)表面的至少之一固定地连接至所述成型的热塑性元件(3)上，所述嵌入元件(2)由金属制造，其中，所述成型的热塑性元件(3)借助将热塑性材料模塑至所述嵌入元件(2)的所述第一(17)和第二(20)表面的至少之一上而形成，由此将所述嵌入元件(2)固定地连接至所述成型的热塑性元件(3)上。
描绘本发明特性的特征由权利要求中的细节来指出，这些特征是附加的并构成了本申请的一部分。本发明的这些和其它的特征、其操作优点和由其使用所获得的特定的目的，根据其中阐明并描述本发明优选实施方案的下面的详细说明和附图将变得更易理解。
除非另有说明，所有数字或措辞，如在说明书和权利要求书中使用的、表示结构尺寸、成分数量等的那些数字或措辞，在所有场合均理解以术语“约”修饰。
在本发明的实施方案中，声音屏蔽制品为气体由其通过(在图2中由箭头14表示)的管状制品。管状声音屏蔽制品具有由面对声源(14)的成型热塑性元件(a)的表面(11)限定的内表面。管状声音屏蔽制品的内表面(11)进一步限定气体(14)由其通过的内腔或通道(4)。
在本发明另一实施方案中，管状声音屏蔽制品是用于内燃机(例如机动车辆的)的空气进气管。
在本发明的另一实施方案中，声音屏蔽制品是内燃机(例如机动车辆的)空气过滤器套管。
在本发明的另一实施方案中，声音屏蔽制品是用于内燃机(例如机动车辆的)的发动机罩。
声音屏蔽制品的金属嵌入元件可以借助两元件之间的粘接作用而固定地连接(或粘接)至成型的热塑性元件上(例如，当成型的热塑性元件的热塑性材料仅对着金属嵌入元件的第一或第二表面之一进行注塑时)。另一可供选择的方案是，或除粘接作用以外，成型的热塑性元件的热塑性材料可以至少部分地包封所述金属嵌入元件(例如，当成型的热塑性元件的热塑性材料仅对着金属嵌入元件的第一表面和至少一部分第二表面进行注塑时)。
在本发明优选的实施方案中，嵌入元件(其可以是金属片状)有多个knubs；缺口；凹口；具有边缘的穿孔；或至少两个这些特征的组合(例如knubs和具有边缘的穿孔)。借助将热塑性材料注塑至所述嵌入元件第一和第二表面至少之一上而形成成型的热塑性元件(a)，其中成型热塑性元件的一部分将起如下作用(i)包埋knubs；(ii)填充缺口；(iii)填充凹口；(iv)延伸通过穿孔的至少一部分，以致使穿孔的边缘包埋在由其延伸通过的热塑性材料中；和(v)(i)、(ii)、(iii)和(iv)至少两个的组合。在成型热塑性元件的热塑性材料和嵌入元件间的相互作用(例如包埋和/或填充)起将嵌入元件(b)固定地连接(或粘接)至成型热塑性元件(a)上的作用，并且提供具有所希望的高度尺寸稳定性的声音屏蔽制品。
在本发明特别优选的实施方案中，嵌入元件(b)有多个具有边缘的穿孔，并且成型热塑性元件(a)借助将热塑性材料注塑至所述嵌入元件的第一和第二表面至少之一上而形成。在注塑操作期间，成型热塑性元件的热塑性材料的一部分延伸通过所述嵌入元件穿孔的至少一部分。穿孔的边缘包埋在由其延伸通过的热塑性材料中，由此将嵌入元件(b)固定地连接(或粘接)至成型热塑性元件(a)上。
上面已概述的、借此可以将金属嵌入元件固定地粘接至声音屏蔽制品的成型热塑性元件上的注塑方法，进一步详述于US5,190,803中，在此将其全部内容引入作为参考。
在本发明另外的实施方案中，嵌入元件(b)可以是丝网(例如其中有许多孔或洞的筛网)。借助将热塑性材料注塑(或者挤塑涂布)至嵌入元件的第一和第二表面至少之一(优选两者)上而形成成型的热塑性元件，由此固定地将嵌入元件连接至成型的热塑性元件上。在此以及在权利要求书中使用的术语“第一和第二表面”，当应用于丝网嵌入元件时，更准确地说意指丝网嵌入元件的第一和第二侧面。
声音屏蔽制品的金属嵌入元件可以呈单一的整体结构(例如整体金属片)或多个独立的结构(例如多个金属片和/或丝网筛)。选择金属嵌入元件在成型热塑性元件中和/或其上的定位，以便提供具有希望性能的、本发明的声音屏蔽制品，所述希望的性能例如选自每单位面积增加的重量、增加的刚性、增加的减振特性及其组合。所述成型的热塑性元件的热塑性材料模塑(例如注塑、挤涂和/或喷射)至金属嵌入元件的第一和/或第二表面上。
特别是，产生了每单位面积具有希望的高重量的声音屏蔽制品，当嵌入元件由高密度金属制造时，它还将增加对空运噪音的吸收。通过声音屏蔽制品壁的声音通道因此将被大大减小。
由于金属和塑料的结合，所以获得了具有希望高的刚性的声音屏蔽制品，从而使例如由于声音屏蔽制品的自然共振所造成的、结构产生的声音放大最小化。
形成声音屏蔽制品壁的、成型热塑性元件的热塑性材料的高减振性将提供对结构产生的声音和空运的声音良好的减振。由于声音屏蔽制品的金属嵌入元件所致的单位面积的高重量和高刚性，不仅起吸收空运声音的作用而且起使结构产生的声音放大最小化的作用。根据本发明的声音屏蔽制品，例如机动车辆发动机的声音屏蔽体借助提供金属嵌入元件例如预制的片材而加强，其中金属嵌入元件整体地和/或均匀地连接至成型热塑性元件的热塑性材料上。连接优选借助本领域公认的挤涂技术或注塑而实现，如前所述。
除了将热塑性材料模塑至成型的热塑性元件的第一和/或第二表面上以外，另外还可以任选地借助螺钉、夹子、铆接、折边、胶合、本领域公认的摩擦连接手段和/或本领域公认的正锁(positivelocking)手段(这些手段通常要比模塑连接手段更为昂贵)，将嵌入元件固定地连接至成型热塑性元件上。在多壁组件如进气歧管或空气过滤器套管中，该多壁组件的外壁和/或上壁为本发明的声音屏蔽制品。
由其可以制造成型热塑性元件的、合适的塑料包括热塑性塑料和/或热塑性组合物。由其可以制造成型热塑性元件的热塑性材料的种类包括例如聚酰胺、聚链烯、聚酯、聚碳酸酯、接枝共聚物及其组合。由其可以制造成型热塑性元件的、优选的热塑性材料包括例如聚酰胺6(PA6)、聚酰胺6.6(PA6.6)、聚酰胺4.6(PA4.6)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚碳酸酯(PC，例如，双酚-A基聚碳酸酯)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物(ABS)及其组合物(例如，PC/ABS组合物)。
嵌入元件(b)可以由选自例如钢、铅、铝、黄铜、铜及其组合物或其合金的金属制造。优选的是，嵌入元件(b)由钢和/或铝制造。
在下面的实施例中，将参考附图对本发明进行更准确的描述，但是，由于其中的多种改进和变更对于本领域熟练技术人员来说是显而易见的，因此，这些例子仅仅是说明性的。
图1是具有进气管(1)的空气集气管(6)的代表性简图，所述进气管(1)带有片状金属增强材料(2)；图2是呈进气管形式的、本发明管状声音屏蔽制品的透视剖面图，所述制品有片状金属嵌入元件(2)；和图3是对于不同设计的声音屏蔽制品，显示以频率为函数对积累的噪音能作图的图表。
在图1和2中，相同的参考号表示相同的组件和结构特征。
具体实施例方式
对比例由含30％重量玻璃纤维的聚酰胺6制造4-缸奥托发动机的进气歧管，并根据现有技术，借助应用约15mm厚的整体泡沫(聚氨酯)和约3mm厚的附加声罩而进行装配，以满足隔音的声音要求。
作为另一替代方案，根据本发明的声音屏蔽制品，并参考图1和2中所述，对集气管6的上壳进行设计。在注塑机中进行生产期间，借助呈凹孔5形式的穿透注塑联接点(through-injected tie points)，将1.5mm厚的钢板2固定地连接至玻璃纤维加强的、聚酰胺6的集气管6上。由此得到了每单位面积组件壁部分较高的重量和组件壁较高的刚性。在此，声源4存在于气体流经的内部。与组件6的塑料壁3一起，钢板2构成了相对于声源4的声音屏蔽制品1。另一声源是发动机滑块(engine block)，其没在图中示出并且连接至排出管上(通过汽缸头法兰18)。节流室法兰19与节流体(未示出)连接。
与根据现有技术的不同变更方案的排列比较，按如下所述计算积累的声音辐射，所述积累的声音辐射由结构产生的声音和空运声源产生，并且通过组件6发射，所述组件6是根据本发明构成的。集气管6的设计(1)在声源区域有4.5mm的壁厚并且没有加筋。设计(2)在声源区域4有4.5mm的壁厚并且另外地装备了塑料筋条。设计(3)在声源区域4有6mm的壁厚并且没有加筋。所述设计(1，2，3)均由聚酰胺制造。
以Abaqus程序为基础进行计算，以便使单个设计最佳化。该计算表明了辐射噪音能对频率的数据。图3示出了由该计算得到的曲线。用在随后制造的样机上进行的各种测量来检验该结果。所述计算示出了对于不同的设计，由结构产生的和在被测试构形内部空运噪音所造成的辐射噪音能的数值。
根据本发明以及被描述为混合设计的集气管6的结构，具有4mm的壁厚和根据图1和2的另外嵌入的金属片2。
图3示出了所述计算得到的结果。特别是在图3所示的情况下，所发出的积累的声能最低。相当的现有技术设计只有借助明显增加壁厚才能取得类似的作用(声音/噪音减轻)，但结果是性能将较差，即检测到更高的噪音辐射。
尽管在前面说明部分已详细地描述了本发明，但应当理解的是，所述细节只是说明性的，在此，在不违背本发明的精神和范围的情况下，本领域熟练技术人员能够作出各种变更，所述范围由权利要求书限定。
权利要求
1.一种声音屏蔽制品，包括(a)成型的热塑性元件，所述成型热塑性元件有一面对声源的表面；和(b)具有基本上相对的第一和第二表面的嵌入元件，所述嵌入元件的所述第一和第二表面的至少之一固定地连接至所述成型的热塑性元件上，所述嵌入元件由金属制造，其中，所述成型的热塑性元件借助将热塑性材料模塑至所述嵌入元件的所述第一和第二表面的至少之一上而形成，由此将所述嵌入元件固定地连接至所述成型的热塑性元件上。
2.权利要求1的声音屏蔽制品，其中所述嵌入元件(b)有多个下列的至少一个knubs、缺口、凹口和具有边缘的穿孔，并且借助将热塑性材料注塑至所述嵌入元件所述第一和第二表面至少之一上而形成所述成型的热塑性元件(a)，其中所述成型热塑性元件的热塑性材料的一部分将起如下作用(i)包埋所述knubs；(ii)填充所述缺口；(iii)填充所述凹口；(iv)延伸通过所述穿孔的至少一部分，所述穿孔的边缘包埋在由其延伸通过的热塑性材料中；和(v)(i)、(ii)、(iii)和(iv)至少两个的组合，由此将所述嵌入元件(b)固定地连接至成型热塑性元件(a)上。
3.权利要求2的声音屏蔽制品，其中所述嵌入元件(b)是金属板。
4.权利要求1的声音屏蔽制品，其中，所述嵌入元件(b)有多个具有边缘的穿孔，并且所述成型热塑性元件(a)借助将热塑性材料注塑至所述嵌入元件的所述第一和第二表面至少之一上而形成，所述成型热塑性元件的热塑性材料的一部分延伸通过所述穿孔的至少一部分，所述穿孔的边缘包埋在由其延伸通过的热塑性材料中，由此将所述嵌入元件(b)固定地连接至所述成型热塑性元件(a)上。
5.如权利要求1的声音屏蔽制品，其中所述成型热塑性元件(a)的热塑性材料选自聚酰胺、聚链烯、聚酯、聚碳酸酯、接枝共聚物及其组合。
6.权利要求5的声音屏蔽制品，其中，所述成型热塑性元件(a)的热塑性材料选自聚酰胺6、聚酰胺6.6、聚酰胺4.6、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物及其组合。
7.权利要求1的声音屏蔽制品，其中所述嵌入元件(b)由选自钢、铅、铝、黄铜、铜及其组合物的金属制造。
8.权利要求1的声音屏蔽制品，其中所述声音屏蔽制品呈气体由其通过的管状，该管状声音屏蔽制品具有内表面，所述内表面由面对所述声源的所述成型热塑性元件(a)的所述表面限定。
9.权利要求8的声音屏蔽制品，其中所述管状声音屏蔽制品是用于内燃机的空气进气管。
10.权利要求9的声音屏蔽制品，其中所述内燃机是机动车辆的。
11.权利要求1的声音屏蔽制品，其中所述声音屏蔽制品是用于内燃机的空气过滤器外壳。
12.权利要求11的声音屏蔽制品，其中所述的内燃机是机动车辆的。
13.权利要求1的声音屏蔽制品，其中所述的声音屏蔽制品是用于内燃机的发动机罩。
14.权利要求13的声音屏蔽制品，其中所述的内燃机是机动车辆的。
15.权利要求1的声音屏蔽制品，其中，所述的嵌入元件(b)是丝网，并且所述成型热塑性元件借助将热塑性材料模塑至所述嵌入元件的所述第一和第二表面的至少之一上而形成，由此将所述嵌入元件固定地连接至所述成型热塑性元件上。
全文摘要
本发明披露了一种声音屏蔽制品，它包括具有固定地连接至其上的金属嵌入元件的成型热塑性元件。更准确地说，所述声音屏蔽制品(1)包括(a)具有面对声源(14)的表面(11)的成型热塑性元件(3)；和(b)具有基本相对的第一(17)和第二(20)表面的金属嵌入元件(2)，所述元件至少之一固定地连接至所述成型热塑性元件上。所述成型热塑性元件借助将热塑性材料模塑至所述嵌入元件第一和第二表面至少之一上而形成，由此将金属嵌入元件固定地连接至所述成型热塑性元件上。在本发明的实施方案中，金属嵌入元件具有多个具有边缘的穿孔，并且成型热塑性元件的热塑性材料的一部分延伸通过并包埋至少一部分所述穿孔的边缘，由此将金属嵌入元件固定地连接至所述成型热塑性元件上。本发明的声音屏蔽制品可以用作内燃机、例如机动车辆内燃机的空气进气管。
文档编号F02B77/11GK1432729SQ03100799
公开日2003年7月30日 申请日期2003年1月17日 优先权日2002年1月18日
发明者U·格罗泽尔, J·克瑙普 申请人:拜尔公司