CN108756635B - 一种隔音玻璃及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种隔音玻璃及汽车，以解决现有的隔音玻璃隔音效果较差的问题，该隔音玻璃的技术方案包括：相对设置的两层玻璃层，以及设置于两层玻璃层之间的弹性阻尼膜层，所述弹性阻尼膜层与所述玻璃层之间具有用于供所述弹性阻尼膜层振动的振动间隙，且所述弹性阻尼膜层的振动频率大于或等于所述玻璃层的临界吻合频率。

Description

一种隔音玻璃及汽车
技术领域
本发明涉及汽车玻璃领域，尤其是一种隔音玻璃及汽车。
背景技术
汽车的前后风挡风玻璃及侧窗玻璃的隔音性能是影响汽车车内噪声的关键因素之一。现有的汽车玻璃的厚度几乎均在2至5mm之间，根据多次试验证明，2至5mm厚度的玻璃在2khz至6kHz频率范围内都会存在一个隔音效果变差(隔声低谷)的频率区间，称为“吻合效应区”。该吻合效应主要是因为声波沿平行玻璃方向的分量与玻璃自身弯曲固有频率吻合而发生共振导致的。这种吻合效应在现有的车用普通玻璃上基本无法避免，严重影响汽车乘客的舒适性。
为了提高汽车玻璃的隔音效果，现有技术中存在一种夹层隔音玻璃，该夹层隔音玻璃包括两层普通玻璃层以及粘接在两层普通玻璃层之间的阻尼层，利用阻尼抑制吻合效应发生时玻璃的振动，从而在一定程度上提升了玻璃在吻合效应区间的隔声性能。这种夹层隔音玻璃的缺陷在于，在2kHz以上的频率区间，阻尼层的抑振效果仍然较差，导致隔音效果仍然不好。
发明内容
本发明的目的是提供一种隔音玻璃及汽车，以解决现有的隔音玻璃隔音效果较差的问题。
为实现上述技术目的，本发明采用的方案如下：
本发明实施例提供了一种隔音玻璃，包括相对设置的两层玻璃层，以及设置于两层玻璃层之间的弹性阻尼膜层，所述弹性阻尼膜层与所述玻璃层之间具有用于供所述弹性阻尼膜层振动的振动间隙，且所述弹性阻尼膜层的振动频率大于或等于所述玻璃层的临界吻合频率。
优选地，所述玻璃层与所述弹性阻尼膜层之间连接有刚性支撑件，所述玻璃层朝向所述弹性阻尼膜的端面与所述弹性阻尼膜朝向所述玻璃层的端面之间形成所述振动间隙。
优选地，所述弹性阻尼膜层上设有至少两排通孔，所述刚性支撑件与所述通孔一一对应，所述刚性支撑件的一端与两层所述玻璃层中的其中一层玻璃层连接，所述刚性支撑件的另一端穿过所述通孔并与两层所述玻璃层中的另一层所述玻璃层连接。
优选地，每一排所述通孔中的相邻两个通孔之间的最大距离以及相邻两排通孔之间的最大距离均为第一距离值，所述第一距离值通过公式
Figure BDA0001664089640000021
进行确定，a1为所述第一预定距离，c为空气中的声速，ρ1为所述玻璃层的密度，ρ2为所述弹性阻尼膜层的密度，E1为所述玻璃层的弹性模量，E2为所述弹性阻尼膜层的弹性模量，μ1为所述玻璃层的泊松比，μ2为所述弹性阻尼膜层的泊松比，h1为所述玻璃层的厚度，h2为所述弹性阻尼膜层的厚度。
优选地，所述弹性阻尼膜层粘接于两层所述玻璃层之间，所述玻璃层朝向所述弹性阻尼膜层的一侧端面上开设有沉孔，所述沉孔形成所述振动间隙。
优选地，所述沉孔为圆孔或方孔。
优选地，在所述沉孔为圆孔时，所述沉孔的直径小于第二预定距离，所述第二预定距离通过公式
Figure BDA0001664089640000022
进行确定，a2为所述第二预定距离，c为空气中的声速，ρ1为所述玻璃层的密度，ρ2为所述弹性阻尼膜层的密度，E1为所述玻璃层的弹性模量，E2为所述弹性阻尼膜层的弹性模量，μ1为所述玻璃层的泊松比，μ2为所述弹性阻尼膜层的泊松比，h1为所述玻璃层的厚度，h2为所述弹性阻尼膜层的厚度。
优选地，所述隔音玻璃还包括：
呈环状的边框，两层所述玻璃层卡持于所述边框内，使所述振动间隙形成为真空间隙。
根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供了一种汽车，包括上述的隔音玻璃。
本发明的有益效果在于：
由于弹性阻尼膜层与玻璃层之间形成振动间隙，使得该弹性阻尼膜层上与该振动间隙对应的局部区域可以产生振动；并且，由于该弹性阻尼膜层的振动频率大于或等于玻璃层的临界吻合频率，也即，弹性阻尼膜层上与振动间隙对应的局部区域能够随玻璃层的振动而发生反共振，玻璃层的振动被抵消或抑制，而声音将传递至弹性阻尼膜层处，传递至弹性阻尼膜层处的声音通过弹性阻尼膜层中的阻尼将声音进行吸收，使得该吻合频率区间内的声音不会从车外传递至车内，提高隔音效果，提高用户体验。
附图说明
图1为本发明实施例中玻璃层和弹性阻尼膜层通过刚性支撑件连接的结构图；
图2为本发明实施例中玻璃层和弹性阻尼膜层通过刚性支撑件连接时弹性阻尼膜层的结构图；
图3为本发明实施例中玻璃层和弹性阻尼膜层粘接的结构图；
图4为本发明实施例中玻璃层和弹性阻尼膜层粘接时玻璃层的结构图；
图5为现有技术的夹层玻璃和本发明的隔音玻璃的隔音量比较图；
附图标记说明：1—玻璃层；2—弹性阻尼膜层；11—沉孔；21—通孔；3—刚性支撑件；31—公头；32--母头。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
如图1至图4所示，本发明实施例提供了一种隔音玻璃，包括相对设置的两层玻璃层1，以及设置于两层玻璃层1之间的弹性阻尼膜层2，弹性阻尼膜层2与玻璃层1之间具有用于供弹性阻尼膜层2振动的振动间隙，且弹性阻尼膜层2的振动频率大于或等于玻璃层1的临界吻合频率。
其中，两层玻璃层1和弹性阻尼膜层2均为透明材质的材料进行制造，以保证隔音玻璃的透光性能。
通过经验公式
Figure BDA0001664089640000031
可以确定玻璃层1的临界吻合频率fc，为空气中的声速，ρ1为玻璃层1的密度，E1为玻璃层1的弹性模量，μ1为玻璃层1的泊松比，h1为玻璃层1的厚度。在确定出玻璃层1的厚度和材料后，通过上述公式计算出玻璃层1发生吻合效应的临界吻合频率。
为了提高该弹性阻尼膜层2的吸声效果，可以根据该玻璃层1的临界吻合频率的具体数值，确定该弹性阻尼膜层2的局域共振频率，使该弹性阻尼膜层2的振动频率等于或大于玻璃层1的临界吻合频率。
由于弹性阻尼膜层2与玻璃层1之间形成振动间隙，使得该弹性阻尼膜层2上与该振动间隙对应的局部区域可以产生振动；并且，由于该弹性阻尼膜层2的振动频率大于或等于玻璃层1的临界吻合频率，也即，弹性阻尼膜层2上与振动间隙对应的局部区域能够随玻璃层1的振动而发生反共振，玻璃层的振动被抵消或抑制，而声音将传递至弹性阻尼膜层处，传递至弹性阻尼膜层2处的声音通过弹性阻尼膜层2中的阻尼将声音进行吸收，使得该吻合频率区间内的声音不会从车外传递至车内，提高隔音效果，提高用户体验。
更进一步地，隔音玻璃还包括：
呈环状的边框，两层玻璃层1卡持于边框内，使所述振动间隙形成为真空间隙。
边框的设置目的在于，对该玻璃层1和弹性阻尼层进行密封处理，经过密封处理后，在玻璃层1和弹性阻尼膜层2之间的振动间隙为真空间隙，声音无法在该真空间隙内进行传递，使得声音在两侧玻璃层1之间的传递只能通过刚性支撑件3或者粘接胶介质直接或间接传递到弹性阻尼膜层2，声音通过玻璃层1和弹性阻尼膜层2之间的传递介质传递到弹性阻尼膜层2后，能够被弹性阻尼膜层2进行吸收。
其中，可以在该边框的内侧壁上开设有环形凹槽，该两层玻璃层1卡持在该环形凹槽中，并热封在该环形凹槽内。
为了保证本发明实施例中的弹性阻尼膜层2能够随着玻璃层1的振动而振动，本发明实施例中提供了两种结构的实现方式，第一种实现方式为，玻璃层1与弹性阻尼膜层2之间连接有刚性支撑件3，玻璃层1朝向弹性阻尼膜的端面与弹性阻尼膜朝向玻璃层1的端面之间形成振动间隙。在弹性阻尼膜层2和玻璃层1之间设置刚性支撑件3，使得声音能够通过该刚性支撑件3从玻璃层1传递至弹性阻尼膜层2，同时，由于刚性支撑件3的设置，使得玻璃层1与弹性阻尼膜层2之间能够形成间隙。同时，玻璃层1与弹性阻尼膜层2之间设置的支撑件为刚性支撑件3而非柔性支撑件的目的在于，将玻璃层1与弹性阻尼膜层2分隔开，保证传递声音过程中，弹性阻尼膜层2能够与该玻璃层1之间能够一直具有该振动间隙。刚性支撑件3在玻璃层1和弹性阻尼膜层2之间的安装具有两种方式，第一种方式为，两层玻璃层1和弹性阻尼膜层2之间分别设置刚性支撑件3(如钢制圆柱结构)，刚性支撑件3的一端与该玻璃层1粘接，另一端与该弹性阻尼膜层2粘接。此种实现方式下，不需要对弹性阻尼膜层2的结构进行设置，弹性阻尼膜层2为一平整的板状结构，便于对该弹性阻尼膜层2的生产制造。
如图1和图2，刚性支撑件3在玻璃层1和弹性阻尼膜层2之间的第二种安装方式为：在弹性阻尼膜层2上设有至少两排通孔21，刚性支撑件3与通孔21一一对应，刚性支撑件3的一端与两层玻璃层1中的其中一层玻璃层1连接，刚性支撑件3的另一端穿过通孔21并与两层玻璃层1中的另一层玻璃层1连接。在此种实现方式下，如图2所示，至少两排通孔21形成一正方形结构。如图1，该刚性支撑件3由公头31和母头32组成，在装配时，公头31的一端与其中一层玻璃层1粘接，公头31的另一端穿过通孔21后与母头32的一端配合，母头32的另一端与另外一层玻璃层1粘接。
其中，每一排通孔21中至少设置有2个通孔21，可以根据具体需要，对通孔21的面积和数量进行设置。
为了提高本发明实施例中对声音的吸收效果，本发明实施例中对于每一横排通孔21中的相邻两个通孔21之间的最大距离以及相邻两排通孔21之间的最大距离进行了限定，要求每一排通孔中的相邻两个通孔21之间的最大距离以及相邻两排通孔21之间的最大距离均为第一距离值，第一距离值通过公式
进行确定，a1为第一预定距离，c为空气中的声速，ρ1为玻璃层1的密度，ρ2为弹性阻尼膜层2的密度，E1为玻璃层1的弹性模量，E2为弹性阻尼膜层2的弹性模量，μ1为玻璃层1的泊松比，μ2为弹性阻尼膜层2的泊松比，h1为玻璃层1的厚度，h2为弹性阻尼膜层2的厚度。
通过将每一排通孔21中的相邻两个通孔21的最短距离和相邻两排通孔21的最短距离按照上述公式进行限定，能够使得弹性阻尼膜层2最大化的对声音进行吸收。
如图3和图4所示，本发明实施例还提供了另外一种能够形成振动空隙的方式，该实现方式具体为：将弹性阻尼膜层2粘接于两层玻璃层1之间，玻璃层1朝向弹性阻尼膜层2的一侧端面上开设有沉孔11，沉孔11所在区域形成振动间隙。
在此种实现方式下，两层玻璃层1朝向弹性阻尼膜层2的端面上均开设有沉孔11，并且，为了提高弹性阻尼膜层2的吸音效果，两个玻璃层1上开设的沉孔11一一对应。对于沉孔11的形状，本发明实施例不对齐进行限制，该沉孔11可以是圆孔，也可以是方孔(正方形、长方形、五边形或六边形均可)。考虑到应当尽量降低制造难度的要求，本发明实施例中，该沉孔11最优地设置方式为圆孔。
通过玻璃层1和弹性阻尼膜层2之间直接进行粘接的第二连接方式与刚性支撑件3连接玻璃层1和弹性阻尼膜层2的第一连接方式相比，第二连接方式形成的振动间隙面积小于第一连接方式形成的振动间隙面积，因此，需要在玻璃层1上开设较多的沉孔11。并且，为了提高弹性阻尼膜层2的吸音效果，在沉孔11为圆孔时，要求沉孔11的直径小于第二预定距离，第二预定距离通过公式
Figure BDA0001664089640000052
进行确定，a2为第二预定距离，c为空气中的声速，ρ1为玻璃层1的密度，ρ2为弹性阻尼膜层2的密度，E1为玻璃层1的弹性模量，E2为弹性阻尼膜层2的弹性模量，μ1为玻璃层1的泊松比，μ2为弹性阻尼膜层2的泊松比，h1为玻璃层1的厚度，h2为弹性阻尼膜层2的厚度。
上述的隔音玻璃，可以应用在汽车的前后挡风玻璃以及汽车侧窗玻璃上。
通过本发明上述实施例提供的隔音玻璃，通过在玻璃层1和弹性阻尼膜层2之间形成振动间隙，且弹性阻尼膜层2的振动频率大于或等于玻璃层1的临界吻合频率，使得该弹性阻尼膜层2能够跟随玻璃层1振动而振动，玻璃层的振动被抵消或抑制，而声音传递至弹性阻尼膜层2位置处，弹性阻尼膜层2能够对声音进行吸收，从而提高汽车的隔声量，提高汽车玻璃的隔音效果。
如图5所示，通过本发明实施例的隔音玻璃，能够将玻璃层1的吻合频率区间的隔声量可以提升5至10dB。
本发明实施例提供的隔音玻璃，可以应用于车辆、建筑、飞机及轮船等一切需要隔音玻璃的领域。
根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供了一种汽车，包括上述的隔音玻璃。

Claims (4)

1.一种车窗隔音玻璃，包括相对设置的两层玻璃层(1)，以及设置于两层玻璃层(1)之间的弹性阻尼膜层(2)，其特征在于，所述弹性阻尼膜层(2)与所述玻璃层(1)之间具有用于供所述弹性阻尼膜层(2)振动的振动间隙，且所述弹性阻尼膜层(2)的振动频率大于或等于所述玻璃层(1)的临界吻合频率；
所述玻璃层(1)与所述弹性阻尼膜层(2)之间连接有刚性支撑件(3)，所述玻璃层(1)朝向所述弹性阻尼膜的端面与所述弹性阻尼膜朝向所述玻璃层(1)的端面之间形成所述振动间隙；所述弹性阻尼膜层(2)上设有至少两排通孔(21)，所述刚性支撑件(3)与所述通孔(21)一一对应，所述刚性支撑件(3)的一端与两层所述玻璃层(1)中的其中一层玻璃层(1)连接，所述刚性支撑件(3)的另一端穿过所述通孔(21)并与两层所述玻璃层(1)中的另一层所述玻璃层(1)连接；
每一排所述通孔(21)中的相邻两个通孔(21)之间的最大距离以及相邻两排通孔(21)之间的最大距离均为第一距离值，所述第一距离值通过公式
Figure FDA0002226016370000011
进行确定，a1为所述第一预定距离，c为空气中的声速，ρ1为所述玻璃层(1)的密度，ρ2为所述弹性阻尼膜层(2)的密度，E1为所述玻璃层(1)的弹性模量，E2为所述弹性阻尼膜层(2)的弹性模量，μ1为所述玻璃层(1)的泊松比，μ2为所述弹性阻尼膜层(2)的泊松比，h1为所述玻璃层(1)的厚度，h2为所述弹性阻尼膜层(2)的厚度。
2.一种车窗隔音玻璃，包括相对设置的两层玻璃层(1)，以及设置于两层玻璃层(1)之间的弹性阻尼膜层(2)，其特征在于，所述弹性阻尼膜层(2)与所述玻璃层(1)之间具有用于供所述弹性阻尼膜层(2)振动的振动间隙，且所述弹性阻尼膜层(2)的振动频率大于或等于所述玻璃层(1)的临界吻合频率；
所述弹性阻尼膜层(2)粘接于两层所述玻璃层(1)之间，所述玻璃层(1)朝向所述弹性阻尼膜层(2)的一侧端面上开设有沉孔(11)，所述沉孔(11)形成所述振动间隙；所述沉孔(11)为圆孔或方孔；
在所述沉孔(11)为圆孔时，所述沉孔(11)的直径小于第二预定距离，所述第二预定距离通过公式
Figure FDA0002226016370000021
进行确定，a2为所述第二预定距离，c为空气中的声速，ρ1为所述玻璃层(1)的密度，ρ2为所述弹性阻尼膜层(2)的密度，E1为所述玻璃层(1)的弹性模量，E2为所述弹性阻尼膜层(2)的弹性模量，μ1为所述玻璃层(1)的泊松比，μ2为所述弹性阻尼膜层(2)的泊松比，h1为所述玻璃层(1)的厚度，h2为所述弹性阻尼膜层(2)的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的车窗隔音玻璃，其特征在于，所述车窗隔音玻璃还包括：
呈环状的边框，两层所述玻璃层(1)卡持于所述边框内，使所述振动间隙形成为真空间隙。
4.一种汽车，其特征在于，包括权利要求3所述的车窗隔音玻璃。
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