CN212447375U - 汽车舱内隔音垫 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种汽车舱内隔音垫，包括：对称式梯度阻抗底层、反射层以及阻性消声层，对称式梯度阻抗底层与车身钣金接触，对称式梯度阻抗底层与反射层接触，反射层与阻性消声层接触，阻性消声层与内饰板接触；对称式梯度阻抗底层至少包括三个子底层，至少两个子底层的声阻抗存在差值；反射层的声阻抗大于任意一个子底层的声阻抗。在本申请实施例中，通过对称式梯度阻抗底层使得噪声在两个不同声阻抗的子底层之间的界面发生反射，反射声波与入射声波进行耦合消声，实现对中低频噪声的消声，通过反射层使得噪声在车身钣金与反射层之间中进行多次反射，以实现耦合消声，通过阻性消声层进行高频消声，本隔音垫可以针对车内噪声进行宽频带降噪。

Description

汽车舱内隔音垫

技术领域

本申请实施例涉及汽车消声技术领域，尤其涉及一种汽车舱内隔音垫。

背景技术

汽车舱内噪声是影响驾驶舒适性的重要因素。为了降低车外传递到车内的噪声传递，汽车在做好密封的同时在车内布置有一定厚度的声学包，此外汽车钣金也有一定的隔声作用。

汽车声学包普遍采用发泡或者纤维材料，它是一种阻性消声器，原理为空气声穿过声学包时，引起其内部发泡颗粒或者纤维的振动，将声能转化为内能，消耗声功率。但是，这种隔声原理也有一定的局限性，即对于高频噪声效果显著，对于低频噪声作用甚微。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例所解决的技术问题之一在于提供一种汽车舱内隔音垫，用以克服上述部分或全部技术问题。

本申请实施例提供了一种汽车舱内隔音垫，包括：对称式梯度阻抗底层、反射层以及阻性消声层，对称式梯度阻抗底层的第一表面与车身钣金接触，对称式梯度阻抗底层的第二表面与反射层的第一表面接触，反射层的第二表面与阻性消声层的第一表面接触，阻性消声层的第二表面与内饰板接触；

对称式梯度阻抗底层至少包括三个子底层，至少三个子底层中的至少两个子底层的声阻抗存在差值；反射层的声阻抗大于任意一个子底层的声阻抗。

可选的，在本申请的一种实施例中，任意相邻的两个子底层的声阻抗存在差值。

可选的，在本申请的一种实施例中，子底层至少包括三种声阻抗，子底层至少为五个，任意相邻的三个子底层依据声阻抗大小梯度排列或对称排列。

可选的，在本申请的一种实施例中，子底层对称排列。

可选的，在本申请的一种实施例中，与反射层接触的子底层的声阻抗小于等于任意一个子底层的声阻抗。

可选的，在本申请的一种实施例中，子底层由树脂以及金属颗粒构成，子底层通过改变树脂的密度，和/或金属颗粒的密度来改变其声阻抗。

可选的，在本申请的一种实施例中，反射层由玻璃纤维或金属构成。

可选的，在本申请的一种实施例中，阻性消声层由纤维棉或发泡材料构成。

本申请实施例中所提供的汽车舱内隔音垫，包括：对称式梯度阻抗底层、反射层以及阻性消声层，对称式梯度阻抗底层的第一表面与车身钣金接触，对称式梯度阻抗底层的第二表面与反射层的第一表面接触，反射层的第二表面与阻性消声层的第一表面接触，阻性消声层的第二表面与内饰板接触；对称式梯度阻抗底层至少包括三个子底层，至少两个子底层的声阻抗存在差值；反射层的声阻抗大于任意一个子底层的声阻抗。在本申请实施例中，车辆产生的噪声或者来自外界的噪音，依次通过车身钣金、对称式梯度阻抗底层、反射层、阻性消声层以及内饰板，最后传递到汽车舱内，在噪声传递过程中，由于对称式梯度阻抗底层具有多个不同声阻抗的子底层，使得噪声在通过对称式梯度阻抗底层的过程中，在两个不同声阻抗的子底层之间的界面发生反射，反射声波与入射声波进行耦合消声，使得噪声的透射声波功率降低，提高传递损失，尤其实现对中低频噪声的消声，再通过反射层对噪声进行反射，使得噪声在车身钣金与反射层之间中进行多次反射，以实现进一步耦合消声，最后通过阻性消声层进行再一次高频消声，使得本申请实施例提供的汽车舱内隔音垫可以针对车内噪声进行宽频带降噪。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比值绘制的。附图中：

图1为本申请实施例提供的汽车舱内隔音垫的示意性结构图；

图2A～图2B为本申请实施例提供的对称式梯度阻抗底层的示意性结构图；

图3A～图3C为本申请实施例提供的对称式梯度阻抗底层的示意性结构图；

图4为本申请实施例提供的对称式梯度阻抗底层的声波传播示意图；

图5为本申请实施例提供的对称式梯度阻抗底层的声波传播示意图；

图6为本申请实施例提供的汽车舱内隔音垫的声波传播示意图；

图7为本申请实施例提供的汽车舱内隔音垫的声波传播示意图；

附图中标记分别表示：

1、对称式梯度阻抗底层，11、第一子底层，12、第二子底层，13、第三子底层，2、反射层，3、阻性消声层，4、车身钣金。

具体实施方式

在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

下面结合本申请实施例附图进一步说明本申请实施例具体实现。

实施例一

如图1所示，图1为本申请实施例提供的汽车舱内隔音垫的示意性结构图，本申请实施例一提供一种汽车舱内隔音垫，包括：对称式梯度阻抗底层1、反射层2以及阻性消声层3，对称式梯度阻抗底层1的第一表面与车身钣金4 接触，对称式梯度阻抗底层1的第二表面与反射层2的第一表面接触，反射层 2的第二表面与阻性消声层3的第一表面接触，阻性消声层3的第二表面与内饰板接触；对称式梯度阻抗底层1至少包括三个子底层，至少三个子底层中的至少两个子底层的声阻抗存在差值；反射层2的声阻抗大于任意一个子底层的声阻抗。

例如，在管道声学中普遍采用的抗性消声器可以有效抑制低频噪声，其基本原理为局域共振机理：声音通过截面积不同的两个腔体时，由于截面积变化导致声阻抗变化，部分能量被反射向管道入口，在阻抗变化截面处入射声波与反射声波相互作用，当阻抗变化区域长度与波长满足一定关系时，管道内形成驻波，透射声波声功率降低，起到减少噪声传递的作用。在本实施例中，通过对称式梯度阻抗底层1来实现上述抗性消声器的消声功能。

其中，在本申请实施例中提供的对称式梯度底层的结构，并不局限于图 1所示的两侧对称的结构，其中“对称式”指的是，对称式梯度阻抗底层1可以具有如图3A～图3C所示的对称结构，在此基础上，还可以包含不对称的子底层。如图3A中所示，图3A为本申请实施例提供的对称式梯度阻抗底层1的示意性结构图，对称式梯度阻抗底层1可以至少包含有两个第一子底层11，一个第二子底层12，其中第二子底层12的声阻抗大于第一子底层11的声阻抗，由于采用如图3A所述的对称排列，于是如图3A所示的对称式结构具有上述抗性消声器的消声原理，可以用于中低频噪声的消声降噪。

还可以如图3B所示，图3B为本申请实施例提供的对称式梯度阻抗底层 1的示意性结构图，偶数个子底层形成的对称式结构，如图3B所示的四层子底层组成的结构，同样具有上述抗性消声器的作用。

同时还可以如图3C所示，图3C为本申请实施例提供的对称式梯度阻抗底层1的示意性结构图，由三种声阻抗、五层子底层，所形成的对称式消声结构。在这里，如图3A～图3C所示，把这样结构对称的多层子底层形成的整体结构称为子底层组，当然也不局限了图示中的结构，还可以为更多种声阻抗、层数更多的子底层组。

又例如，对称式梯度阻抗底层1中的“梯度”指的是，存在相邻的两个子底层的声阻抗的大小关系为梯度递增或者递减，如图2A与图2B所示的，图 2A～图2B为本申请实施例提供的对称式梯度阻抗底层1的示意性结构图，第一子底层11的声阻抗小于第二子底层12，第二子底层12的声阻抗小于第三子底层13，同时，“梯度”指的是，在对称式梯度阻抗底层1中包含上述“梯度”结构，并不指代对称式梯度阻抗底层1中子底层严格梯度排列，也不是处处为梯度关系，允许存在不是梯度排列的子底层存在，可以包含梯度排列，并不限制为完全梯度排列。可以看出来，在对称的子底层组中，必然有梯度结构存在，但是这并不是要求不能存在不对称的梯度结构。

在本申请实施例中，对称式梯度阻抗底层1用于实现入射声波与反射声波的耦合，使透射声波声功率降低，提高传递损失。由于存在结构对称的多个子底层组，入射声波与反射声波在上述对称结构的多个子底层组的传播过程所经过的子底层完全一致，也就是两种声波经过的介质层完全一致，其作用机理与声波在扩张消声器的传播过程相似。

如图1所示，左侧的第一子底层11类似消声器入口，右侧的第一子底层 11类似于出口，中部第二子底层12或第三子底层13类似扩张室。以最外层为例，将两侧最外层中间夹着的对称的、梯度的子底层组看作一个整体，其声阻抗用平均阻抗表示

入射声波声压可以表示为p_i＝P_ie^j(wt-kt)，入射声波质点速度u_i＝p_i/z₁，反射声波声压p_r＝P_re^j(wt-kt)，反射声波速度 u_r＝p_r/z₁。最后传递损失可以表示为：

其中L为中间子底层平均介质的宽度，L决定了衰减特征频率，当

(h为修正因子,c为声速)时，衰减程度最大；中间介质层于两侧介质的阻抗比

决定了传递损失大小。

如图4与图5所示，图4为本申请实施例提供的对称式梯度阻抗底层1 的声波传播示意图，图5为本申请实施例提供的对称式梯度阻抗底层1的声波传播示意图，对称梯度阻抗底层的另一个作用是拓宽了衰减频带宽，当入射声波与反射声波在任意一层耦合时，衰减的特征频率都与对应两对称层之间距离 L有关，在声波经过所有对称的子底层的过程中，对称层距离减小，特征频率逐渐加大，于是乎，不同层数组成的对称结构的子底层组，对应着不同的频率的声波，如图4中展示的传播路径对应的衰减的特征频率，与图5中展示的传播路径对应的衰减的特征频率的并不相同。通过在对称梯度阻抗底层布置多层结构对称子底层，可以实现对多种频段的噪声进行消声降噪。

如图6与图7所示，图6为本申请实施例提供的汽车舱内隔音垫的声波传播示意图，图7为本申请实施例提供的汽车舱内隔音垫的声波传播示意图，反射层2一方面加强了反射声波的能量，另一方面降低了衰减的起始频率，由上述分析，起始频率

受限于车内空间，对称式梯度阻抗底层1不可能太厚，并不可能布置特别多层子底层，其中结构对称的子底层并不多，子底层的声阻抗种类也不能具有特别多种。当隔音垫设有反射层2时，声波会反射回对称梯度阻抗底层，最后一部分通过车身钣金4透射出去，一部分又经过钣金反射回对称梯度阻抗底层，如此往复，入射声波与经过多次反射的反射声波继续耦合，相当于经过的对称梯度阻抗底层厚度L_max增加，因而起始的特征频率f_min降低，如图6中所示，噪声在车身钣金4以及反射层2中各经历一次反射后，噪声的传播路径如图所示，而噪声声波经过的子底层如图1 所示，通过增加反射层2，使得L_max增大，而起始频率f_min则降低。

而阻性消声层3针对于高频噪声的消声，主要通过振动作用将声能转化为内能。

在本申请实施例中，车辆产生的噪声或者来自外界的噪音，依次通过车身钣金4、对称式梯度阻抗底层1、反射层2、阻性消声层3以及内饰板，最后传递到汽车舱内，在噪声传递过程中，通过对称式梯度阻抗底层1具有多个不同声阻抗的子底层，使得噪声在通过对称式梯度阻抗底层1的过程中，在两个不同声阻抗的子底层之间的界面发生反射，反射声波与入射声波进行耦合消声，使得噪声的透射声波功率降低，提高传递损失，尤其实现对中低频噪声的消声，再通过反射层2对噪声进行反射，使得噪声在车身钣金4与反射层2之间中进行多次反射，以实现进一步耦合消声，最后通过阻性消声层3进行再一次高频消声，使得本申请实施例提供的汽车舱内隔音垫可以针对车内噪声进行宽频带降噪。

可选的，在本申请的一种实施例中，为了控制对称式梯度阻抗底层1的厚度，任意相邻的两个子底层的声阻抗存在差值。也就是说，子底层形成的对称结构，应该如图3A与图3C所示的结构，而不是形成如图3B中具有重复相邻的两个第三子底层13，应避免形成重复相邻的子底层。因为重复相邻子底层的层数的增加，并不能对上述耦合消声的作用起到增效的结构，只能依靠阻性消声原理进行消声，但是阻性消声原理对于中低频噪声，消声作用并不明显。隔音垫的厚度主要由对称式梯度阻抗底层1的厚度决定，而对称式梯度阻抗底层1中需要布置声阻抗梯度较大的子底层组，如图1所示的五层子底层，其中只有一层第三子底层13，并不是两层相邻的第三子底层13，在对称式梯度阻抗底层1避险存在如图3B所示的子底层组，有利于对称式梯度阻抗底层1的厚度控制。

可选的，在本申请的一种实施例中，为了保证中间子底层平均介质的宽度L_max足够大，保证起始频率f_min足够低，子底层至少包括三种声阻抗，子底层至少为五个，任意相邻的三个子底层依据声阻抗大小梯度排列或对称排列。此时对称式梯度阻抗底层1的子底层排列关系如图1、图3C所示。通过上述对 L_max以及f_min的关系论述，为了实现低频噪声的消声，这就需要L的长度要求足够长，其中每个结构不同的子底层组对应着一个L_max，同时对应着一个f_min，通过图4与图5的分析，可以得出，一个层数较多的子底层组，实质上包含了层数更少的子底层组的作用，如图5中所示的声波反射，其实质起到作用的子底层为左侧的第二子底层12，中间的第三子底层13，右侧的第二子底层12，但是同时具有图4的声波反射。此时，假设在图4的基础上，在连接一个子底层组，左侧为第二子底层12，中间为第三子底层13，右侧为第二子底层12，其起到的消声效果并不会明显增加，同时导致对称式梯度阻抗底层1的厚度增加。也就是说，比起重复的结构，增加声阻抗的种类，起到的消声作用、频率的宽度增加，更为有效。

可选的，在本申请的一种实施例中，为了控制对称式梯度阻抗底层1的厚度，使得本汽车舱内隔音垫可以应用个多种车辆中，对称式梯度阻抗底层1 中的子底层对称排列。通过采用严格的对称排列，保证每个子底层均参与到上述抗性消声器原理的消声结构中，充分发挥对称式梯度阻抗底层1对中低频噪声的消声降噪作用。同时保证了隔音垫整体的厚度，可以适用于各个车辆中，安装到车身钣金4与内饰板之间。必要时可以铺设多层隔音垫，这就是需要隔音垫的整体厚度不能过厚。通过上述对子底层的声阻抗的种类数目的重要性论述，通过严格的对称排列，保证左右两侧都是梯度变化，才能保证实现降低起始频率的同时，保证子底层总的层数较少，从而控制对称式梯度阻抗底层1的厚度，也就是控制隔音垫的厚度，隔音垫的厚度越薄，才能应用到各个车辆中。

例如，对称式梯度阻抗底层1中的子底层，在内部结构沿着厚度方向，声阻抗先递增，后递减，并且以声阻抗最大的子底层为对称面，两边阻抗对称分布，阻抗梯度越大，系统传递损失越大，隔声性能越好。如当采用三种声阻抗的子底层，只需要采用五层子底层进行对称、梯度布置，形成如图1所示的结构，即可满足上述宽频消声的需要。

还例如，对称式梯度阻抗底层1可以包含N种声阻抗、2N-1层子底层，以此来形成一个对称结构的子底层组，如图3A与图3C所示的结构，还可以为，多个子底层组依次连接。如图7所示，三组相同的子底层组(如图3C所示的子底层组)依次连接，其中N为大于等于2的整数。其中，依次连接的子底层组可以为完全相同的对称结构，也可以为不同的。

可选的，在本申请的一种实施例中，为了使得噪声能在反射层2与车身钣金4之间进行多次反射，与反射层2接触的子底层的声阻抗小于等于任意一个子底层的声阻抗。反射层2与相邻底层表面的声阻抗相差越大，反射系数越高，为保证反射声波有效衰减入射声波，应保证较高的反射系数，于是乎，与反射层2接触的子底层的声阻抗为所有子底层中最小，如图1中所示的第一子底层11与反射层2接触。

可选的，在本申请的一种实施例中，为了实现子底层之间的声阻抗层梯度变化关系，子底层由树脂以及金属颗粒构成，子底层通过改变树脂的密度，和/或金属颗粒的密度来改变其声阻抗。声音在均匀弹性介质中传播，假定其为平面波，当介质密度或材料属性发生变化时，声阻抗也会发生变化。其中，树脂的声阻抗较小，可以根据与密度的变化而变化，而金属或者金属合金的声阻抗大，通过控制两者的比例，以及树脂的密度、金属颗粒的大小，可以对子底层的声阻抗进行调节，实现上述任一实施例中的对称式梯度阻抗底层1的结构，得到不同声阻抗的子底层。

可选的，在本申请的一种实施例中，反射层2由玻璃纤维或金属构成。在一些平面度较为平整的地方，可以采用金属薄板作为反射层2，而在需要柔性隔音垫的时候，采用玻璃纤维制成的反射层2，其声阻抗也较高，满足上述实施例中对反射层2的要求。

可选的，在本申请的一种实施例中，阻性消声层3由纤维棉或发泡材料构成。阻性消音层为常用的隔音垫结构，通过摩擦阻力以及粘滞力声能转化为热能而散发掉，从而达到消声的目的，采用纤维棉或者发泡材料，可以满足柔性的要求，同时造价便宜，加工简便。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车舱内隔音垫，其特征在于，包括：对称式梯度阻抗底层(1)、反射层(2)以及阻性消声层(3)，所述对称式梯度阻抗底层(1)的第一表面与车身钣金(4)接触，所述对称式梯度阻抗底层(1)的第二表面与所述反射层(2)的第一表面接触，所述反射层2的第二表面与所述阻性消声层(3)的第一表面接触，所述阻性消声层3的第二表面与内饰板接触；

所述对称式梯度阻抗底层(1)至少包括三个子底层，所述至少三个子底层中的至少两个子底层的声阻抗存在差值；所述反射层(2)的声阻抗大于任意一个所述子底层的声阻抗。

2.根据权利要求1所述的汽车舱内隔音垫，其特征在于，任意相邻的两个所述子底层的声阻抗存在差值。

3.根据权利要求2所述的汽车舱内隔音垫，其特征在于，所述子底层至少包括三种声阻抗，所述子底层至少为五个，任意相邻的三个所述子底层依据声阻抗大小梯度排列或对称排列。

4.根据权利要求3所述的汽车舱内隔音垫，其特征在于，所述子底层对称排列。

5.根据权利要求1-4任一项所述的汽车舱内隔音垫，其特征在于，与所述反射层(2)接触的所述子底层的声阻抗小于等于任意一个所述子底层的声阻抗。

6.根据权利要求5所述的汽车舱内隔音垫，其特征在于，所述子底层由树脂以及金属颗粒构成，所述子底层通过改变所述树脂的密度，和/或所述金属颗粒的密度来改变其声阻抗。

7.根据权利要求6所述的汽车舱内隔音垫，其特征在于，所述反射层(2)由玻璃纤维或金属构成。

8.根据权利要求7所述的汽车舱内隔音垫，其特征在于，所述阻性消声层(3)由纤维材料或发泡材料构成。

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