CN1192157C - 可通风的消音单元和可通风的消音装置 - Google Patents

Abstract

可通风的消音单元和消音装置，用于汽车前部格栅和保险杠等通气正面面积和通气方向的深度不能增大的部分，能降低发动机车外噪音那样频带较宽的噪音，确保发动机室冷却用空气等的通风。具有通气部和相邻消音部的箱体型消音单元，用前后开口的消音通道形成通气部，用由隔壁板分割的不同通道长度的多个消音通道形成消音部，封闭前后方向，该多个消音通道中，至少一个设置通道延长用的隔板，用分隔板的开口部与连通消音通道连通。

Description

可通风的消音单元和可通风的消音装置

技术领域

本发明涉及例如具有能使冷却用空气通入到汽车发动机内的通气功能、以及能消除从发动机室内等处散射的噪声等的消音功能的、可通风的消音单元和可通风的消音装置。

背景技术

轿车和卡车、公共汽车等汽车噪音大体分为：驾驶员和乘坐人员感觉到的车内噪音、以及车外人感觉到的车外噪音，从提高商品性能和防止噪音公害的观点出发，分别采取各种防噪音对策。

该车外噪音根据噪音的发生源不同而大体分为发动机噪音、驱动系统噪音、排气系统噪音和轮胎噪音。并且，该发动机噪音中除发动机机身所产生的机械噪音外，还包括吸气系统噪音和冷却风机噪音。

尤其，最近以柴油发动机的怠速噪音为中心的车外噪音问题引起广泛关注。在车外噪音中，对于影响大的发动机放射音，如图14所示，采取了以下防止措施：在发动机70的侧部和下部配置具有吸音特性和隔音特性的屏蔽罩74，对从发动机缸体和机油盘等中放射的噪音进行吸收和隔离，以减少车外噪音。

但是，存在的问题是：在利用风机71把冷却用空气从前部格栅73的通风道75吹到散热器72(水箱)上的情况下，即使在发动机室72周围设置隔音罩74，仍然有很大的噪音从该前部格栅73的通风道75向车外方向放射，不能有效地降低车外噪音。

并且，在发动机70的车外噪音中成为问题的1KHz左右的频率较低、波长较长的噪音利用隔音罩74和粘在该隔音罩74上的吸音材料很难消除，所以，用该隔音罩消除不掉的噪音进行反射，该反射噪音也从该通风道75中漏出，因此，进一步增加了减少车外噪音的困难。

再者，另一方面，由于汽车发动机室周围的空间有限，加之又要求尽量减轻重量，所以，在汽车的前部格栅上需要采用一种比较轻，在通风方向上较薄，能节省空间的壁状的可通风的消音装置。

作为这种消音装置的一例，在特开平8-177456号公报中提出了一种在由隔壁分隔的空气管道周围的隔壁部分上设置了亥姆霍兹型消音器的、通风时空气阻力小的消音器。

但是，出现的问题是：在该消音器中，所用的亥姆霍兹型消音器是对单一频率的共鸣器，不能适用于宽频带，对于像发动机噪音那样包含宽带频率成分，而且在散热器周围和车辆前面具有大体均匀的声压分布的噪音，需要设置一种与多种频率相适应的消音器。

因此，必须设置一种对每个独立的空气管道共鸣频率不同的、即形状不同的亥姆霍兹共鸣器，出现的问题是：整体结构复杂，制造成本高。

并且，亥姆霍兹型共鸣频率在决定时有音速、引入孔直径、引入孔数、引入孔部的板厚、容积等许多因素牵连在一起，所以，设计很烦杂。

顺便说一下，亥姆霍兹型的共鸣频率f，在假定c为音速，d为引入孔直径，k为引入孔数，V为容积，tc为引入孔部板厚的情况下，f＝(c/2π)×SQRT(C0/V)。其中，β＝π/2，C0＝kπ(2d)²/(tc+βxd/2)。

在该亥姆霍兹型的共鸣型消音器的情况下，因为结构复杂，而且占用空间也大，所以，很难将其装入到前部格栅等需要薄型的消音装置内，而且，因为消音频率是单一频率，所以在防止宽带的发动机噪音的情况下，很难提高噪音降低效果。

并且，在用于汽车前部格栅等的情况下，不能使用注塑成形法等的模具来进行整体成形，必须把由另外工序制作的适合于对象噪音频率的消音器固定到通道的壁上。因此，使制造成本提高。

再者，作为另一种消音器本发明人在特愿平10-307169号公报中提出了如图15所示的消音装置80，即与主通路81相平行地布置一种通道断面形状一定的分支通道82，在主通道81的前后制作该分支通路82的入口侧开口部83和出口侧开口部84。

但是，该消音装置在通风方向深度足够大的情况下是有效的。但是，在以包含低频带的噪音为对象的情况下，在像汽车前部格栅那样深度有限的情况下很难适用。

并且，该消音器，其特性是能消除由消音用通道长度所决定的基本频率声波及其整数倍的频率声波。但是对于像发动机噪音那样从低频开始涉及宽频带的噪音来说，该消音器无论如何也不能充分发挥其消音效果。

发明内容

本发明正是为解决上述问题而提出的。其目的在于提供这样一种可通风的消音单元和可通风的消音装置，即能够适用于汽车前部格栅和保险杠(bumper)等通气正面面积和通气方向深度都不大的部分，能够减小像发动机车外噪音那样的频带较宽的噪音，而且能充分确保冷却空气等对发动机室的通风。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种可通风的消音单元，其由箱体形成，该箱体具有可通风的通气部、和通过分隔板与该通气部相邻接的消音部，该消音部是封闭该箱体的四周方向而被形成的，其特征在于：上述通气部由在该箱体的前方和后方开口的可通风的通气通道形成；上述消音部具有被隔壁板分割的不同通道长度的多个消音通道，该多个消音通道，至少其一个中设置通道延长用的隔板，而且所述多个消音通道利用设置在上述分隔板上的多个开口部分别与上述通气通道进行连通。

所述的可通风的消音单元，其特征在于：上述多个消音通道由两端开口的共振型消音通道构成。

所述的可通风的消音单元，其特征在于：在上述多个消音通道中，包括仅一端开口的分支型消音通道。

所述的可通风的消音单元，其特征在于：该可通风的消音单元被设置在汽车的前部格栅或保险杠的通风部分内。

所述的可通风的消音单元，其特征在于：上述多个消音通道中的一个被设定为对汽车发动机怠速运转时的噪音的基本频率的声波进行消除的通道长度。

一种可通风的消音装置，其特征是：将多个如权利要求1～3中的任一项所述的可通风的消音单元结合而形成的。

所述的可通风的消音装置，其特征在于：该可通风的消音装置被设置在汽车的前部格栅或保险杠的通风部分内。

所用的可通风的消音单元和可通风的消音装置，其构成如下：

(1)首先，可通风的消音单元，其由箱体形成，该箱体具有可通风的通气部、和通过分隔板与该通气部相邻接的消音部，该消音部是封闭该箱体的四周方向而被形成的，其特征在于：上述通气部由在该箱体的前方和后方开口的可通风的通气通道形成；上述消音部具有被隔壁板分割的不同通道长度的多个消音通道，该多个消音通道，至少其一个中设置通道延长用的隔板，而且所述多个消音通道利用设置在上述分隔板上的多个开口部分别与上述通气通道进行连通

这些消音通道的长度被设定成在作为消音对象的噪音中与要求消音的多种频率的声波进行共振，使这些声波衰减。

若采用上述构成，则设置许多个这样的消音通道，即以箱体单元形状来形成消音器，所以，能够将其布置在要求通风的通气通道上，而且，通道长度不同，即共振频率不同。因此各消音通道能够消去的音的频率将增加，从整体来看，能在很宽的频带内进行消音，所以，能大大提高噪音衰减效率。

若采用这些构成，则该箱体的消音单元，在箱体的消音部内形成多个消音通道，存在着隔壁板和通道延长用隔板，而且，该隔壁板和通道延长用隔板与箱体和分隔隔板等相结合，增加了消音单元的强度和刚性。所以能防止消音单元因受汽车振动等而发生变形和破坏。

并且，通风道的通道壁设置成大体上与通风方向相平行，所以，既不防碍通风，又能确保充分的通风功能。

(2)再者，在这种可通风的消音单元中，上述多个消音通道由两端开口的共振型消音通道构成。

若配置该两端开口的共振型消音通道，则可以具有多种共振频率fan(＝(nC)/2La1))，其中包括与通道长La1的2倍波长λa1＝2La1的声波相同的基本频率fa1(＝C/(2La1))，所以，在包括这些共振频率fan在内的宽带中，能有效地消除噪音。式中，C是音速，n是自然数，1，2，3……。

并且，消音的共振频率fan取决于通道长度，断面形状对其影响很小，所以消音通道的尺寸自由度很大，便于设计和制造。

再者，两端开口的共振型消音通道可以由通道延长用隔板进行分隔，以增加通路长度，所以能缩短消音单元的深度，能减小通风方向的厚度。

(3)或者，在该可通风的消音单元中，其构成可以是在上述多个消音通道中包括仅一端开口的分支型消音通道。

若配置这种仅一端开口的分支型消音通道，则能够具有这样一种多共振频度fbn(＝2n-1)C/(4L1))，即其中包括与通道长度Lb1的4倍的波长声波相同的基本频率fb1(＝C/(4L1)).所以在包括这些共振频率fbn在内的宽带内能有效地消除噪音。

尤其分支型消音通道，其通道长度比两端开口的共振型消音通道短，能具有更低频率的基本频率，所以对减小低频噪音有很大作用。

(4)把可通风的消音单元设置在汽车前部格栅或保险杠的通风部分内。

因为这种可通风的消音单元能制成较小的深度，所以若将其配置在深度较小的汽车前部格栅或保险杠的通风部分上，则能产生良好的效果。在此情况下也可以改变消音单元的大小和种类将其配置在前部格栅和保险杠上。

(5)上述多个消音通道中的一个按照汽车发动机怠速运转时噪音基本频率的声波消除通道长度进行设定和构成。

尤其，汽车的车外噪音在汽车停止进行怠速运转时出现的问题，所以，若根据该怠速运转时噪音的基本频率来设定消音通道长度，则能更加有效地减少车外噪音。

(6)把许多个上述可通风的消音单元结合在一起形成可通风的消音装置。

该可通风的消音单元有许多个相结合配置在一起使开口面位于相同面一侧，能进一步扩大面积。并且，这些可通风的消音单元的各消音通道的基本频率能够通过选择通道长度而适当调整，所以，能够作成范围更宽，消音性能良更好的消音装置。

该消音单元的特点是尤其深度(厚度)较小，所以，通常把上面和下面、侧壁板之间结合起来装配成消音装置，在设置部位深度有余量的情况下，也可以把后壁板和前壁板结合在一起，能组合成与各个设置部位相适应的形状，形成消音装置。

若装配成这种消音装置，则可以把几个消音单元统一进行处理，所以容易进行保管、搬运和安装作业。

(7)这种可通风的消音装置被设置在汽车的前部格栅和保险杠的通风部分上。

若把该可通风的消音装置设置在面对汽车的狭窄的发动机室的部分上的导入口、即前部格栅和保险杠的通风部分上，则该可通风的消音装置在从较低频率开始的很宽的频带内具有良好的消音效果。所以能消除向车外放射的发动机音等宽频带车外噪音在较宽范围内的频率成分，能大大降低车外噪音。

因此，该消音装置适合于安装在车辆上。并且容易确保通气性，所以，发动机的冷却用空气能够顺利地被引入到发动机室内。

附图说明

以下利用附图，详细说明本发明的实施例。

图1是表示涉及本发明的第1实施例的可通风的消音单元的模式斜视图。

图2是对图1的可通风的消音单元进行内部分解表示的斜视图。

图3是表示图1的可通风的消音单元的内部的图，(a)是侧断面图，(b)是(a)的Z1-Z1断面图，(c)是(a)的Z2-Z2断面图，(d)是(a)的Z3-Z3断面图。

图4是表示涉及本发明的第2实施例的可通风的消音单元的模式斜式图。

图5是对图4的可通风的消音单元内部进行分解表示的斜视图。

图6是对图4的可通风的消音单元内部进行表示的图，(a)是侧断面图，(b)是(a)的Z1-Z1断面图，(c)是(a)的Z2-Z2断面图，(d)是(a)的Z3-Z3断面图。

图7是表示涉及本发明的第3实施例的可通风的消音单元的模式斜视图。

图8是对图7的可通风的消音单元的内部进行分解表示的斜视图。

图9是表示图7的可通风的消音单元的内部结构的图。(a)是侧断面图，(b)是(a)的Z1-Z1的断面图，(c)是(a)的Z2-Z2断面图，(d)是(a)的Z3-Z3断面图，(e)是(a)的X1-X1断面图，(f)是(a)的X2-X2断面图。

图10是表示把可通风的消音单元结合起来而形成的可通风的消音装置的图。(a)表示横长形状的可通风的消音装置，(b)表示纵长形状的可通风的消音装置，(c)表示平面形状的可通风的消音装置。

图11是表示设置本发明的可通风的消音装置的格栅和保险杠的一例的汽车斜视图。

图12是表示把本发明的可通风的消音装置配置在汽车的格栅内的格栅部分的侧断面图。

图13是说明本发明的消音单元消音原理用的模式图。

图14是表示汽车发动机室和前部格栅的关系的模式图。

图15是表示现有技术的消音装置的图，(a)是斜视图，(b)是横断面图，(c)是侧断面图。

具体实施方式

首先，简单地说明本发明的消音单元的消音原理。

两端开口的其长度为L的管道(通道)，在管的附近，若产生音响振动，则管内将产生由共振所决定的驻波。驻波如图13所示，是能满足管的两端声压为零这一条件的声波，所以，基本振动具有L相当于波长的二分之一的频率，其整数倍的频率的声波也作为驻波而存在。

也就是说，当声波通过长度为L的两端开口的管的附近时，C/2L(C为音速)的整数倍的频率的声波因共振而被衰减，这就是本发明的两端开口的消音通道的消音原理。

另一方面，分支式消音器由一端开口另一端封闭的管子(通道)构成。该管子产生一种能满足开口端声压为零、封闭端声压最大(粒子速度为零)这一条件的驻波。

也就是说，基本频率为长度L相当于1/4波长的声波以及其奇数倍的频率的声波因共振而被衰减。

[第1实施例]

图1～图3所示的本发明的第1实施例的消音单元20，具有：箱体21、以及与该箱体21的上面21u和下面21d相平行的分隔板22。该分隔板22把箱体21分割成通气部23和消音部24。

也就是说，消音单元20由箱体21形成，该。箱相体21具有：可通风的通气部23，以及通过中间的分隔板22与上述通气部23相邻接的消音部24。

该通气部23由可通风的通气通道23c形成，其周围有箱体21的侧壁板21s、21s和上面21a，在箱体21的前方和后方有开口部23a、23b。

由于具有该通风道23c，所以能确保充分的通风功能。并且，通过调整通气部23的断面积和消音部24的断面积的比例，即可很容易地调整通气性能和消音性能的兼顾平衡。

消音部24利用前壁板21f和后壁板21b来对箱体21的前后方向进行封闭，利用隔壁板25来形成多个不同通道长度La2、Lb2的消音通道24a、24b。并且，在分隔板22上设置开口部22a～22d，作为消音通道24a、24b向通气通道23c的开口端，这样就形成了两端开口的共振型消音通道24a、24b。而且，开口部22b和开口部22c是分隔板22上的实际上互相连接的切口部。

并且，消音通道24b设有延长通路用的隔板26a、26b，使通道长度Lb2加长，使消音通道24b的共振声波基本频率降低。

该通道延长用隔板26a～26b从下面21d到达分隔板22，通道延长用的隔板26a在前方具有开口部；通道延长用的隔板26b在后方具有开口部。这样就在开口部22c和开口部22d之间形成了通道长为Lb2的消音通道24b。

利用这种结构，使该消音单元20具有通气通道23c以及两端开口的共振型消音通道24a、24b。

[第2实施例]

以下说明图4～图5的第2实施例的消音单元30，因为其通气部33的构成与第1实施例相同，所以，其说明从略，现仅对不同部分的消音部34进行说明。

图4～图6所示的本发明第2实施例的消音单元30的消音部34利用前壁板31f和后壁板31b来对箱体31的前后方向进行封闭，利用多个隔板35a、35b、35c而形成了不同通道长度La3、Lb3、Lc3的多个消音通道34a～34d。

并且，这些消音通道34a～34d通过设置在分隔板32上的开口部32a～32d而与通气通道33c相连通。这样就形成了仅一端开口的分支型消音通道34a、34b和两端开口的共振型消音通道34c、34d。

再者，在消音通道34d上设置通道延长用的隔板36a、36b，使通道长度Ld3增长，使消音通道34d的共振声波的基本频率降低。

由于采用这种结构，该消音单元20具有：通气通道33C、仅一端开口的分支型消音通道34a、34b以及两端开口的共振型消音通道34c、34d。

[第3实施例]

以下说明图7～图9的第3实施例的消音单元40。因为通气部43的构成与第1实施例相同，所以，其说明从略，仅对不同部分的消音部44进行说明。

图7～图9所示的第3实施例的消音单元40的消音部44，利用前壁板41f和后壁板41b来对箱体41前后方向的通道进行封闭，利用隔壁板45来形成不同通道长度La4、Lb4的多个消音通道44a、44b。并且，在分隔板42a上设置开口部42a～42d，作为消音通道44a、44b向通气通道43c的开口端，这样就形成了两端开口的共振型消音通道44a、44b，进而，在消音通道44b上设置通道延长用的隔板46a～46e，使通道长度Lb4增长，使消音通道44b的共振声波的基本频率降低。

该通道延长用的隔板46a～46e从隔壁板45到达后壁板41b，通道延长用的隔板46a、46b、46c在下方具有开口部；通道延长用的隔板46d、46e在上方有开口部。这样就在开口部42c和开口部42d之间形成了通道长度为Lb4的消音通道44b。

根据这种结构，该消音单元40具有通气道43c和两端开口的共振型消音通道44a、44b。

[其他]

以上说明的消音单元20、30、40的大小由各自的消音对象的噪音特性来决定。在适用于前部格栅的情况下，通气通道的高度与格栅开口部的高度一致。

并且，在1KHz频率下共振的两端开口的共振型消音通道的通道长度，在假定音速为340米/秒的情况下，为170mm，

并且，通气部13、23、33、43和消音部14、24、34、44的大小的比例由通风量和消音性能的平衡来决定。在例示的图1～图9中大小是一样的，但并非仅限于此。

再者，这些消音单元可以用合成树脂和轻金属等多种材料制成。并且，考虑到吸音效率和通风效果等，也可以安装聚氨酯、玻璃纤维等吸音材料。

在安装该吸音材料的情况下，因为吸音材料对于比消音通道的消音频率更高的频率有吸音效果，所以能在更宽的频带内进行消音。

而且，为了便于理解，用箭头A来表示通风方向，但也可以按照与该箭头A相反的方向进行通风。即安装时没有方向性。

再者，因为消音单元形成了箱状，所以也可以单独使用，目前大量生产许多种消音单元，可以根据消音对象的噪音特性和设置部位，适当地选择配置不同种类和数量的消音单元。所以能非常有效地进行消音。

[消音装置]

通过对这些消音单元进行结合，可以形成大面积的可通风的消音装置。这些消音装置2A、2B、2C如图10所示，在消音单元20的侧壁板21S之间进行连结，或者对上下面21u、21d进行连结，形成与设置部位相适合的纵长形状、横长形状或平面形状。而且，图13的示例是对图4的消音单元20进行结合。但并非仅限于该消音单元20，也可以采用消音单元30、40，也可以把各种消音单元组合成消音装置。

若把消音单元20、30、40组合成消音装置2A、2B、2C，则可对许多消音单元统一进行处理，所以，容易进行保管、搬运和安装作业。

并且，汽车的前部格栅和保险杠的通风部分呈横向较长的形状，通过配置那种把许多消音单元结合而成的消音装置，能有效地减小车外噪音。

本发明的消音单元可以配置在图11的汽车10的前部格栅11和保险杠12的通风部分上。图12表示配置在前部格栅11上的例子。在该例子中，消音单元20被布置成上下两层，其通气部23被置于机罩14下面的前部格栅11的开口部。而且，通气部23被安装在消音部24的下面，以免消音部24内积存水和灰尘。

冷却风从前部格栅11的开口部引入，该冷却风通过消音单元20的通气部23而流入到散热器13内，对散热器13中的发动机冷却水等高温流体进行冷却。发动机噪音等通过前部格栅11的开口部向外部漏泄，当通过消音单元20时消音部24能有效地消除该噪音，所以车外噪音显著降低。

以上详细说明了本发明的消音单元主要用于汽车的前部格栅的通风部分的例子。但不言而喻，本发明的消音单元的适用范围并非仅限于汽车。显然，该消音单元设置在需要具有通风功能的机器和设备的空气引入口或排出口处，能减少向外部泄漏的噪音，或者设置在换气，空调装置的管道等处，能减少风机噪音。

本发明的效果：

如上所述，若采用涉及本发明的可通风的消音单元，则可产生以下效果。

(1)因为具有在侧壁板和上面形成的通风道，所以，不会影响通风，能确保充分的通风功能。并且，通过调整通气部的断面积和消音部的断面积之比例，能够很容易地调整通气性能和消音功能二者的兼顾性，能用于很多方面。

并且，如果从结构上具有仅一端开口的分支型消音通道和两端开口的共振型消音通道所形成的多个消音通道，那么就会具有多种消音基本频率，能很有效地消除范围非常广的噪音，所以，减少噪音的效果很大。

(2)通过在这些消音通道上设置通道延长用的隔板，不增大消音单元的深度即可延长消音通道的长度，降低消音频率，所以能减小消音单元的体积，减少其低频噪音。

(3)因为消音通道是由分支型消音通道和两端开口的共振型消音通道形成的，所以，消音的共振频率主要由通道长度决定，因此容易根据所需消音频率来进行设计，并且，尺寸的自由度大，设计比较简单，结构也简单。所以，能降低制造成本。

(4)在形成多个消音通道的消音部内设有多个隔壁板和通道延长用的隔板，这些隔板与箱体和分隔板相结合，所以能增加消音单元的强度和刚性，从而能防止因汽车振动等而造成消音单元的变形、损坏。

(5)该可通风的消音单元，也可以制成通风方向的厚度较薄，经过集合前后方向的厚度较薄的壁状进行配置，所以，配置在汽车前部格栅和保险杠上，能使这些部位具有消音功能。

并且，若采用把以上构成的消音单元结合起来的可通风的消音装置，则可取得以下效果。

(1)对这些结构简单能消除宽带频率器噪音的消音单元进行结合，形成消音装置，所以其制造简单，价格低廉。

(2)也可以很容易地把具有各种消音特性的不同种类的消音单元组合在一起，所以，通过该消音单元的不同组合方法，即可很容易地改变其消音特性，能提供具有良好消音性能，能消除多种噪音的消音装置。

(3)再有，通风方向的深度可以减小，而且能够高效率地把通向发动机的冷却用空气引入到发动机室内。所以，这种能通气的消音装置适用于汽车前部格栅和保险杠等处。

Claims (7)

1.一种可通风的消音单元，其由箱体形成，该箱体具有可通风的通气部、和通过分隔板与该通气部相邻接的消音部，该消音部是封闭该箱体的四周方向而被形成的，其特征在于：上述通气部由在该箱体的前方和后方开口的可通风的通气通道形成；上述消音部具有被隔壁板分割的不同通道长度的多个消音通道，该多个消音通道，至少其一个中设置通道延长用的隔板，而且所述多个消音通道利用设置在上述分隔板上的多个开口部分别与上述通气通道进行连通。

2.如权利要求1所述的可通风的消音单元，其特征在于：上述多个消音通道由两端开口的共振型消音通道构成。

3.如权利要求1所述的可通风的消音单元，其特征在于：在上述多个消音通道中，包括仅一端开口的分支型消音通道。

4.如权利要求1～3中的任一项所述的可通风的消音单元，其特征在于：该可通风的消音单元被设置在汽车的前部格栅或保险杠的通风部分内。

5.如权利要求4所述的可通风的消音单元，其特征在于：上述多个消音通道中的一个被设定为对汽车发动机怠速运转时的噪音的基本频率的声波进行消除的通道长度。

6.一种可通风的消音装置，其特征是：将多个如权利要求1～3中的任一项所述的可通风的消音单元结合而形成的。

7.如权利要求6所述的可通风的消音装置，其特征在于：该可通风的消音装置被设置在汽车的前部格栅或保险杠的通风部分内。

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