CN102007281B - 用于加工的材料和使用该材料的模制构件 - Google Patents

Abstract

提供一种用于加工的材料，该材料能够显著地提高振动抑制性能、隔声性能和吸声性能，并且能够减少产品的重量和提高产品的机械强度。还提供一种使用所述用于加工的材料的模制构件。在金属盖(1a)中，包括用于加工的材料(24)的薄板材料(6)设置有多个通孔(22)。用于加工的材料(24)本身设置有通孔(22)。当用于加工的材料(24)振动并且空气通过通孔(22)时，由于构成用于加工的材料(24)的通孔(22)的端面(32)和空气之间的摩擦而发生能量衰减。因此，声波的能量(也就是空气的振动)转变为热能并显现出吸声性能。能够显现吸声性能的频带根据尺寸形状确定，例如通孔(22)的等效孔直径(D1)、孔径比、板厚度等因素。

Description

用于加工的材料和使用该材料的模制构件

技术领域

本发明涉及一种用于加工的材料和使用该材料的模制构件，该材料适用于例如产生振动或噪声的对象，并由对该对象产生振动衰减功能或吸声功能的单独的薄板形成。 

背景技术

这种产生振动的对象的一个例子就是内燃机。热量、噪音、振动等可以从内燃机的主体或者连接到内燃机的排气系统例如排气歧管等释放到外界。为了防止振动从振动源例如内燃机主体、排气系统等不必要地释放到外界，将各种类型的盖例如隔离件(insulator)用于振动源。 

图18是下面所提到的专利文件1中描述的典型的传统排气歧管隔离件1(下文称为“隔离件”)的等轴视图。下面，参考图18介绍隔离件1 

隔离件1连接到内燃机的排气歧管并覆盖该排气歧管。隔离件1包括基本平坦的前部1a和从前部1a弯曲并向内燃机汽缸盖延伸的侧部1b。隔离件1由结合在一起的两个钢板1A和1B的组件形成，在每个狭缝2的边缘的至少一个适当位置，两个钢板中的一个钢板沿着折叠线折叠到另一个钢板上。这种折叠布置加强了两个钢板1A和1B的结合(bonding)。 

由于两个钢板1A和1B结合在一起的结构，传统的隔离件1使得由排气歧管产生的、频率为每分钟几千周期的振动不必要地释放到外界环境中，以此频率振动的高温废气在该排气歧管中通过。 

专利文件1：日本专利特许公开申请案第10-266850号(第8段至第11段，和附图1)。 

发明内容

如上所述，这种传统的隔离件具有两个钢板1A和1B结合在一起的结构，并且存在相对较重的问题。另一个问题就是隔离件1由于来自于排气歧管的振动导致平面振动，当振动频率与隔离件1的共振频率匹配时，隔离件1本身会变成噪声源。 

目前，为了减轻重量，已经尝试过生产更薄的内燃机和由更轻的合金制成的排气歧管。因此，隔离件也需要更轻并且具有更加提高的振动衰减性能。 

根据这些目的，本发明的发明人研究了一种用于实现隔离件的振动衰减功能、隔声功能和吸声功能的机构，并且获得以下所描述的本发明。 

为了解决上述问题做出的本发明的目的在于提供一种用于加工的材料，该材料能够显著地提高振动衰减性能、隔声性能和吸声性能，并且能够减轻使用这种用于加工的材料的产品和模制构件的重量，并提高该产品和模制构件的机械强度。 

本发明的用于加工的材料包括可弹性变形的单独的薄板，该薄板具有多个通孔，所述薄板具有沿第一方向形成的第一波浪形，槽和脊在该第一波浪形中重复交替地连接，所述薄板还具有沿与所述第一方向交叉的第二方向形成的第二波浪形，槽和脊在该第二波浪形中重复交替地连接。所述第一波浪形具有波浪形状，在该波浪形状中，每个脊包括从相应的槽上升的一对侧部和连接在该对侧部之间的顶部，该顶部的沿所述第一方向的顶部长度限定为比在所述一对侧部的底部之间的沿所述第一方向的开口长度更长；所述槽和所述脊中具有通孔；所述脊形成为相对于所述槽具有预定的高度；以及所述用于加工的材料能够在与所述振动产生构件相距预定的间隔的位置上连接到振动产生构件。 

本发明所述的模制构件包括：本发明所述的用于加工的材料，该用于加 工的材料根据振动产生构件形成为具有三维形状；以及振动产生构件，所述用于加工的材料以预定的间隔连接到所述振动产生构件。 

本发明所述的模制构件，其中，所述用于加工的材料的所述第一方向和所述第二方向中的一个限定为与所述三维形状的脊部交叉。 

本发明，通过使具有多个通孔的可弹性变形的单独的薄板设置为上述形状来形成根据本发明的用于加工的材料。所述槽和所述脊中具有通孔；所述脊形成为相对于所述槽具有预定的高度；以及所述用于加工的材料能够在与所述振动产生构件相距预定的间隔的位置上连接到振动产生构件。因此，可以实现下文说明的吸声功能和振动释放式降低噪音功能。 

根据本发明的用于加工的材料本身具有通孔。当所述用于加工的材料振动且空气通过所述通孔时，能量通过端面和空气之间的摩擦而衰减，其中端面是所述用于加工的材料的每个通孔的一部分。因此，声波的能量（该声波的能量即是空气的振动）转变为热能，并因此提供了吸声性能。提供吸声性能的频带基于尺寸和形状来确定，例如基于所述通孔的等效孔直径（equivalent hole diameter）、数值孔径、板的厚度等。 

根据本发明，由于脊和槽提供的加强筋加强效果，因而很容易使所述薄板以相同的相位（phase）整体地移动。可以确定的是，与不具有通孔的情况相比，在所述薄板中设置通孔降低了声音释放效率，该声音释放效率是所述用于加工的材料的振动转变成声音的能量转变效率。因此，即使根据本发明的用于加工的材料振动，也可以吸收从该用于加工的材料释放的声音。 

已知地，当薄板的平面振动在振幅和相位上部分地不同时，即当所述用于加工的材料表面上具有振动分布时，由在薄板中形成通孔而提供的振动释放式降低噪音的效果会降低。可是，在本发明设置了由位于所述用于加工的材料的表面上的脊和槽形成的凹部和凸部以及上述加强筋效果的情况下，振动分布可以减弱，从而使振动释放式降低噪音的效果显著。由于振动释放式降低噪音的效果，可以减小由所述用于加工的材料本身产生的噪音。 

在本发明中，沿二维方向具有由槽和脊形成的凹部和凸部，并且所述槽和所述脊中具有通孔。因此，通过空气层形成声共振机构，从而提供吸声性能，其中所述空气层的厚度由脊的顶表面和槽的底表面之间的距离限定。还通过由空气通过设置在脊的顶部中的通孔时的摩擦所导致的能量衰减来提供吸声性能。由通孔实现的吸声性能用于根据尺寸和形状(例如所述通孔的等效孔直径、数值孔径、板的厚度等)限定的声音共振频带附近。 

另外，本发明中，垂直入射的声音的吸声率具有两个峰值频带(peakfrequency band)，即第一频带和第二频带。两个频带中频率较低的第一峰值频带是通过由脊和所述振动产生构件之间的距离限定的空气层和形成在所述脊中的通孔的共振，以及通过由槽和所述振动产生构件之间的距离限定的空气层和形成在所述槽中的通孔的共振而产生的频带。两个频带中频率较高的第二频带是通过由所述脊和所述槽之间的距离限定的空气层和形成在所述脊中的通孔的共振产生的频带。 

由于结合这种通过能量衰减提供的吸声效果，可以适当地调整所述脊与所述振动产生构件之间的距离或者所述脊与所述槽之间的距离，从而提供适于需要降低的振动释放式噪音的频带的振动释放式噪音降低效果。 

除了上述功能/效果之外，在根据本发明的用于加工的材料中，所述第一波浪形和所述第二波浪形分别沿所述第一方向和所述第二方向形成。在所述第一波浪形中，每个脊包括从相应的槽上升的一对侧部和连接在该对侧部之间的顶部，该顶部的沿所述第一方向的顶部长度限定为比所述一对侧部的底部之间的沿所述第一方向的开口长度更长。 

因此，根据本发明，当如上所述的用于加工的材料通过挤压(pressing)等加工成具有需要形状的产品时，所述波浪形伸长或者收缩。因此，当加工 所述薄板时，所述薄板的具有可沿所述第一方向伸长的波浪形的部分被加工为明显大于平薄板的相应部分。这通过所述第一波浪形中的顶部的沿所述第一方向的顶部长度限定为比在所述一对侧部的底部之间沿所述第一方向的开口长度更长来确保。 

在所述顶部长度不长于所述开口长度的情况下，当挤压所述用于加工的材料时，所述用于加工的材料的可伸长的部分不能足够大。这就降低了产品的可加工性。因此，可能会产生裂纹或者产品可能不会形成为所需的形状。根据本发明，可以防止这种问题出现的可能性，并且可以显著地提高用于加工的材料的质量。 

由于根据本发明的用于加工的材料，沿所述第二方向的加工性明显增强。这通过所述薄板在所述第二方向上具有所述第二波浪形来确保。 

根据本发明的用于加工的材料具有第一波浪形和第二波浪形，在该第一波浪形和第二波浪形中，槽和脊重复交替地连接。也就是说，在第一波浪形和第二波浪形中，每个周期由槽和脊形成，在相邻的周期之间没有平部(flatportion)。如果具有这种平部，可能会出现麻烦，例如，平部产生具有大振幅的平面振动或者由于为平面而具有较低的机械强度。 

本发明防止这种麻烦的产生，并且因此可以明显地提高由所述用于加工的材料制成的产品的质量。 

如上所述，与平薄板相比，根据本发明的用于加工的材料在加工性方面得以显著地改进。 

根据本发明，对于薄板的材料没有限制，但是很清楚地是，当薄板由具有相对较低的延展性和韧性的铝合金等形成时，本发明的特征功能/效果能够比当薄板由具有相对较高的延展性和韧性的例如铁、不锈钢等形成时更显著地实现。 

根据本发明的用于加工的材料可以利用单独的薄板的结构实现这种功能/效果。因此，用于加工的材料可以在结构上简化并制作成较为轻质，因此可以降低成本。

本发明，当由用于加工的材料形成的模制构件由于从外部施加的振动而振动时，振动在波纹形中的槽和脊处转变为所述薄板的弹性变形。因此，从外部施加的振动的主要部分通过所述薄板本身的弹性变形转变为热能。因此，可以抑制模制构件的由用于加工的材料接收的振动所导致的振动。 

根据本发明的用于加工的材料可以利用单独的薄板的结构实现这个功能/效果。因此，用于加工的材料可以在结构上简化并制造成较为轻质，并因此可以降低成本。 

通过将所述薄板加工为具有波浪形而形成根据本发明的模制构件。因此，所述模制构件具有弯曲形状，并且所述模制构件的一个表面凸出，另一个表面凹陷。在这种情况下，在凸出的表面侧，波浪形的脊之间的间隔扩大；而在另一表面侧，波浪形的脊之间的间隔缩小。 

因此，当根据本发明的用于加工的材料的一个表面与具有小凹部和凸部的构件或具有相对柔软的表面的构件（下文中，将这种构件称为“基板（substrate）”）相接触并且用于加工的材料与基板一起弯曲时，在用于加工的材料的位于基板侧上的波浪形的脊之间的间隔减小的部分中，用于加工的材料的位于基板侧上的脊之间的间隔减小。因此，用于加工的材料和基板相互配合并固定。因此，用于加工的材料可以不用特殊措施例如粘合剂等而连接到基板。也是出于这个原因，根据本发明的模制构件的结构可以简化并紧凑。 

根据本发明，模制构件的形状和结构由加工成模制构件的用于加工的材料的形状限定。因此，根据本发明，在将所述用于加工的材料加工成模制构件之前，该用于加工的材料的形状和结构可以是任意的。因此，只要加工成 模制构件的用于加工的材料的形状和结构满足本发明所述的条件，本发明可应用到很大范围的用于加工的材料类型。 

根据本发明的模制构件包括：本发明所述的用于加工的材料，该用于加工的材料根据振动产生构件形成有三维形状；以及振动产生构件，所述用于加工的材料以预定的间隔连接到所述振动产生构件。因此，根据本发明的模制构件除了包括上述功能/效果之外，还能实现包括下文说明的效果的特殊效果。 

根据本发明，第一吸声结构由设置在具有通孔的所述模制构件主体和所述振动产生构件之间的空气层形成，并提供吸声功能。声音共振机构由形成在所述模制构件主体中的多个通孔和位于所述模制构件主体与所述分隔构件之间的后空气层（rear air lay）形成，并因此形成了第一吸声结构。 

提供吸声功能的第一吸声频带基于尺寸和形状（例如通孔的等效孔直径、数值孔径、板的厚度等）确定，还根据例如由所述模制构件主体和所述分隔构件之间的距离限定的后空气层的厚度等因素决定。 

因为这种吸声功能，当所述模制构件连接到振动源时，认定为由所述模制构件本身产生的噪声可以在该噪声产生之后由所述模制构件本身吸收，因此可以减小该噪声。 

在根据本发明的模制构件中，在二维方向上具有由本发明所述的脊和槽形成的凹部和凸部，并且所述槽和所述脊中具有通孔。因此，除了通过第一吸声结构在第一吸声频带上提供的吸声功能之外，还形成有第二吸声结构。该第二吸声结构根据空气层的厚度以及尺寸和形状（例如脊的表面中的气体通道的等效孔直径、数值孔径、板的厚度等）确定，其中所述空气层的厚度通过脊的顶表面和槽的底表面之间的距离限定。在声音共振频带附近提供吸声功能，该声音共振频带是由上述尺寸和形状等限定的第二声吸收频带。 

第一吸声频带和第二吸声频带不同，因为限定这些频带的上述尺寸、形状等方面互不相同。因此，对于传统的平板与空气层结合的结构，或者对于柔缓（mild）的凹凸结构，也就是说，对于凸部的顶部长度短于凹部的开口长度的凹凸结构，只能在单独的频带附近提供吸声特性。通过对比，根据本发明，如上所述，即使使用单独的模制构件主体也可以在互不相同的频带附近提供吸声功能。因此，可以通过简单的结构在较宽的频带上实现吸声特性。 

正因为这种吸声功能，当模制构件连接到振动源时，认定为由模制构件本身产生的噪声可以在该噪声产生之后由模制构件本身吸收，因此可以降低该噪声。正因为这种结合的吸声效果，由用于加工的材料本身产生的振动或噪声可以在该振动或噪声产生之后被吸收，因此可以降低该振动或噪声。 

根据本发明，由于脊和槽提供的加强筋加强效果，很容易使所述薄板以相同的相位整体地移动。可以确定的是，与不带有气体通道的情况相比，在薄板中设置气体通道会降低声音释放效率，该声音释放效率是将用于加工的材料的振动转变成声音的能量转变效率。因此，即使根据本发明的用于加工的材料振动，也可以降低从该用于加工的材料释放的声音的振幅。 

已知地，当所述薄板的平面振动在振幅和/或相位上部分地不同时，即当在用于加工的材料的表面上具有振动分布时，由在薄板中形成气体通道而提供的振动释放式降低噪音效果会减弱。可是，在本发明设置了由位于所述用于加工的材料的表面上的脊和槽形成的凹部和凸部以及上述加强筋效果的情况下，振动分布可以减弱，从而使振动释放式降低噪音效果显著。由于振动释放式降低噪音效果，可以减小由用于加工的材料本身产生的噪音。 

本发明，所述用于加工的材料的所述第一方向和所述第二方向中的一个限定为与所述三维形状的脊部交叉。因此，除上述功能/效果之外，根据本发明的模制构件还能实现包括下文说明的效果的特殊效果。 

具体地，当用于加工的材料用于形成可以抑制振动源产生的噪声的模制构件时，由用于加工的材料形成的模制构件由于从振动源传递的振动而振动。当模制构件振动时，模制构件的位于脊部(产品的形状沿该脊部弯曲)的两侧上的部分发生类似于颤动的振动。当发生这种振动时，由于反复弯曲会导致产品的脊部附近发生金属疲劳，并且容易产生裂纹。 

根据本发明，将要加工成产品的所述用于加工的材料分别在第一方向和第二方向上具有波浪形。例如，所述第一方向限定为与所述产品的脊部交叉，优选地所述第一方向垂直于所述产品的脊部。因此，所述波浪形用作脊部周围的振动的加强筋。因此，可以抑制产品的振动，并且可以防止产品中裂纹的产生。因此，可以显著地提高产品的质量。 

附图说明

图1是本发明实施例1中的金属盖1与排气歧管连接的状态的主视图； 

图2是沿图1中的X2-X2线截取的截面图； 

图3是金属盖1的放大主视图； 

图4是沿图3中的X4-X4线截取的截面图； 

图5是沿图3中的X5-X5线截取的截面图； 

图6是沿图3中的X6-X6线截取的截面图； 

图7是沿图1中的X7-X7线截取的简化截面图； 

图8是为了解释本发明特征的等轴视图； 

图9是为了解释金属盖1的伸长和收缩功能的截面图； 

图10是用于解释金属盖1的振动衰减功能的图表； 

图11是显示金属盖1的损失系数的图表； 

图12是显示金属盖1的损失系数随温度改变的图表； 

图13是本发明的实施例2中的金属板6的等轴视图； 

图14是实施例2中金属盖1a的简化截面图； 

图15是解释实施例2的声音吸收特性的图表； 

图16是显示基于实施例2的检查装置21的结构的概念视图； 

图17是用于解释通过检查装置21获得的关于吸声特性的检查结果的图表； 

图18是传统技术的等轴视图。 

附图标记说明 

1、1a金属盖        3排气歧管 

4、5、6金属板      7、7a脊 

8、8a槽            9、9a、9b波浪形 

12平部             13凹部 

18顶部             21检查装置 

22通孔             23凹部 

24用于加工的材料   26空气层 

32端面             45层叠部 

46凹部             A1第一方向 

A2第二方向         D1开口直径 

具体实施方式

本发明可以以例如可连接到内燃机的排气歧管等的排气歧管盖的方式来实施，以防止振动或噪声不必要地释放到外界。 

实施例1 

本发明的实施例1将会参照图1至图12进行描述。 

图1是本实施例中的金属盖1与排气歧管3连接的状态的主视图，图2是沿图1中的X2-X2线截取的截面图。图3是金属盖1的放大主视图。图4是沿图3中的X4-X4线截取的截面图，图5是沿图3中的X5-X5线截取的截面图。图6是沿图3中的X6-X6线截取的截面图。图7是沿图1中的X7-X7线截取的简化截面图。图8显示了本实施例的特征。图9是用于解释本实施例的功能的截面图。图10是用于解释本实施例的振动衰减性能的图表。图11是显示本实施例和传统技术的振动衰减性能的图表。图12是显示损失系数随着温度改变的图表。 

下面，参考图1和图2概括性介绍金属盖1，该金属盖1为模制构件。在例如汽车发动机2等的内燃机的排气歧管3中，燃烧废气在例如600至700℃的高温下以每分钟几千周期的频率振动并通过内燃机的燃烧室。因此，并不是模制构件的排气歧管3本身也获得高温并因此变成导致高温热辐射的热源。排气歧管3也变成释放由发动机2中的燃料爆炸声、排气歧管3中的燃烧废气等运动到外界环境导致的噪声的振动源。 

在本实施例中，为了尽可能地抑制这种来自于排气歧管3的振动，作为模制构件的金属盖1具有下述结构，该金属盖1设置为能够覆盖排气歧管3。如图2所示，本实施例中的金属盖1由金属板4形成，该金属板4具有0.3mm的很小的厚度并且由比重大约为2.7的铝合金形成。如图1、图2和图7所示，金属盖1沿排气歧管3的外部形状三维地形成。金属盖1包括侧壁T1和用于连接侧壁T1的整个周向边缘的顶部T2。侧壁T1和顶部T2以钝角θ相互连接。 

在本实施例中，金属板4可以没有特殊限制地由任意的弹性可变性材料形成，例如铝箔或者铝合金箔。在变化的实施例中，金属板4可以由铝、铝合金、不锈钢或者合成树脂(例如工程塑料材料等)的薄板形成。考虑到下文说明的减轻金属板4的重量，金属板4优选为铝、铝合金、合成树脂(例 如工程塑料等)的薄板。 

在本实施例中用于金属盖1的金属板4由例如一个铝合金薄板形成。如图1至图6所示，金属板4具有下述形状。在第一方向A1上，金属板4具有波浪形9作为第一波浪形，在该第一波浪形中，脊(ridge)7和槽(trough)8交替地连接多次。在与第一方向A1相交(优选垂直于第一方向A1)的第二方向上，金属板4具有相似的波浪形9a作为第二波浪形，在该第二波浪形中，脊7a和槽8a交替地连接。如图3至图5所示，每个脊7包括从相应的槽8上升的第一上升部10和第二上升部11，该第一上升部10和第二上升部11在脊7的纵向方向上交替地设置。如图3至图5所示，每个槽8包括交替设置的平部12和凹部13。 

第一上升部10的每个或者一个周期包括从相应的槽8上升的一对侧壁14和15，该第一上升部10通常形成倒置的梯形，相对较平的顶部18形成侧壁14和15之间的连接端。第一上升部10向内弯曲，顶部18沿第一方向A1的顶部长度L2限定为大于第一上升部10的底部的沿第一方向A1的开口长度L10。 

相比之下，第二上升部11具有使第一上升部10基本上沿宽度方向挤压预定的程度的形状，并且该第二上升部11包括从相应的平部12上升的一对侧壁19和20，凹部23形成为侧壁19和20相互之间连接端并如图5所示向下凹。带有凹部13的第二上升部11形成为在第二方向A2上断续地连接，该第二方向A2基本上与第一方向A1垂直，具有多个脊-槽周期的波浪形9在该第一方向上延伸。 

第二上升部11向内弯曲，凹部23的沿第一方向A1的顶部长度L3限定为大于第二上升部11的底部的沿第一方向A1的开口长度L11。侧壁14和15与侧壁19和20中的每个在沿第一方向A1和第二方向A2中的至少一个方向的波浪形9、9a中形成层叠部45。层叠部45由金属板4的一部分形 成，该一部分折叠到金属板4的其余部分上。 

本实施例中的金属盖1的尺寸为例如图4和图5所示。波浪形9沿第一方向A1的脊-槽周期的长度L1、第一上升部10的顶部18的长度L2、第二上升部11的凹部23的长度L3分别为11mm、7mm和5mm。相应地，开口长度L10短于7mm的长度，开口长度L11短于5mm的长度。 

不必说，本发明的技术范围并不限于上述尺寸，并且该尺寸根据本发明使用的金属盖1的使用需要来适当地选择。金属盖1的形状如上所述，并且通过将金属板4沿排气歧管3的外部形状挤压成三维形状而形成金属盖1。 

下面，结合图8描述本实施例中的金属盖1的特征。如上所述，本实施例中的金属盖1沿排气歧管3的外部形状三维地形成。因此，如图1所示，在金属盖1中形成一个或多个脊线30，金属板4沿该脊线30弯曲。在本实施例中，金属板4和5挤压成为三维形状，使得第一方向A1作为波浪形9的纵向方向并与在下文中说明的多个脊线30中的主脊线交叉。 

主脊线30是折叠线，作为金属盖1的整体形状的特征的相对较大的弯曲沿该主脊线连续。也就是说，主脊线30是折叠线，该折叠线延伸了相对较长的距离并且基本上在形成于金属盖1中的多个大的和小的折叠线中表示出金属盖1的外部形状的特征。 

在金属盖1连接到排气歧管3的位置，排气歧管3的振动被传递，金属盖1也振动。当金属盖1因此而振动时，金属盖1的位于主脊线30两侧上的部分发生类似于颤动的振动(vibrate like fluttering)。如果使金属盖1以这种方式振动，就会在金属盖1的脊线30附近由于重复弯曲而导致金属疲劳，并且容易产生裂纹。 

通过对比，在本实施例中，具有多个脊-槽周期的波浪形9沿第一方向A1形成在金属盖1上，该第一方向A1限定为与主脊线30相交，优选地与主脊线30垂直，所以波浪形9作为脊线30周围的振动的加强筋。因此，可 以抑制金属盖1的振动，所以可以防止在金属盖1中产生裂纹。因此，可以显著地提高金属盖1的质量。 

此外，为了克服沿脊线30延伸方向产生的振动，如图4至图6所示的第二上升部11也用作加强筋并因此能够抑制所述振动，该第二上升部11断续地沿第二方向A2延伸并沿第一方向A1布置。 

在本实施例中，如图7所示，凸缘28形成在金属盖1的外周部的至少一部分中。因此，凸缘28在金属盖1振动时用作加强筋，并能使金属盖1的振动幅度减小。因此，可以抑制金属盖1中产生裂纹。 

如上所述，在本实施例中，金属盖1由金属板4形成从而具有三维形状。形成在金属板4中的波浪形9包括沿第一方向A1连接的多个脊7和槽8。每个脊7的高度沿其纵向(即第二方向A2)周期性地改变。此外，第一方向A1限定为与形成三维形状的金属盖1的主脊线30垂直地相交。 

相应地，波浪形9用作位于主脊线30的两侧上的部分的振动的加强筋。因此，抑制了金属盖1的位于主脊线30两侧上的部分因排气歧管3的振动而发生类似于颤动的振动的情况。因此，防止了在金属盖1的脊线30附近由于重复弯曲导致的金属疲劳以及容易产生裂纹的情况。 

因此，在本实施例中，可以抑制金属盖1的振动，因此可以防止金属盖1中产生裂纹。因此，可以显著地提高金属盖1的质量。 

具有多个脊-槽周期的波浪形9沿第一方向A1形成在金属盖1中，该第一方向A1限定为与作为产品的金属盖1的脊线30相交，优选地与该脊线30垂直，所以该波浪形作为脊线30周围的振动的加强筋。因此，可以抑制金属盖1的振动，所以可以防止金属盖1中产生裂纹。因此，可以显著地提高金属盖1的质量。 

图9是显示金属盖1功能的简化截面图。下面，参考图9描述金属盖1的功能。如上所述，对于本实施例中的金属盖1，层叠部45形成在金属板4 中，金属板4由可弹性变形材料形成并具有形成在该金属板4的几乎整个表面上的波浪形。 

相应地，当金属盖1由于接收振动而产生平面振动时，金属盖1例如图9所示那样操作，并且由于伸长和收缩而在金属盖1的整个表面的多个位置产生变形。宽度L4是脊7的开口46在没有变形的标准状态下的宽度。在伸长部中，开口46的宽度L4变成比宽度L4更长的伸长宽度L5。在收缩部中，开口46的宽度L4变成比宽度L4更短的收缩宽度L6。 

在这种情况下，波浪形9的多个位置中的每一个都发生变形，即伸长或收缩。因此，从外界施加到金属盖1上的振动的主要部分转换成热能。因此，可以抑制金属盖1的振动。 

当金属盖1由于所施加振动的相对较低的频率成分而整体地发生类似于颤动的振动时，脊7的开口46在没有变形的标准状态下的宽度L4在伸长部中变成比宽度L4更长的伸长宽度L5，并且在收缩部中变成比宽度L4更短的收缩宽度L6，如图9所示为例。 

层叠部45形成在金属盖1中。在长度L1、L2和L3具有上述数值的情况下，本发明的发明人沿波浪形9的弯曲测量波浪形9一个周期的长度(下文称为“周期长度”)。结果，周期长度L0大约17mm。这意味着相对于波浪形9的一个周期的长度L1可以实现大约55％的伸长(在本实施例中为11mm)。 

在本实施例中，将铝用于金属板4。与铁或不锈钢相比，铝的延展性和韧性较差，并且存在当进行挤压(尤其是深冲)时可能会产生裂纹的问题。可是，在本实施例中，金属板4相当于具有大约55％的延展性和韧性，所以可以更加容易地实现包括深冲在内的挤压。这允许例如铝等的轻金属用作金属盖1的材料，这能够减轻金属盖1的重量。这就使金属盖1的加工性能显著提高。 

当这种金属板4通过挤压等加工成作为产品的金属盖1时，层叠部45如图9所示伸长或收缩。结果，金属板4的具有在加工金属板4时可伸长的波浪形9的部分明显大于平金属板。这使金属板4明显比平金属板容易加工。对于由与例如铁、不锈钢等相比具有相对较低的延展性的铝合金形成的金属板来说，这种功能/效果更加显著。 

在本实施例中，如上所述，防止了金属盖1不合希望的变形或者断裂。因此，不需要增加用于形成金属盖1的金属板4的厚度或者为了增加金属盖1的刚度而添加加强构件或者扩大金属盖1的由排气歧管2支撑的部分从而防止金属盖1发生不合希望的变形或断裂。因此，可以在金属盖1的刚度增加时防止金属盖1由于金属盖1的重量增加而在支撑部断裂的可能性增加，或者可以在金属盖1的支撑部扩大时防止金属盖1由于热变形而断裂。对于这些原因，金属盖1的可靠性明显地提高。 

图10是用于解释金属盖1的振动衰减性能的图表。下面，除了参考上述图表之外，参考图10来描述金属盖1的振动衰减性能。为了确定本实施例中的金属盖1的振动衰减性能，本发明的发明人测量了钢板、不锈钢板、FRP板、夹心钢板和本实施例中的金属盖1在振动状态下的衰减系数。结果如图10所示。 

该测量的结果中，可以确定在图10中的以区域P表示的本实施例中的金属盖1的振动衰减系数的范围高于钢板和不锈钢板的振动衰减系数的范围，并且低于FRP(纤维增强塑料)板和夹心钢板的振动衰减系数。因此，可以确定本实施例中的金属盖1的振动衰减系数低于具有层叠了不同材料的夹心钢板或内部包括无机纤维的FRP板，但是高于通常用作内燃机盖材料的金属板或不锈钢板的振动衰减系数，所以金属盖1在振动衰减性能上比传统技术有显著地改进。 

为了确定本实施例中金属盖1的振动衰减性能，在室温下测量得到 0.5mm厚度的由镀单层铝钢板(single-layer aluminum-plated steel plate)形成的夹心钢板、0.5mm厚度的单层铝板、金属盖1和由每层具有0.3mm或0.125mm厚度的层叠型平铝板的损失系数η。 

表1 

材料	损失系数
		镀单层铝钢板	0.0112
单层铝板	0.0084
		金属盖1	0.0043

从表1和图11中可以确定，在室温下，本实施例中的金属盖1的振动衰减性能低于夹心钢板或厚度为0.5mm的铝板的振动衰减性能，但是高于层叠式铝板的振动衰减性能。 

图12是显示本实施例中金属盖1和另一种材料的损失系数η随温度的改变的测量结果的图表。进行测量的温度范围是室温至约250℃。曲线g1表示金属盖1的测量结果，曲线g2表示具有0.5mm厚度的镀铝钢板的测量结果。 

作为测量结果，可以确定本实施例的金属盖1的损失系数在大约100℃或更低的温度范围内低于镀铝钢板的损失系数，但是在超过100℃的温度范围明显高于镀铝钢板的损失系数。 

因此，当用于产生热量的振动源(例如汽车发动机)时，金属盖1能够在发动机工作时表现出良好的振动衰减性能。 

本发明不限于任何上述实施例并且包括宽范围的修改而不会脱离本发明的精神。 

特别地，形成在金属盖1的金属板4和5中的波浪形9不限于上述实施例中的形状。即使波浪形是任意的，波浪形很明显地能够通过振动而伸长或收缩，而且能够通过伸长或收缩实现振动衰减性能。 

如上所述，根据本实施例，能够提供下述效果。在本实施例中，波浪形9和9a分别在第一方向A1和第二方向A2上连续形成。因此，当由金属板4、5形成的金属盖1通过从外界施加到其上的振动而发生振动时，该振动在波浪形9和9a的槽8和8a以及脊7和7a转变为金属板4的弹性变形。因此，来自于外界的振动的主要部分通过金属板4本身的弹性变形转变为热能。因此，可以抑制金属盖1的由于金属板4接收的振动所导致的振动。 

根据本发明，当用于加工的材料应用于振动源时，由所述用于加工的材料形成的产品通过从振动源传递的振动而振动。当产品振动时，位于产品形状的弯曲部分的两侧上的部分发生类似于颤动的振动。当发生这种振动时，由于重复弯曲而在所述产品的弯曲部附近发生金属疲劳，并很容易产生裂纹。 

根据本发明，(用于加工成产品的)用于加工的材料在第一方向和第二方向上具有波浪形。在例如第一方向限定为与产品的弯曲部相交(优选地与产品的弯曲部垂直)的情况下，所述波浪形用作弯曲部周围的振动的加强筋。因此，可以抑制所述产品的振动，并且可以防止所述产品中产生裂纹。因此，可以显著地提高所述产品的质量。 

在本实施例中，当这种金属板4通过挤压等而加工为所需形状的金属盖1时，波浪形9和9a伸长或收缩。因此，金属板4的具有在加工金属板4时可伸长的波浪形9和9a的部分显然大于平金属板4的相应部分。这使本实施例中的金属板4显然比平金属板更易于加工。与由具有相对较高延展性和韧性的例如钢、不锈钢等形成的金属板4相比，对于由具有相对较低延展性和韧性的铝合金形成的金属板4来说，这种功能/效果更加显著。 

在本实施例中，金属盖1通过加工金属板4而形成，从而具有波浪形9和9a。因此，金属盖1具有弯曲形状，并且金属盖1的一个表面凸出，另一个表面凹下。在这种状态下，在凸出的表面侧上，波浪形9、9a的脊7、7a 之间的间隔扩大；而在另一个表面侧上，波浪形9、9a的脊7、7a之间的间隔缩短。 

因此，当本实施例中的金属板4的一个表面(例如，在图4和图5中的底表面)与具有小的凹凸部的构件或者具有相对柔软表面的构件(下文中将这种构件称为“基板”；未图示)接触时，并且当金属板4与基板一起弯曲时，在金属板4的位于基板侧上的波浪形9、9a的脊7、7a之间的间隔减小的部分中，金属板4的在所述基板侧上的脊7、7a之间的间隔减小。因此，金属板4和基板相互配合并固定。 

因此，金属板4可以连接到基板上而无需使用特殊措施例如粘合剂等。也是出于这个原因，本实施例中的金属盖1的结构可以简化并紧凑。 

在本实施例中，金属盖1的形状和结构限定为加工成盖1的金属板4的形状。因此，在本实施例中，在将金属板4加工成金属盖1之前，金属板4的形状和结构是任意的。因此，只要加工成金属盖1的金属板4的形状和结构满足本实施例限定的条件，本实施例可以应用多种类型的用于加工的材料。 

实施例2 

下面，除了参考上述附图之外，参考图13至图17描述本发明的实施例2。图13是金属板6的等轴视图，该金属板6是本实施例中的金属盖1a的材料。图14是金属盖1a的简化截面图，在本实施例中该金属盖1a是模制构件。图15是用于解释本实施例中的吸声特性的图表。图16是显示基于本实施例的检查装置(examination device)21的结构的概念视图(conceptualview)。图17是用于解释由检查装置21对吸声特性实施检查的结果的图表。 

本实施例的金属盖1a类似于实施例1中的金属盖，并且相应的元件使用相同的参考标记。本实施例的一个特征在于，在金属板6中形成的多个通 孔22，该金属板6是具有t0厚度并用于形成盖1的平铝薄板。通孔22的形成为使得空气可以沿板厚度方向(图13中的上下方向)穿过金属板6移动。例如，通孔22具有如图13所示的圆柱形截面，但是并不限于此，并且通孔22可以具有矩形狭缝(rectangular slit)或者其他形状。在本实施例中，厚度t0为例如0.15mm。通孔22具有直径为例如D1＝0.5mm和数值孔径(numericalaperture)为例如0.1％的开口。 

根据本发明的发明人所进行的检查和实验，当输入到金属盖1a中的声音作为压缩波(compressive wave)通过通孔22时，每个通孔22的开口直径D1对将由通孔22周缘和空气的摩擦产生的振动能量转变为热能的功能和通过空气流的压力损失使能量衰减的功能具有很大的影响。 

作为本发明的发明人所进行的检查和实验的结果，可以发现，实现由通过通孔22的空气的压力损失产生的能量衰减功能的开口直径D1为3mm或更小为宜。其原因是，可以确定，当开口直径D1大于3mm时，空气通过时的压力损失明显地减小到显著低于与垂直入射到金属板6(＝0.3)的吸声率相关的阈值。还可以确定的是，当通孔22的开口直径为1mm或更小时，通过通孔22的空气当然可以具有粘性。 

在本实施例中，如上文结合图3至图6所描述的那样，具有多个这种通孔22的金属板6在第一方向A1和第二方向A2上具有波状。在本实施例中为模制构件的金属盖1a包括：如图14所示的用于加工的材料24，该材料24由这种波状加工而获得；和后板25，该后板25是在具有预定距离为L21的空气层26夹在用于加工的材料24和后板25之间的状态下远离用于加工的材料24设置的分隔构件。 

本发明的发明人测量了在本实施例中垂直入射到金属盖1a上的吸声率随距离L21的改变。图15是显示测量结果的图表，也就是垂直入射声的频率相对于吸声率的测量结果；曲线g10、g11、g12和g13表示当距离L21分 别为0mm、2mm，4mm和8mm时垂直入射声音的吸声率的改变。 

从图表中可以理解的是，在本实施例中垂直入射的声音的吸声率具有两个峰值频带(peak frequency band)，即第一频带f1(1至2kHz)和第二频带f2(3至4kHz)。在图15中，两个频带中频率较低的第一峰值频带f1是通过由脊7和后板25之间的距离L22限定的空气层和形成在脊7中的通孔22的共振，以及通过由槽8和后板25之间的距离L21限定的空气层和形成在槽8中的通孔22的共振而产生的频带。两个频带中频率较高的第二频带是通过由脊7和槽8之间的距离L23限定的空气层和形成在脊7中的通孔22的共振产生的频带。 

本发明的发明人利用图16所示的检查装置21检查具有图13所示结构并用于形成本实施例中的金属盖1a的金属板6。检查装置21包括振动器33和连接夹具(attachment jig)34。为了进行检查，金属板6连接到具有连接夹具34的振动器33，并且通过例如麦克风等安装在与振动器33相对的侧上并位于金属板6附近的声压检测工具35来测量来自金属盖1a的声音的声压水平。检测结果如图17中的图表所示。曲线g15表示本实施例中具有多个通孔22的金属盖1a的检测结果，而曲线g16表示不带有通孔22的金属盖1的检测结果。 

从图17中的图表可以理解的是，在630Hz、1250Hz和2500Hz附近的各个频带中，来自本实施例的带有通孔22的金属盖1a的声音的声压水平低于由曲线16表示的水平。因此，可以确定通孔22提供了噪声降低效果。 

本实施例中的这种金属盖1a可以实现吸声功能和下文说明的振动释放式降低噪音功能(vibration-released sound reduction function)。 

下面将介绍本实施例中的金属盖1a的功能。本实施例中的金属盖1a具有形成在金属盖1a中的通孔22。因此，当金属盖1a振动并且空气沿箭头e1的方向经过通孔22时，能量通过端面32和空气之间的摩擦而衰减，其中 端面32是用于加工的材料24的每个通孔22的一部分。 

由能量衰减提供的吸声性能是将声波能量转变为热能导致的结果，所述声波能量是空气的振动。低峰值频带f1中的吸声性能通过由脊7与后板25之间的距离L22限定的空气层和由槽8与后板25之间距离L21限定的空气层的共振导致。 

在本实施例中，在二维方向中具有由槽8和脊7形成的凹部和凸部。因此，还在声音共振频率(sound resonance frequency)附近提供了吸声性能，该吸声性能由在脊7的顶表面和槽8的底表面之间具有厚度L23的空气层的共振产生。 

由于这种吸声效果的结合，由用于加工的材料24本身产生的振动或噪声可以在产生该振动或噪声之后被吸收，因此可以降低该振动或噪声。 

在本实施例中，因为由脊7和槽8所提供的加强筋效果，所以整个金属板6很容易以相同的相位移动。可以确定的是，与没有设置通孔22的情况相比，在金属板6中设置通孔22能够降低声音释放效率(sound releasingefficiency)，该声释放效率是用于加工的材料24的振动转变成声音的能量转变效率。因此，即使本实施例中的用于加工的材料24振动，但可以减小由用于加工的材料24释放的声音的振幅。 

众所周知地，当金属板6的平面振动在振幅和/或相位上部分地不同时，也就是当用于加工的材料24的表面上存在振动分布(vibration distribution)时，由在金属板6中形成通孔22产生的振动释放式降低噪声效果会减弱。可是，在用于加工的材料24的表面上具有由脊7和槽8形成的凹部和凸部，并且提供如本实施例中的上述加强筋效果的情况下，可以减弱振动分布，从而使振动释放式降低噪声效果显著。由于振动释放式降低噪声效果，可以减少由用于加工的材料24本身产生的噪声。 

在本实施例中，当由用于加工的材料24形成的金属盖1a通过来自外界 的振动而振动时，这种振动在波浪形9的槽8和脊7中转变为金属板6的弹性变形。因此，从外界施加的振动的主要部分通过金属板6本身的弹性形变转变为热能。因此，可以抑制金属盖1a的由于用于加工的材料24接收的振动所导致的振动。 

在本实施例中，可以通过适当地调节通孔22的开口直径D1、数值孔径、厚度t0，和脊7与后板25或槽8之间的距离而获得对(需要降低声音的)频带的振动释放式降低噪声效果。 

在本实施例中用于形成金属盖1a的金属板6的材料和通孔22的形状不限于本实施例中的材料和形状，使用其他材料的情况也包含在本发明的范围之内。 

Claims (3)

1.一种用于加工的材料，该材料包括可弹性变形的单独的薄板，该薄板具有多个通孔，所述薄板具有沿第一方向形成的第一波浪形，槽和脊在该第一波浪形中重复交替地连接，所述薄板还具有沿与所述第一方向交叉的第二方向形成的第二波浪形，槽和脊在该第二波浪形中重复交替地连接，

其中：

所述第一波浪形具有波浪形状，在该波浪形状中，每个所述脊包括从相应的槽上升的一对侧部和连接在该对侧部之间的顶部，该顶部的沿所述第一方向的顶部长度限定为比在所述一对侧部的底部之间沿所述第一方向的开口长度更长；

所述槽和所述脊具有通孔；

所述脊形成为相对于所述槽具有预定的高度；以及

所述用于加工的材料能够在与振动产生构件相距预定的间隔的位置上连接到所述振动产生构件。

2.一种模制构件，该模制构件包括：

根据权利要求1所述的用于加工的材料，该用于加工的材料根据振动产生构件形成有三维形状；以及

所述振动产生构件，所述用于加工的材料以预定的间隔连接到所述振动产生构件。

3.根据权利要求2所述的模制构件，其中，所述用于加工的材料的所述第一方向和所述第二方向中的一个限定为与所述三维形状的脊部交叉。

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