JP3553614B2 - 音波の吸収および／または減衰装置 - Google Patents

Description

この発明は、音波の入射方向に向いた面に薄い振動層を備えた音波減衰および／または遮断システムからなる音波の吸収および／または減衰装置に関する。
この種の装置は既に知られている（欧州特許公開第A0557597号公報）。これにおいて２つのアルミニウム外層が鋸刃形状に曲折したアルミニウム製の間隔維持部材によって互いに離間して維持される。さらに、非平面状の多孔性発泡材層を30μｍの厚さのフィルムによって被覆するものが知られている（ドイツ特許第A3313001号公報）。これにおいて、多孔性基礎層は高周波に際して音響吸収器として作用し、低周波に際してはフィルムが薄膜吸収器として作用する。
加えて、その他にも音波吸収および／または減衰システムを備えた装置が知られており（欧州特許公開第0454949A2号公報，ドイツ実用新案第9215132号公報）、これにおいては特にポリプロピレンからなる細孔質繊維材料または開孔質発泡材料が支持層またはエンジンボンネットと共にいわゆるヘルムホルツ共振器を形成するよう構成されている。この種の構成形態においては、ポリウレタンによって形成された細室システムがそれぞれポリウレタンフィルムによって被覆され、それは細室を形成する発泡材壁に沿って延引されいてる。
さらに、合成繊維材料および例えば玄武岩繊維等の無機質の高耐熱性繊維材料からなる包装材を自動車のエンジン室用の騒音減衰被覆材料として形成し、この包装材をエンジンに向いた面に部分的に熱線反射アルミ箔とともに裏打ちすることが知られている（ドイツ特許第OS3601204号公報）。
さらに、波状金属層包装材の外面にアルミニウム板を接合し、炎に対する反射性耐熱シールドを形成する構成部材を製造することが知られている（欧州特許公開第0439046A2号公報、英国特許第PS482747号公報）。
従って、本発明の目的は、文頭に挙げた装置において、簡便な方式により、製造が容易であるにもかかわらず可能な限り音源または熱源から離間して配置することが可能であり、しかも長期間にわたって良好な音波遮断ならびに減衰特性を示すよう改良することである。加えて、装置に使用される材料は、環境に負荷をかけることなく可能な限り低コストに再利用または処分可能であることが要望される。
本発明は、請求項１に記載されており、下位請求項により好適な追加構成が請求されている。本発明の好適な実施形態は、以下に記す図面の説明ならびにこれに対応する図面によっても理解されよう。
本発明によれば、薄い振動層は、0.004ないし0.35mm;特に0.0045ないし0.020mmの厚みを有するアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。数多くのプラスチック材料に比べて著しく硬質の金属、ここではアルミニウムを使用するにもかかわらず、この種のアルミニウム層を振動性に形成されまた配置すれば上記の課題を解決する。ここにおいて、“振動性”とは、音波が入射した際に振動が発生し、その振幅は支持部材の間にあるアルミニウムフィルムがどの程度の振動自由度を有するかに依存する。この薄い“振動フィルム”は、その一側面に入射する空気音波を別の一側面上の空気中に放出し、ここで“音波圧力”が低下する場合についても同様であり、これは音響減衰に対して効果的である。
好適には、薄い振動性のアルミニウム層は、ヘルムホルツ原理に従った共振室システムを被覆する。この際、特定の音波周波数帯域に対応してアルミニウムフィルムに少なくとも部分的に穴を設けることもできる。
本発明の好適な実施形態によれば、薄い振動性のアルミニウム層はそれ自体が深絞りによって細室システムに変形される。この構造およびその他の構造において、アルミニウム層を一つの側面において熱可塑性材料で被覆することが好適であり、これは例えば裏打ちによって実施し得る。この熱可塑性層はポリプロピレン（PP）からなることが好適である（ポリエステル、ポリエチレン等も適合する）。その層厚は、薄いアルミニウム層のものと同様な層厚とすることが好適である。この種のアルミニウム−熱可塑性プラスチック結合層は、低コストに深絞りすることができ、これにもかかわらず、音波の入射に際して充分な振動性を備えている。
アルミニウム層は例えばアルミニウム繊維毛被等の多孔質アルミニウム部材を被覆することもでき；ここでアルミニウム層の振動性がアルミニウム繊維毛被によって多少低下するにしても失うことはないことが重要である。この“オールアルミニウム技術”は、処分に際して優位性を備える。
熱可塑性プラスチック層は、アルミニウムフィルムの音波入射側と反対の面に設けることが好適である。このプラスチック層の熱可塑性材料は、特にFRTP（グラスファイバ強化熱可塑性プラスチック）からなる支持部材への結合剤として機能することもでき、これによって装置が溶接により組み立て体に結合される。
本発明に係る振動性アルミニウム−熱可塑性プラスチック結合層は、さらに、例えば自動車のエンジンボンネットのエンジン室に向いた表面に接合する際に好適であることが示された。この種のエンジンボンネットにおいて、特にエンジンが発する音波によって著しい振動が生じ、これによってエンジンボンネット自体が音源を形成する。熱可塑性プラスチック層を介して振動性のアルミニウムフィルムを特に金属から形成されるエンジンボンネットに結合することにより、アルミニウム層は熱可塑性プラスチック層を介してエンジンボンネットの振動に対する減衰要素を構成する。非常に薄いアルミニウム層の振動周波数とエンジンボンネットの金属板の振動周波数との間に大きな差があるため、本発明に係る装置は、音波遮断と同時に音波減衰構成要素としての課題を克服する。
ここで、
図１は、本発明に係る装置の概略断面図；
図２は、アルミニウム−熱可塑性プラスチック結合フィルムからなる別の構成形態を示す断面図；
図３は、２枚のアルミニウムフィルムからなる本発明の別の実施形態を示す概略断面図；
図４は、部分的に切断して示した自動車の側面図；
図５は、アルミニウム−熱可塑性プラスチック結合フィルムの拡大断面図；
図６は、本発明の別の実施例を示すものであり、図５がこの図６の実施例の部分上面図をなすよう対応する断面図；
図７は、互いにチャネルをもって結合された共振室システムを備えた本発明の別の実施例を示す構成図；
図８は、本発明の別の変更例を示す説明図；
図９は、線Ｃ−Ｃに沿った部分断面図；
図10は、別の好適な実施例を示す断面図である。
図１において、FRTPからなる支持部材４上にアルミニウム綿質からなる多孔性のアルミニウム部材３が接合されており、異なった断面および異なった深さを有する細室２を備えている。多孔性アルミニウム部材３の上昇部分に沿って、0.01mmの層厚を有するアルミニウムフィルム１が延在している。アルミニウムフィルム１は該当する音波に対して振動性であるため、このフィルム１によって被覆されている細室２は、この細室２を被覆しているフィルム１の振動に際して共振室として作用する。共振室の大きさ、従ってアルミニウムフィルム１の振動性部分の大きさの選択によって音波吸収を広い周波数帯域に拡大することができる。
図２において、振動性アルミニウムフィルム１ならびにその下面に張り付けられたPPからなる熱可塑性プラスチックの結合フィルムを深絞りすることによって管システム11が形成されている。最も深い位置の細室２の下端には、例えば溶接により支持部材４のFRTP材料への機械的な結合が形成されている。この実施例において細室２は外側に向かって被覆されていない。これにおいても細室２の多様な深さおよび大きさによって広域音波吸収が達成されている。
図３の実施例において、支持部材４は皮殻として形成されており、これは例えば自動車の隔壁または計器盤を形成している。支持部材４の一面にはエンジンから生じた音波を吸収するための細室システムが形成されており、これは、アルミニウム−熱可塑性プラスチック結合フィルム1aを概略図示されているような方式で深絞りするとともに、同様に熱可塑性プラスチックフィルムと貼り合わされた追加的なアルミニウムフィルム１と共に重ね合わせることによって形成される。これによって、細室２内において共振を発生させるシステムが形成される。アルミニウム−熱可塑性プラスチック結合フィルム1aが振動性であることにより、広域性がさらに改善される。
図４によれば、この種の細室システム11が自動車５のエンジン室12とキャビン13との間の隔壁７のエンジン室に向いた側に配設されている。さらに、エンジンボンネット６の下面には、図５に示すようにアルミニウムフィルム１とこれに張り付けられたPPからなるフィルム８とから形成された結合システムが設けられている。この際アルミニウムフィルム１の自由面Ａは、エンジン室12に向いており、一方熱可塑性プラスチックフィルム８はエンジンボンネット６への結合層を形成しており、完全に異なる振動周波数を備えた、一方でアルミニウムフィルム１他方でエンジンボンネット６の金属板の振動システムが形成され、これがエンジン室６の振動の減衰すなわち“消音”をもたらす。本発明に係る減衰および遮断装置10および11の利点は、特に熱源としても作用するエンジン集合体に非常に離間して設置することが可能であり、これによって、高い熱放射を受ける場合においても本発明に係る音波減衰および音波遮断装置の機能を損なうことなく、大きな空間生成が達成される点である。
図６において、アルミニウム毛被またはその他の再利用性の高い材料からなる多孔性の部材３が管形状の細室２を備えており、これは支持部材４ならびに被覆アルミニウムフィルム１に対して異なった角度で配置され、また振動可能である。
図８によれば、振動可能なアルミニウムフィルム１が、この薄いアルミニウムフィルムがある程度振動性を保つように多孔性の部材３を被覆しており、従って細室２内の空間が振動するように励起される。ここから、チャネル2aおよび2bを通じて異なった長さで空気振動が進行し、この細室システムにより非常に広範囲の周波数帯域において音波が吸収される利点がもたらされる。
図10において、支持部材４は支持皮殻として桶状に形成されており；これは例えばFRTPからなり、深絞りによって予め成形されている。支持皮殻の内側面4aから実質的に支持皮殻の面に垂直に、板状の間隔維持部材14が、その上方に配置された0.1mmの層厚を有する振動性の薄いアルミニウム層１を指示する位置まで延在している。これは内側の支持部材４に向いた側がポリプロピレンからなる熱可塑性プラスチック層によって被覆されており、皮殻形状の支持部材４の縁部4bならびに棒状の間隔維持部材14の自由端部14aと（熱）溶接または接着されている。ここで薄膜状の層１は堅く張られている。支持皮殻と層１との間には共振室４が形成されている。間隔維持部材14は、支持皮殻と同じ材料からなり、例えば射出成形によりこれと一体形成することが好適である。

Claims (14)

1. 音波の入射方向に向いた面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなり0.004ないし0.35mmの層厚を有する薄い振動層（１）を備えた音波減衰および／または遮断システムからなる音波の吸収および／または減衰装置であり、
   振動性のアルミニウム層（１）は音波共振室（２）からなるシステムを被覆することを特徴とする装置。
2. 共振室システムは深絞りされた細室システム（11）を形成することを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 薄いアルミニウム層（１）は深絞りされた細室システム（11）に成形されることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. アルミニウム層（１）は音波入射と反対の側（Ｂ）が薄い熱可塑性プラスチック層（８）によって被覆されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。
5. 熱可塑性プラスチック層（８）の層厚はアルミニウム層（１）と同程度の大きさを有することを特徴とする請求項４記載の装置。
6. 薄い熱可塑性プラスチック層（８）としてポリプロピレンを使用することを特徴とする請求項４または５記載の装置。
7. 薄い振動性アルミニウム層（１）は0.0045ないし0.020mmの層厚を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の装置。
8. 薄いアルミニウム層（１）は多孔性のアルミニウム部材（３）を被覆することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。
9. 多孔性アルミニウム部材（３）としてアルミニウム繊維毛被を使用することを特徴とする請求項８記載の装置。
10. 熱可塑性プラスチック層（８）は支持部材（４）と溶接されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の装置。
11. 支持部材（８）がFRTPから形成されることを特徴とする請求項10記載の装置。
12. 薄いアルミニウム層（１）を自動車（５）のエンジンボンネット（６）の内側面に接合されることを特徴とする請求項１ないし11のいずれかに記載の装置。
13. 薄いアルミニウム層（１）は自動車（５）のエンジン室（12）とキャビン（13）との間の隔壁（７）のエンジン室（12）に向いた側（８）に固定されることを特徴とする請求項１ないし12のいずれかに記載の装置。
14. 薄いアルミニウム層（１）とこれに貼り付けられた熱可塑性プラスチック（８）との結合部が薄膜状に所定の構成ユニット上に張られるとともにその縁部（4b）と接続され、これは皮殻形状の支持部材（４）ならびにこれと同じ材料で一体形成されるとともに支持部材（４）から棒状に突出した距離維持部材（14）とからなり、アルミニウム層（１）と支持部材（４）との間に間隔維持部材（14）によって空気充填された細室を形成することを特徴とする請求項１ないし13のいずれかに記載の装置。

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