FI113100B - Äänenvaimennin - Google Patents

Description

113100 Äänenvaimennin

Keksinnön kohteena on äänenvaimennin, jossa on pohjaosa ja rakenneosa, jolloin rakenneosaan on muodostettu ontelokam-5 miot, joissa on kammioseinämät ja jotka on muodostettu kotelo- tai kuppimaisiksi ja ulospäin tapahtuvan sulkemisen yhteydessä, kuuluvat yhteiseen, rakenneosan ja pohjaosan väliin suljettuun ilmatilaan, ja jolloin edelleen pohjaosa on yhdistetty rakenneosan kanssa esimerkiksi 10 hitsaamalla ja ontelokammiot ovat yhdeltä puolelta avoimia .

Tällainen vaimennin on tunnettu esimerkiksi julkaisusta DE-OS 2758041. Tunnetussa vaimentimessa rakenneosan onte-15 lokammiot on peitetty pohjaosan muodostavalla kalvolla, joka kalvo sulkee ilmatiiviisti yksittäisissä ontelokammi-oissa olevan ilman. Edelleen julkaisusta DE-OS 4011705 tunnetaan tällaisen äänenvaimentimen toinen sovellutusmuo-to, jossa rakenneosa on yhdistetty pohjaosan kanssa aino-20 astaan reunalta. Liitos on tällöin aikaansaatu kimmoisen tiivistyspuolen avulla. Kaiken kaikkiaan äänenvaimennin voidaan tällä tavoin valmistaa puhallusmenetelmällä. Tunnetaan myös sovellutusmuotoja, joissa kukin ontelokam-· mio on yhdistetty pohjaosan kanssa, jolloin kuitenkin : : ; 25 tällainen, ylhäältä avoin ontelokammio on muodostettu

Helmholtz-resonaattoriksi. Julkaisusta DE-PS 3233654 tunnetussa äänenvaimentimessa on samoin muodostettu yksit-täiset erilliset ontelokammiot, joissa kuitenkin yläpuolella on strukturointi uran muodossa.

30

Lisäksi tekniikan tasona viitataan julkaisuihin DE-HS 4035177, DE-PS 4241518 ja DE-GM 9215132.

·.· Lähtien ensiksi mainitusta tekniikan tasosta on keksinnön : 35 tekninen ongelma nähtävissä siinä, että tarjotaan vaimen- .···. nin, jossa on pohjaosa ja rakenneosa, joka vaimennin hyvän ’·· ääniteknisen tehokkuuden lisäksi omaa myös riittävän 2 113100 mekaanisen stabiliteetin ja lisäksi on rationaalisesti valmistettavissa.

Tällainen äänenvaimennin on ensisijaisesti ja oleellisesti 5 toteutettu patenttivaatimuksen 1 mukaisesti, jolloin on järjestetty siten, että pohjaosan ja rakenneosan välille ontelokammioiden kohdalle on muodostettu hitsejä rakenneosan ja pohjaosan koteloseinämien välille, että hitsit on muodostettu piste- tai viivamaisiksi, ja että on muo-10 dostettu ontelokammiot, joiden kammioseinämät oleellisesti saman korkeusulottuman yhteydessä on osittain hitsattu pohjaosan kanssa ja osittain suunnattu vapaasti kohoavasti pohjaosan suhteen jättämällä ilmarako a kammioseinämän otsapinnan ja pohjaosan väliin.

15

Myös osittain integraalinen reunassa oleva ylimenokohta pohjaosan ja rakenneosan välillä on mahdollinen. Tällainen ylimenokohta mahdollistaa esimerkiksi valmistaa äänenvai-mentimen kokonaisuudessaan letkumaisesta putkiosasta, 20 sopivimmin puhallusmenetelmällä. Tällöin edelleen ylimenokohta voi olla järjestetty seuraavassa menetelmävai-heessa leikkaamalla tapahtuvaksi. Sen ansiosta, että rakenneosan kammioseinämien ja pohjaosan väliin on muodos- .· ' tettu äänenvaimentimen pintaosalle jaetusti hitsejä, * · ;.· 25 saadaan suuri stabiilisuus. Toisaalta rakenneosan suhtees- sa pohjaosaan välin päähän jäävien seinämien avulla ja toisaalta juuri väliin muodostettavien hitsien avulla, jotka myös estävät suuressa määrin taittumiset. Sen ansiosta, että kuitenkin kaikki ontelokammiot kuuluvat 30 yhteiseen, rakenneosan ja kannatinosan väliin suljettuun ilmatilaan, on myös ääniteknisesti saatu aikaan edullinen rakenne. Jäljelle jäävien, poikkileikkaukseltaan suhteel-•(t[* lisen pienten liitosaukkojen avulla aikaansaadaan merkit tävä kitkavaikutus yhteisen ilmatilan aänikuormituksen 35 yhteydessä. On mahdollista järjestää siten, että hitsit ulottuvat saarimaisesti. Vaikka tämä on myös suositelta- • · # ,* ; vaa, voidaan periaatteessa kuitenkin järjestää myös siten, 3 113100 että hitsit ulottuvat pääasiassa viivamaisesti reunoista lähtien äänenvaimentimen keskiosaan, jolloin hitsit tai hitsilinjat eivät yhdy toisiinsa vaan ulottuvat toistensa suhteen siirretysti. Erityisesti mitä tulee mainittuihin 5 saarimaisiin hitseihin on ilman muuta edullista, että hitsit on järjestetty siirretysti toistensa suhteen. Edelleen voi olla järjestetty siten, että viivamaiset hitsit ulottuvat kohtisuorasti toisiinsa nähden, mutta eivät välttämättä osu toisiinsa tai yleensä eivät osu 10 toisiinsa. Myös tylpässä kulmassa toisiinsa olevat hitsit ovat mahdollisia. Sekä saarimaisten hitsien että myös äänenvaimentimen reunaosasta lähtevien, siirretysti keskenään järjestettyjen hitsien suhteen aikaansaadaan, että ontelokammiot ovat aina alaspäin avoimia, toisin sanoen, 15 että pohjaosa ei koskaan sulje täysin ontelokammiota. On kuitenkin mahdollista, että ontelokammio on suljettu kolmelta sivulta hitseillä ontelokammion ollessa suositeltavan mallinen, suorakulmainen tai kuutiomainen kammio. Ontelokammioiden suhteen voidaan lisäksi myös järjestää, 20 että ne ovat kooltaan eri suuria. Tämä voi toisaalta koskea - pystysuorien - ontelokammion seinämien etäisyyttä vaakasuunnassa ja toisaalta myös ontelokammioiden korkeut->·· ta. Erityisen edullista on jäljelle jäävän ilmaraon yh- .* · teydessä ontelokammion seinämän otsapinnan ja vastapäätä :,· | 25 olevan pohjaosan välissä, että suhteellisen suurta ontelo- : ^ : kammiota ympäröi useita pieniä ontelokammioita. Ylemmät sulkuseinämät voivat samoin olla järjestetty eri kor-keudelle. Pienempien ontelokammioiden yhteydessä on tällöin edullista, että ylemmät sulkuseinämät samalla on 30 järjestetty myös alemmalle korkeustasolle kuin suurten ontelokammioiden yhteydessä. Lähtömateriaalina voi olla esimerkiksi propyleeni, edullisesti lasikuidulla vahvis-*( “ tettuna. Myös on edullista, että integraalisen ylimenokoh- dan yhteydessä pohjaosan ja rakenneosan välillä pohjaosal-35 la ja rakenneosalla on eri suuruiset (lähtö-)seinämäpak-suudet. Mitä tulee jo edellä mainittuun letkumaiseen _· ; materiaalin muotoiluun pohjaosaa ja rakenneosaa varten, on » * # * 4 113100 tällaisella letkukappaleella kehän eri osissa erilaiset seinämäpaksuudet. Tämä voidaan aikaansaada esimerkiksi suulakepuristusmenetelmällä. On myös merkittävää, että kyseessä on kokonaisrakenneosa, joka on valmistettu suula-5 kepuristuspuhallusmenetelmällä. Valmistusteknisesti kyseessä on yksiosainen kappale, vaikkakin tämä ei aina ole selvää valmista tuotetta tarkasteltaessa. Edelleen on merkittävää, että ontelokammiot on siten järjestetty toistensa suhteen siirretysti, että joka tapauksessa pää 10 pitkittäissuunnassa tai pää poikittaissuunnassa ja edelleen edullisesti missään äänenvaimentimen suunnassa ei voi esiintyä läpimeneviä taiveviivoja. Tällainen järjestely on myös merkityksellinen koko äänenvaimentimen integraalisen stabiliteetin suhteen. Tämä pätee myös mitä tulee ontelo-15 kammioiden kuvattuihin seinämiin, jotka ulottuvat vapaasti alaspäin koskettamatta kuitenkaan pohjaosaa. Tällainen in-tegraalinen stabiliteetti on merkittävää esimerkiksi asennettaessa tällainen äänenvaimennin moottoritilan katteeksi. Tällöin esiintyvän erittäin voimakkaan värähte-20 lyrasituksen vuoksi ei voida sallia vapaasti ulkonevien kammioseinämien törmäämistä pohjaosan kanssa edes äänitek-nisesti optimaalisen vähäisen ilmaraon yhteydessä. Edelleen on merkittävä myös sellainen äänenvaimentimen sovel-lutusmuoto, jossa rakenneosaan ja pohjaosaan on muodostet- « · :.· ; 25 tu kohdakkain olevat taiveviivat vaimenninosa-alueen : " taittamiseksi. Tällä tavoin voidaan aikaansaada edelleen • · · \ äänenvaimentimen integraalisen rakenteen yhteydessä koko- .naisuudessaan muodonmukainen kokonaissovitus esimerkiksi moottoritilaan. Myös tällöin voivat ilmatilat yksittäisis-30 sä osa-alueissa olla keskenään yhdistettyjä. Lisäksi on kuitenkin myös mahdollista, että taiteviivaan on muodostettu sikäli epäjatkuvuuskohta ja vaimenninosa-alue omaa > · tällöin eristetyn ilmatilan. Taiveviivat voivat olla muodostettu kalvomaisiksi niveliksi. Lisäksi on suositel-35 tavaa, että taitettu vaimenninosa-alue on kiinteästi .*· liitetty vaimentimen toisen osa-alueen kanssa. Toisiinsa / · osuvat ontelokammiot voivat olla hitsattu yhteen. Lisäksi 5 113100 kuitenkin myös liimaukset tai ruuviliitokset ovat mahdollisia. Mitä tulee edellämainittuihin hitseihin, voidaan ne korvata myös rakenneosan ja pohjaosan välisen liitoksen suhteen eräässä sovellutusmuodossa liimaliitoksilla, 5 joskin hitsiliitokset ovat suositeltavia. Edellä pohjaosana kuvattua osaa voidaan nimittää myös kannatusosaksi.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka kuitenkin esittää pelkästään 10 sovellutusesimerkkiä.

Kuvio 1 esittää vaimenninta perspektiivisesti.

Kuvio 2 esittää leikkausta kuvion 1 mukaisesta vaimenti-15 mesta.

Kuvio 3 esittää periaatepiirrosta vaimentimesta, johon on merkitty hitsiviivat.

20 Kuvio 4 esittää kuvion 1 mukaisen vaimentimen lähtöele-menttinä toimivasta letkukappaleesta.

! I * ....

<.: Kuvio 5 esittää kuvion 4 mukaista letkukappaletta sovitet- * « * V · tuna puhallusmuottiin ennen muotin sulkemista.

\X: 25

Kuvio 6 esittää kuvion 5 mukaista kuvantoa letkuelement- » · * teineen muotin ollessa suljettuna.

1 · ) » * .. »»

Kuvio 7 esittää kuvion 5 tai kuvion 6 mukaista kuvantoa 30 sen jälkeen kun puhallustapahtuma on suoritettu, mutta ennen muotin avaamista.

* ’ Kuvio 8 esittää päällikuvantona äänenvaimentimen toista sovellutusmuotoa.

;·. 35 » · ‘ » 4 * 6 113100

Kuvio 9 esittää oleellisesti kaaviomaisena poikkileikkauksena äänenvaimenninta johon on järjestetty taive-viiva.

5 Kuvio 10 esittää kuvion 9 mukaista äänenvaimenninta, jossa on taitettu osa-alue.

Kuviossa 1 on esitetty äänenvaimennin 1, joka muodostuu rakenneosasta 2 ja pohjaosasta 3 (vrt. myös kuvio 2).

10 Rakenneosaan 2 on muodostettu yhdeltä puolelta avoimet, nimittäin pohjaosaa 3 kohti avoimet ontelokammiot 4, joissa on kammioseinämät 5, 6 (ks. myös kuvio 2). Ontelo-kammiot 4 on sovellutusesimerkissä muodostettu kokonaisuudessaan kotelo- tai kuppimaisiksi. Kullakin ontelokammiol-15 la 4 on ylempi, oleellisesti tasomainen kansi 10 ja samoin tasomaiset, oleellisesti kohtisuorasti suunnatut kotelo-seinämät 5, 6. Pohjaosa 3 on yhdistetty rakenneosan 2 kanssa kahdessa reunaosassa 7, 8 integraalisen ylimenokoh-dan avulla ja poikittain niihin nähden olevissa otsareu-20 noissa hitsaamalla. Termeillä "pohjaosa" ja "rakenneosa" halutaan ainoastaan ilmaista, että yleensä ja suositelta-··· vasti pääasiallisesti rakenneosaan on muodostettu ontelo- muodot. Kannatustoiminto saadaan oleellisesti rakenneosan ja pohjaosan yhteisvaikutuksen avulla. Pohjaosan suurempi ’···' 25 seinämäpaksuus ei tällöin välttämättä ole tarpeen, joskin : '* se on suositeltavaa.

Oleellista on, että sovellutusesimerkissä, kuten myös kuviosta 2 ilmenee, on ontelokammion 4 kohdalle järjestet-30 ty kaksi hitsiä 9, 9' rakenneosan ja pohjaosan 3 väliin.

Hitsit on sovellutusesimerkissä järjestetty viivamaisesti.

,Tarkemmin sanottuna kammioseinämät 5, 6 on pitkin niiden . pohjaosaa kohti olevia otsasivuja tai kärkiä tai ylimeno- kohtia 5'', 6'' hitsattu kahden kammioseinämän 5, 5' ja 35 pohjaosan 3 välissä. Myös pistemäiset hitsit ovat mahdol-.·. : lisiä. Niissä osissa, joihin ei ole muodostettu hitsejä, ’ j ja tämä on yleensä tilanne joka tapauksessa ontelokammion 7 113100 4 yhden kammioseinämän 5 suhteen, ovat kärjet tai ylimeno-kohdat kammioseinämien 5, 5' välissä välin päässä pohjaosasta 3 - oleellisesti kaikissa verrattavissa olevissa kammioseinämissä 5 samalla tavoin koko vaimentimen osalla, 5 nimittäin etäisyydellä a. Etäisyys a voi, ollakseen ääni-teknisesti tehokas, olla 1-4 mm "suuren" ontelokammion 4 korkeuden ollessa noin 30 - 40 mm. Suositeltava etäisyyden arvo on tässä yhteydessä noin 2 mm. Tällöin etäisyys a ei vielä ole oleellisesti riippuvainen ontelokammion 4 kor-10 keudesta vaan pikemminkin siihen vaikuttaa vielä tehokas ilmakitka tällä etäisyydellä. Suositeltavaa on kuitenkin suhteessa ontelokammion 4 korkeuteen b etäisyys alueella 3-7, sopivimmin noin 5 % kokonaiskorkeudesta. Edelleen voivat hitsit x, kuten kuviossa 1 on esitetty, ulottua 15 saarimaisesti. Lisäksi hitsit y, z voivat myös, kuten kuviossa 3 on esitetty, lähteä kulloisistakin reunoista 7, 8 kampamaisesti, keskenään hammastetusti, mutta toistensa suhteen kuitenkin ei-yhdistetysti (vastapäisistä reunoista lähtevien hitsien suhteen). Reunaosat 7', 8', 20 joista hitsit y, z tällöin lähtevät voivat edullisesti olla sellaisia, jotka on hitsattu.

Kuten edelleen kuviosta 1 ilmenee, ja kuten jo todettiin, voivat ontelokammiot 4 olla kooltaan eri suuria. Tämä ;·· 25 voidaan toisaalta aikaansaada siten, että ontelokammioiden : " peruspinnat ovat eri suuria, mutta myös kombinoidusti tai '.· · vaihtoehtoisesti siten, että ontelokammion 4 ylemmällä kannella 10 on eri suuri etäisyys b, b' (vrt. kuvio 2) pohjaosaan 3 nähden.

30 Käytettävä materiaali on termoplastista, hitsattavaa ·;· materiaalia. Se voi olla esimerkiksi polypropyleeniä, • · jossa on lasikuituja.

35 Kuten erityisesti kuviosta 4 ilmenee, voi tällainen vai-;\j mennin 1 olla valmistettu suulakepuristetusta letkukappa- leesta 11 - puhallusmenetelmällä, kuten myöhemmin lähemmin 8 113100 selostetaan. Letkukappaleella 11 on erilaiset seinämäpak-suudet d1, d2 sen kehällä. Letkukappale voi olla suulake-puristettu .

5 Kuten edelleen kuvioista 5-7 ilmenee, johdetaan letkukappale 11 kokonaisuudessaan puhallusmuottiin 12 kuvion 1 mukaisen vaimentimen valmistamiseksi. Tällöin ylämuotissa 13 ja alamuotissa 14 muodostuvat seinäelementit 15, jotka vastaavat välitiloja kahden kammioseinämän 5, 5' välissä. 10 Vaihtoehtoisesti kuvion 5 mukaiselle esitykselle, jossa myös seinäelementti 16 on muodostettu ylämuotissa, voi myös seinäelementti 15' olla muodostettu alamuotissa, jolla on vastaavan suuruinen korkeus. Tällä halutaan osoittaa, että myös vaimentimen 1 pohjaosa voi olla struk-15 turoitu.

Kuten edelleen vertaamalla kuvioita 6 ja 7 ilmenee, voidaan aikaansaada muotin kiinniajamisen jälkeen puhaltamalla ilmaa letkukappaleen 11 paksumman ja ohuemman kerroksen 20 väliin kyseisten osien nojautuminen ylämuottiin tai ala- muottiin. Suljetussa muotissa likimain päällekkäin osuvien >;· seinäelementtien 16, 15' kohdalla tapahtuu hitsautuminen rakenneosan ja pohjaosan välillä.

;··' 25 Kuvion 8 sovellutusesimerkissä on esitetty päällikuvanto ; " eräästä toisesta äänenvaimentimesta. Tällöin reunaosat on .· · leikattu siten, että integraalista ylimenoa kohtaa raken neosan ja pohjaosan välillä ei enää ole, mutta materiaalin suhteen rakenneosa 2 ja pohjaosa 3 kuuluvat kuitenkin 30 yhtenäisyyden kannalta yhteen.

, *:· Edelleen on kuvion 8 sovellutusesimerkissä erityisesti • · havaittavissa, että ontelokammiot 4, 4', 4'1 jne on jär- '· "· jestetty keskenään siten siirretysti, että ei muodostu ·...· 35 oleellisesti läpimeneviä taivelin jo ja, erityisesti pitkin ·. · äänenvaimentimen pääakseleita. Kahden vastakkaisen kam- .... mioseinämän 5, 5' vaakasuorassa ulottumasuunnassa on 9 113100 yleensä poikittain siihen nähden oleva toisen ontelokammi-on 4 kammioseinämä 6. Tällä saavutetaan äänenvaimentimen suuri integraalinen stabiilisuus. Samalla saadaan yksittäisten kammioseinämien ja pohjanosan 3 välisen etäisyyden 5 a ansiosta sekä siirretyn keskinäisen järjestelyn ansiosta myös tietty äänitekninen vaikutus. Kaiken kaikkiaan kuvattu etäisyys a on hyödynnettävissä ontelokammioiden 4 suuruuksien yhteydessä ja etäisyyden a hienosäätö voidaan taajuudesta riippuvaisesti "virittää" tai tarkasti säätää 10 äänenvaimentimen 1 mukaan.

Ontelokammioiden 4 keskenään siirretty järjestely sekä myös yksittäisten ontelokammioiden 4 erilainen koko johtaa erittäin suureen vaimentimen 1 stabiliteettiin. Tämä 15 rakenne mahdollistaa lisäksi vielä ontelokammion 4 yksittäisten seinämien osittaisen vapaakaulusteisuuden pohjaosan 2 suhteen. Huolimatta vähäisestä, kuvatusta etäisyydestä a, ei voi esiintyä sellaisia vaimentimen 1 muodonmuutoksia, että etäisyys a kuroutuu kiinni tai että esiin-20 tyy epäedullista melua tästä aiheutuen värähtelykuormitus— .:. ten yhteydessä.

Kuviossa 9 on esitetty kaaviollisena esityksenä toinen poikkileikkaus äänenvaimentimesta 1 . Tällöin korostetaan ;*· 25 sitä, että rakenneosaan 2 ja pohjaosaan 3 on muodostettu taiveviiva 17. Edellä selostetusta poiketen tässä on nimenomaisesti aikaansaatu ja haluttu aikaansaada taive-viiva. Tarkemmin sanottuna tämä on aikaansaatu siten, että rakenneosaa 2 ja pohjaosaa 3 on niiden ollessa päällekkäin 30 supistettu tai ohennettu poikkileikkauksessa kiilamaisesti kahdelta puolelta siten, että saadaan kalvomainen ylimeno-.*: kohta 18. Ohennuksen molemmille puolille on järjestetty ,· · rakenneosa 2 ja pohjaosa 3 litteästi päällekkäin törmäys- •‘ vapaan tilan muodostamiseksi ylöskääntämistä (kuvio 10) 35 varten. Jiirimäisestä muotoilusta johtuen saadaan mahdol-· lisuus taittamiseen, kuten kuviossa 10 on esitetty. Vai- menninosa-alue 19 on taitettu ylös likimain suorakulmai- 10 113100 sesti paikalleen jäävän vaimennin osa-alueen 20 suhteen. Edelleen kuvion 10 mukainen taivutettu muoto voi olla varmistettu hitsin tai ruuviliitoksen avulla. On olemassa myös sellainen, piirustuksessa esittämättä jätetty mahdol-5 lisuus, että toisiinsa osuvat ontelokammiot 4 liimataan kiinni tai myös hitsataan kiinni.

» » « · - · »

Claims (11)

1. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen äänenvaimennin, t u n - ;·· 25 n e t t u siitä, että reunaan on järjestetty integraali- ’ nen ylimenokohta rakenneosan (2) ja pohjaosan (3) väliin.
2. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen äänenvaimennin, tunnettu siitä, että hitsit (9, 9') on muodostettu 30 saarimaisesti. ,·;* 4. Jonkin edelläolevan patenttivaatimuksen mukainen äänen- *· · vaimennin, tunnettu siitä, että hitsit (9, 9') on * järjestetty toistensa suhteen siirretysti. 35 113100 12
3. 5. Jonkin edelläolevan patenttivaatimuksen mukainen äänenvaimennin, tunnettu siitä, että viivamaiset hitsit (9, 9') on järjestetty kohtisuorasti toisiinsa nähden.
4. 6. Jonkin edelläolevan patenttivaatimuksen mukainen äänen vaimennin, tunnettu siitä, että ontelokammiot (4) ovat kooltaan eri suuria.
5. 7. Jonkin edelläolevan patenttivaatimuksen mukainen äänen-10 vaimennin, tunnettu siitä, että ontelokammiot (4) ovat korkeudeltaan erilaisia.
6. 8. Jonkin edelläolevan patenttivaatimuksen mukainen äänenvaimennin, tunnettu siitä, että pohjaosalla (3) ja 15 rakenneosalla (2) on erilaiset (lähtö-)seinämäpaksuudet.
7. 9. Jonkin edelläolevan patenttivaatimuksen mukainen äänenvaimennin, tunnettu siitä, että rakenneosaan (2) ja pohjaosaan (3) on muodostettu keskenään yhtenevät 20 taiveviivat (17, 18) vaimenninosa-alueen (19) taittamisek-.: - s i . » · ·
8. 10. Jonkin edelläolevan patenttivaatimuksen mukainen II. äänenvaimennin, tunnettu siitä, että taivelinjat .;** 25 (17, 18) on muodostettu kalvoniveliksi. > » • .♦
9. 11. Jonkin edelläolevan patenttivaatimuksen mukainen äänenvaimennin, tunnettu siitä, että taitettu vaimenninosa-alue (19) on liitetty kiinteästi muun osa-30 alueen (20) kanssa. » » · » 13 113100