KR20240004443A - 자동차 글레이징의 방음장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방음부와 장착부를 포함하는, 특히 자동차 글레이징의 방음 장치에 관한 것으로서, 장착부는 플레이트의 테두리에 고정되어 장착되도록 구성되고, 장착부는 방음부에 고정되게 장착되고, 방음부는 음향 블랙홀을 갖는다.

Description

자동차 글레이징의 방음장치

본 발명은 자동차용 글레이징의 방음에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측면 글레이징의 방음에 관한 것이다.

차량 글레이징은 차량 사용 중에 공기 소음에 노출된다. 이러한 소음이 글레이징에 의해 전달되면 사용자는 음향적으로 편안함을 가질 수 없다.

글레이징의 방음 성능을 향상시키기 위해 글레이징의 두께를 증가시켜 글레이징의 표면 질량을 올리는 것이 공지되어 있다.

그러나, 이러한 글레이징에서 2,000Hz를 초과하는 주파수에 대해 방음을 효과적으로 향상시키는 것은 가능하지 않다. 실제로, 입사 음파의 주파수와 글레이징의 굽힘파(bending waves)의 주파수가 일치되면 이 주파수 범위에 대한 방음이 저하된다. 또한, 자동차 설계에서는 차량의 에너지 소비를 줄이고 차량 사용 중 CO₂ 배출을 줄이기 위해 차량의 다양한 부품을 경량화해야 한다.

도 1을 참조하면, EP 0844075 B1은 두 개의 미네랄 유리 시트(6)로 구성된 적층 글레이징을 기술하고 있으며, 상기 두 개의 유리 시트(6)는 폴리비닐 부티랄(PVB)의 제1 층(14), 음향 아크릴 중합체로 만들어진 중간층 필름(15) 및 폴리비닐 부티랄의 제2 층(14)에 의해 분리되어 있다. 당업자들은 이러한 글레이징을 "음향 PVB 글레이징" (acoustic PVB glazing)이라고 한다. 이러한 글레이징은 2,000Hz에서 20,000Hz 사이의 주파수 범위에서 방음을 향상시키는 것을 가능하게 한다.

그러나, 이러한 글레이징은 제조 비용이 비싸다. 더욱이, 이렇게 제조하는 것은 다른 공지된 글레이징에 비해 복잡할 수 있다. 따라서, 이러한 글레이징은 일반적으로 차량의 측면 글레이징으로 선택되지 않는다.

본 발명의 목적은 글레이징의 제조와 관련된 비용을 제한하면서 글레이징이 적어도 가청 주파수 범위에서 공지된 글레이징의 방음 성능보다 더 크거나 동일한 방음 성능을 가질 수 있게 하는 해결책을 제안하는 것이다.

이 목적은 방음부와 장착부를 갖는 플레이트 방음 장치에 의해서 달성된다:

- 장착부는 상기 플레이트의 테두리에 고정되어 장착되도록 구성되고, 방음부에 고정되어 장착되며, 방음부와 접촉하는 제2 두께(h2)를 가지며,

- 방음부는 제1 재료로 만들어지고, 제1 주 방향(main direction)으로 제1 길이(l)를 따라 연장되고, 제1 주 방향에 수직한 방향으로 제1 재료의 제1 두께(h1)를 가지며, 제1 두께(h1)는 X 좌표에 기초하여, 제1 길이(l)을 따라 xⁿ의 값에 비례하여 변화하며, 여기서 n은 최소 두께(h1min)부터 상기 제2 두께(h2)까지의 1보다 큰 실수이며, 제1 길이(l)는 상기 최소 두께(h1min)가 상기 제2 두께(h2)의 1/3보다 작거나 같도록 미리 설정된다.

본 발명은 개별적으로 또는 기술적으로 가능한 임의의 조합으로 다음 특징에 의해 유리하게 완성된다:

- n은 5/3 이상, 바람직하게는 2 이상의 실수이고,

- n은 100 미만이고,

- 상기 장치는 측면 테두리를 포함하고, 방음부는 장착부부터 측면 테두리까지 장치의 얇은 부분을 형성하며, n은 바람직하게는 2 이상의 실수이고

- 방음부는 제1 재료에 적어도 하나의 오목부를 갖고, n은 바람직하게는 5/3 이상의 실수이고,

- 상기 오목부는 타원형이고 바람직하게는 원형 형상을 가지며,

- 절개부가 상기 오목부의 중앙에 형성되어 있고,

- 상기 장치는 점탄성 소산체(dissipator)를 포함하고, 상기 소산체는 적어도 방음부의 한 부분과 접촉하여 고정되어 장착되고, 소산체는 0.05 초과, 특히 0.10 초과, 바람직하게는 0.15 초과의 제1 손실 계수 η ₁ 을 갖는 재료로 만들어지며,

- 장착부는 플레이트의 테두리를 수용할 수 있는 하우징을 형성한다.

본 발명의 다른 측면은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치와 테두리를 갖는 플레이트를 포함하는 조립체이며, 장착부는 플레이트의 테두리에 고정되어 장착된다.

유리하게는, 제1 재료는 제1 영률(Young's modulus)의 실수부 E'1, 제1 밀도 ρ1, 제1 뿌와쏭 비(Poisson's ratio) ν1을 갖고, 장착부는 다음과 같이 정의되는 굽힘파의 위상 속도의 제1 성분 γ1을 갖는다.

제3 두께(h3), 제2 영률의 실수부 E'2, 제2 밀도 ρ2 및 제2 뿌와쏭 비 ν2를 갖는 플레이트는 다음과 같이 정의되는 굽힘파의 위상 속도의 제2 성분 γ2를 정의한다

제1 성분 γ1과 제2 성분 γ2 사이의 차이는 제2 성분 γ2의 20% 미만이고, 바람직하게는 제2 성분 γ2의 10% 미만이다.

유리하게는, 플레이트는 글레이징이다.

유리하게는, 글레이징은 적어도 하나의 미네랄 유리 시트를 포함한다.

유리하게는, 글레이징은 적층 글레이징이다.

유리하게는, 플레이트는 미네랄 유리 시트를 포함하는 글레이징이고, 상기 장치의 제1 재료는 알루미늄을 포함하고, 제2 두께(h2)는 제3 두께(h3)와 동일하다.

유리하게는, 상기 플레이트는 미네랄 유리 시트를 포함하는 글레이징이고, 상기 장치의 제1 재료는 중합체 재료를 포함하고, 제2 두께(h2)는 제3 두께(h3) 보다 크다.

본 발명의 다른 측면은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 장치와 테두리를 갖는 플레이트를 포함하는 조립체를 제조하는 방법이며, 이 방법은 플레이트의 테두리에 장착부를 고정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점은 단지 예시적이고 비제한적이며 첨부된 이하 설명에서 명백해질 것이며 첨부된 도면의 맥락에서 읽혀야 한다.
- 도 1은 방음 특성을 갖는 공지의 글레이징을 개략적으로 예시하고,
- 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 단면을 개략적으로 도시하며, 상기 장치는 장치의 장착부부터 장치의 측면 테두리까지 얇은 부분을 가지며,
- 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 단면을 개략적으로 도시하며, 상기 장치는 장치의 장착부부터 장치의 측면 테두리까지 얇은 부분을 가지며,
- 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 단면을 개략적으로 도시하며, 상기 장치는 오목부를 가지며,
- 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 오목부를 평면도로 개략적으로 도시하며,
- 도 6은 장치와 플레이트를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 조립체를 개략적으로 도시하며, 상기 장치는 플레이트에 고정되어 장착되며,
- 도 7은 장치와 플레이트를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 조립체를 개략적으로 도시하며, 상기 장치는 플레이트에 고정되어 장착되며,
- 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 측면 글레이징을 개략적으로 도시하며,
- 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 글레이징 요소를 개략적으로 도시하며,
- 도 10은 입사 음파의 주파수의 함수로서, 본 발명의 실시예에 따른 공지의 글레이징 및 조립체의 평균 가속도를 도시하는 다이어그램이며,
- 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 공지된 글레이징 및 조립체의 방음 성능을 도시하는 다이어그램이다.
모든 도면에서 유사한 요소는 동일한 참조번호로 표시된다.

정의

재료가 복소수 영률(complex Young's modulus) E를 가질 때 재료의 "손실 계수 η"는 재료의 탄성과 관련된 재료의 영률의 허수부 E''와 재료의 점도와 관련된 재료의 영률의 실수부 E'사이의 비를 의미한다.

"tan δ"라고도 하는 재료의 손실 계수 η는 국제 표준 ISO 18437-2:2005(기계적 진동 및 충격 - 점탄성 재료의 동적 기계적 특성 특성화 - 파트 2: 공명 방법, 파트 3.2)에 의해 정의된다.

바람직하게는, 손실 계수 η는 소정의 주파수에 대해 정의될 수 있다. "재료가 어떤 값보다 더 큰 제1 손실 계수 η를 갖는다"는 것은 해당 재료가 가청 주파수 범위, 즉 20Hz에서 20,000Hz(포함) 사이의 주파수 범위, 바람직하게는 20Hz 10,000Hz(포함) 주파수 범위에 있는 각 주파수에 대해 그 값보다 더 큰 제1 손실 계수 η를 갖는다는 것을 의미한다.

손실 계수 η는 소정의 온도에 대해 정의될 수 있다. 본 발명에서 고려되는 온도 범위는 -20℃ 내지 60℃ 사이에 포함된다. 본 발명에 있어서, "재료가 어떤 값보다 더 큰 제1 손실 계수 η를 갖는다"는 것은 해당 재료가 -20℃ 내지 60℃ 사이의 각 온도에 대해 그 값보다 더 큰 제1 손실 계수η를 갖는다는 것을 의미한다.

"재료의 영률의 실수부 E'가 어떤 값보다 더 크다"는 것은 재료의 영률의 실수부 E'가 20Hz에서 20,000Hz(포함) 사이, 바람직하게는 20Hz에서 10,000Hz(포함) 사이의 주파수 범위에 있는 가청 주파수 범위의 각각의 주파수에 대해 재료의 영률의 실수부 E'보다 크다는 것을 의미한다.

영률의 실수부 E'와 허수부 E''는 소정의 온도에 대해 정의될 수 있다. 본 발명에서 고려되는 온도 범위는 -20℃ 내지 60℃ 사이에 포함된다. 본 발명에서, "재료의 영률의 실수부 E'가 어떤 값보다 크다"는 것은 해당 재료가 -20℃ 내지 60℃ 사이의 각 온도에 대한 그 값보다 더 큰 영률의 실수부 E'를 갖는다는 것을 의미한다. 본 발명에 있어서, "재료가 어떤 값보다 더 큰 제1 손실 계수η를 갖는다는 것은 -20℃ 내지 60℃ 사이의 각 온도에 대해 그 값보다 더 큰 제1 손실 계수 η를 갖는다는 것을 의미한다.

재료의 동적 특성화는 Metravib 점도 분석기 유형의 점도 분석기에서 다음 측정 조건 하에 수행된다. 사인곡선 하중이 재료에 적용된다. 측정 대상 재료로 만들어진 측정 샘플은 두 개의 평행육면체로 구성되며, 각각의 평행육면체는 두께 3.31mm, 높이 10.38mm, 폭 6.44mm를 갖는다. 상기 재료로 만든 각 평행육면체를 전단 "시험편"이라고도 한다. 여기(excitation)는 정지 위치 주변에서 5μm의 동적 진폭으로 구현되며, 5Hz~700Hz 사이의 주파수 범위와 -20℃ ~ +60℃ 사이의 온도 범위를 포괄한다.

점도 분석기는 정확한 온도 및 주파수 조건에서 각 시험편(각 샘플)에 변형을 가하고, 시험편의 변위, 시험편에 가해지는 힘 및 위상 변화를 측정하는 것을 가능하게 하며, 이를 통해 시험편의 재료를 특징짓는 유변학적 양을 측정할 수 있다.

측정을 통하여 특히 재료의 영률 E, 특히 재료의 영률의 실수부 E' 및 재료의 영률의 허수부 E''를 산출할 수 있으며, 이에 따라 손실 각도(또는 손실 계수)η의 탄젠트(tan δ라고도 함)를 계산할 수 있다.

영률의 실수부 E' 값 및/또는 재료의 손실 계수 η는 재료에 사전 응력을 가하지 않고 측정된다.

"글레이징(Glazing)"은 바람직하게는 차량, 바람직하게는 자동차에 장착되기에 적합한 적어도 한 장의 유기 또는 광물 유리를 포함하는 구조물을 의미한다.

글레이징은 단일 유리 시트 또는 적어도 하나의 시트가 유리 시트인 다층 글레이징 조립체를 포함할 수 있다.

글레이징은 글레이징된 조립체를 포함할 수 있다. 글레이징된 조립체는 적어도 하나의 유리 시트를 포함한다. 유리는 유기 유리 또는 미네랄 유리일 수 있다. 유리는 강화될 수 있다. 글레이징된 조립체는 바람직하게는 적층 글레이징이다. "적층 글레이징"이란 적어도 두 장의 유리 시트와 두 개의 유리 시트를 분리하는 점탄성 플라스틱 재료로 만들어진 중간층 필름으로 구성된 글레이징된 조립체를 의미한다. 플라스틱 재료로 만들어진 중간층 필름은 폴리비닐 부티랄(PVB) 또는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA)와 같은 점탄성 중합체로 된 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 중간층 필름은 바람직하게는 표준 PVB 또는 음향 PVB(단일층 또는 삼중층 음향 PVB와 같은)로 제조된다. 음향 PVB는 세 개의 층으로 구성될 수 있다. 두 개의 표준 PVB 외부 층과 외부 층보다 덜 단단하게 만들기 위해 가소제가 추가된 PVB의 내부 층이다.

"타원"은 원뿔 또는 원통의 회전축과 교차하는 경우 회전 원뿔과 평면의 교차로 얻은 닫힌 평면 곡선을 의미한다. 타원은 엄밀히 말하면 0과 1 사이의 이심률의 원뿔형 단면이다. 타원은 또한 초점이라고 하는 두 고정 점까지의 거리 합이 일정한 점의 자취이다.

발명의 상세한 설명

일반 아키텍처 및 이론적 요소

도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 플레이트(4)의 방음장치(1)는 방음부(2)와 장착부(3)를 포함한다.

장착부(3)는 방음부(2)에 고정되어 장착된다. 바람직하게는 장착부(3)와 방음부(2)는 단일의 제1 재료로 이루어진 단일의 모노리식 부품을 형성한다. 장착부(3)는 방음부(2)와 접촉하는 제2 두께(h2)를 갖는다. 상기 장치(1)는 주 방향(6)으로 연장된다. 바람직하게는, 장착부(3)의 두께는 일정하고 주 방향(6)을 따라 제2 두께(h2)와 동일하다.

장착부(3)는 플레이트(4)의 테두리에 고정되어 장착되도록 구성된다. 플레이트의 테두리는 플레이트(4)의 모서리면이 될 수 있다. 플레이트의 테두리는 주 방향(6)에 수직일 수 있으며, 주 방향(6)은 플레이트(4)가 연장되는 표면에 평행하다.

방음부(2)는 제1 재료로 이루어진다. 방음부(2)는 제1 주 방향(6)으로 제1 길이(l)를 따라 연장된다. 방음부(2)는 제1 주 방향(6)에 수직인 방향으로 제1 재료의 제1 두께(h1)를 갖는다. 제1 두께(h1)는 X 좌표에 기초하여, 제1 길이(l)을 따라 xⁿ의 값에 비례하여 변화하며, 여기서 n은 최소 두께(h1min)부터 상기 제2 두께(h2)까지의 1보다 큰 실수이며, 제1 길이(l)는 상기 최소 두께(h1min)가 상기 제2 두께(h2)의 1/3보다 작거나 같도록 미리 설정된다. 방음부(2)의 두께(h1)이 h2min일 때 X좌표는 0이다. X 좌표가 제1 길이(l)와 같을 때, 방음부(2)의 두께(h1)는 장착부(3)의 두께(h2)와 동일하다.

따라서, 상기 장치(1)는 플레이트(4)를 향해 굽힘판를 반사하지 않고 플레이크(4)의 테두리로부터 전파되는 굽힘파를 수신하는 것을 가능하게 한다. 플레이트(4)가 입사 음파에 노출된 경우 상기 장치(1)에 전달된 굽힘파는 먼저 장착부(3)로 퍼져나가고 다음에 방음부(2)로 퍼져나간다. 방음부(2)는 굽힘파가 상기 치(1) 내에서 반사되는 것을 방지하여 상기 장치(1)가 플레이트(4)에 고정되어 장착되어 있을 때 플레이트(4)를 방음할 수 있게 한다.

실제로, 문헌 Mironov et al. (Mironov, M.A., 1988, "유한한 간격에서 두께가 0으로 완만하게 감소하는 플레이트에서 굴곡파의 전파", 소련 물리학 음향-USSR, 34(3), 318-319)에 기술되어 있듯이, 얇은 플레이트의 가장자리에서 두께가 감소하면, 감소가 거듭제곱 법칙을 따를 때, 상기 가장자리가 플레이트 재료의 굽힘파에 대해 비반사로 될 수 있고, 플레이트의 두께(h)는 xⁿ에 비례하며, 여기서 n은 1을 초과하는 실수이다.

방음부(2)의 제1 두께(h1)는 다음 수학식(1)로 정의될 수 있다.

h ₁ (x) = ε.xⁿ (1)

여기서 ε은 비례 계수이다.

방음부(2)에서 굽힘파의 위상 속도(cb1)는 방음부 두께 h1(x)에 기초하여 다음 식(2)에 의해 정의될 수 있다.

(2)

여기서 E'1은 제1 재료의 영률의 실수부, ρ1은 제1 재료의 밀도, ν1은 제1재료의 뿌와쏭 비, h1(x)는 X 좌표에서의 방음부의 두께이고 ω는 입사 음파의 각속도이다.

방음부(2)에서의 위상 속도(cb1)로부터 방음 구역(11)에서 전파하는 굽힘파의 통과 시간을 계산할 수 있다. 두께(h1min)가 0에 가까워질 때, 통과 시간은 무한대에 가까워지는 경향이 있다. 이에 따라, 입사되는 굽힘파가 방음부(2)에 의해 반사되지 않아 플레이트(4)의 방음성을 높일 수 있다.

음향 블랙홀이라는 용어는 방음부(2)를 지칭하는 데 사용된다. 상기 장치(1)는 적어도 하나의 음향 블랙홀을 포함한다. 상기 장치(1)는 또한 복수의 음향 블랙홀, 바람직하게는 블랙 홀의 네트워크를 포함할 수 있다.

실제로, 0 두께(h1min)를 제조하는 것은 불가능하다. 본 발명자들은 최소 두께(h1min)가 제2 두께(h2)의 1/3 이하가 되도록 제1 길이(l)를 미리 정하면 방음 효과가 나타나는 것을 발견하였다. 특히, 최소 두께(h2min)가 제2 두께(h2)의 1/5 이하가 되도록 제1 길이(l)가 미리 결정된다. 보다 바람직하게는, 최소 두께(h1min)가 제2 두께(h2)의 1/10 이하가 되도록 제1 길이(l)가 미리 결정된다.

또한, 본 발명자들은 방음 효과는 n이 1 초과, 특히 5/3 이상, 바람직하게는 2 이상인 경우에 나타난다는 것을 발견하였다. 또한, 방음부(2)와 장착부(3) 사이의 접합부에서 반사를 방지하기 위해서 n이 100 미만 일 수 있다. 방음부(2)는 제2 주 방향(16)으로 제1 길이(l)보다 더 크거나 같은 크기를 가질 수 있고, 제2 주 방향(16)은 국부적으로 제1 주 방향(6)에 수직이고 상기 장치(1)의 두께가 국부적으로 연장되는 방향에 수직이다.

방음부(2)

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 장치(1)는 측면 테두리(9)를 포함할 수 있으며, 방음부(2)는 장착부(3)로부터 측면 테두리(9)까지 장치(1)의 얇은 부분을 형성한다. 바람직하게는, n은 2이상의 실수이다. 따라서 방음부(2)는 제2 주 방향(16)으로 연장되는 블레이드 또는 에지를 형성한다. 그러므로 플레이트(4)의 방음 기능을 달성하면서 장치(1)를 용이하게 제조하는 것이 가능하다. 바람직하게는 방음부(2)는 제1 길이(l)보다 크거나 같은 길이에 걸쳐 제2 주 방향(16)으로 연장된다.

도 4를 참조하면, 방음부(2)는 적어도 하나의 오목부(7)를 가질 수 있다. 바람직하게, n은 5/3 이상의 실수이다. 바람직하게는 오목부(7)는, 플레이트(4)가 연장되는 표면에 따라, 제1 길이(l)보다 크거나 같은 최소 크기(Wmin)를 갖는다. 오목부(7)는 타원형의 형상을, 바람직하게는 원형의 형상을 가질 수 있다. 오목부(7)에 의해 형성된 타원은 최소 반경(rmin)을 가질 수 있다. 바람직하게는, 타원의 최소 반경(rmin)은 제1 길이(l)보다 크거나 같다. 오목부(7)는 또한 정사각형 또는 직사각형 형상을 가질 수 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 오목부(7)의 중앙에 절개부(17)가 형성될 수 있다. 이에 따라 방음부(2)의 최소 두께(h1min)가 될 수 있는 대로 영(0)에 가까워지도록 제작할 수 있다. 최소 두께가 가능한 한 0에 가깝게 함으로써, 장치(1) 내에서 전파되는 굽힘파의 반사를 최소화할 수 있고, 따라서 플레이트(4)의 방음 기능을 높일 수 있다. 바람직하게는, 오목부가 타원형인 경우, 제1 길이(l)는 반경 r 또는 오목부(7)의 최소 반경(rmin)과 절개부의 반경 사이의 차이보다 크다.

방음부(2)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 제1 재료는 방음부(2)의 측면 테두리(9)에 모서리를 형성할 수 있다. 변형으로서, 재료는 포크형 단면을 가질 수 있고, 방음부(2)는 방음부(2)의 테두리에 두 개의 모서리를 형성한다. 이 경우 제1 두께(h1)은 포크의 각 암 두께를 더하여 측정할 수 있다. 재료는 오목부(7)를 형성할 수 있다. 재료는 또한 공동을 형성할 수 있다. 이 경우, 방음부(2)의 제1 두께(h1)는 공동를 형성하는 재료의 두께를 합산하여 측정된다. 방음부(2)는 곡면을 가로질러 연장될 수도 있다. 이 경우, 방음부(2)의 제1 두께(h1)의 측정은 곡면에 국부적으로 직교하는 방향으로 재료의 두께를 측정하게 된다.

점탄성 소산체(8)

도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 장치(1)는 점탄성 소산체(8)를 포함할 수 있다. 상기 소산체(8)는 적어도 방음 구역(11)의 일부와 접촉하여 고정되어 장착될 수 있다. 소산체(8)은 0.05 초과, 특히 0.10 초과, 바람직하게는 0.15를 초과하는 제1 손실 계수 η ₁ 을 갖는 재료로 만들어질 수 있다. 따라서, 입사된 굽힘파에 의해 방음구역(11)에 집중된 에너지는 점성 소산되어 장치(1)에서 굽힘파의 반사를 감소시켜 플레이트(4)에서 장치(1) 내에서의 반사로 인한 굽힘파의 방출을 방지할 수 있다. 소산체(8)의 재료는 점탄성이며 영률의 실수부 E'가 100MPa 미만, 바람직하게는 10MPa 미만일 수 있다.

도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 소산체(8)는 h1min과 h₂/2 사이의 두께를 갖는 방음 구역(11)의 일부에 고정되어 장착될 수 있다. 따라서, 굽힘파는 가장 집중되는 위치에서 소산체(8)에 의해 소산된다. 바람직하게는, 소산체(8)의 일부는 최소 두께(h1min)를 갖는 방음부(2)와 접촉된다.

소산체(8)는 실리콘, 니트릴 및 폴리우레탄 중에서 선택된 재료로 제조될 수 있다. 공지된 재료의 점탄성 특성은 본 명세서에 설명된 방법으로 측정할 수 있다. 소산체의 재료는 -80℃에서 -50℃(포함됨)사이의 유리 전이온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 소산체의 재료는 벤조일 퍼옥사이드에 의해 가교결합된 메틸 비닐 실리콘 고무(MVQ)를 포함할 수 있다. 소산체의 재료는 다공성 재료일 수도 있다. 재료의 손실 계수는 점착제, 예를 들어 글리세린 에스테르, 탄산칼슘 또는 탄소 나노튜브에 의해 조정될 수도 있다. 예를 들어, Weber 브랜드의 폴리우레탄 실런트 Weberseal PU 40(등록 상표)은 손실 계수 η가 0.41이고 영률의 허수부 E' 값이 7.2MPa이다. 예를 들어, Sika 브랜드의 폴리우레탄 실런트 Sikaflex PRO-11 FC(등록 상표)는 손실 계수 η가 0.20이고 영률의 허수부 E' 값이 1.2MPa이다.

장착부(3)

도 6 및 도 7을 참조하면, 장착부(3)는 플레이트(4)의 테두리(11)에 고정되어 장착되도록 구성된다. 장착부(3)는 테두리(11)에 고정되어 장착될 수 있는 종단부를 포함한다.

장착부(3)는 플레이트(4)의 테두리(11)를 수용할 수 있는 하우징(10)을 형성할 수 있다. 하우징(10)은 테두리(11)를 둘러싸는 형태의 클램프를 형성할 수 있다. 따라서, 하우징(10)은 플레이트(4)의 모서리면과 동시에 플레이트(4)의 상부면과 하부면에 접촉될 수 있다. 따라서, 장치(1)는 플레이트(4)에 대한 회전 및 병진 자유도 없이 플레이트(4)에 고정되어 장착될 수 있다. 이러한 구성은 플레이트(4)로부터의 굽힘파를 장치(1)로 효과적으로 전달할 수 있게 한다. 장착부(3)의 종단부도 테두리(11)에 접합될 수 있다. 장착부(3)는 플레이트(4)에 해제 가능하게 고정되어 장착되도록 구성될 수 있다.

조립체 13

하나의 조립체(13)는 장치(1)와 테두리(11)를 갖는 플레이트(4)를 포함하며, 장착부(3)은 플레이트(4)의 테두리(11)에 고정되어 장착된다. 플레이트(4)는 테두리(11)에서 제3 두께(h3)를 갖는다. 제3 두께(h3)는 바람직하게는 플레이트(4)에서 일정하다.

본 발명의 일 측면은 조립체(13)를 제조하는 방법이다. 이 방법은 장착부(3)를 플레이트(4)의 테두리에 고정하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 장착부(3)는 매립되거나, 스냅핏(snap-fit)되거나, 또는 플레이트(4)의 테두리에 해제 가능하게 장착될 수 있다. 장착부(3)는 또한 플레이트(4)의 테두리에 접착될 수 있다. 접착제는 에폭시, 메타크릴레이트, 폴리우레탄, 아크릴, 비닐 타입의 단일 성분 또는 다중 성분의 구조적 접착제로부터 선택할 수 있다.

바람직하게는, 장착부(3)에서의 굽힘파의 제1 위상 속도(cb1)와 플레이트(4)에서의 굽힘파의 제2 위상 속도(cb2) 사이의 차이는 제2 위상 속도(cb2)의 20% 미만이고, 바람직하게는 결정된 각속도(ω)를 갖는 음파에 플레이트(4)가 노출되는 동안 제2 위상 속도(cb2)의 10% 미만이다.

장착부(3)에서의 굽힘파의 제1 위상 속도(cb1)는 다음 식(3)으로 정의된다.

(3)

여기서 ω는 플레이트(4)에 입사되는 음파의 각속도이고, γ1은 다음 식(4)으로 정의되는 위상 속도 제1 성분이다.

(4)

여기서, E'1은 제1 재료의 제1 영률의 실수부이고, ρ1은 제1 재료의 제1 밀도이며, ν1은 제1 재료의 제1 뿌와쏭 비이다.

플레이트(4)에서 굽힘파의 제2 위상 속도(cb2)는 다음 식(5)에 의해 정의된다:

(5)

여기서 ω는 플레이트(4)에 입사되는 음파의 각속도이고, γ2는 다음 식(6)으로 정의되는 위상 속도 제2 성분이다.

(6)

여기서, E'2는 플레이트(4) 재료의 제2 영률의 실수부이고, ρ2는 플레이트(4) 재료의 제2 밀도이고, ν2는 플레이트(4) 재료의 제2 뿌와쏭 비이다.

따라서 앞서 기술한 굽힘파 위상 속도들 사이의 관계는 다음과 같이 나타낼 수 있다: 제1 성분 γ1과 제2 성분 γ2 사이의 차이는 제2 성분 γ2의 20% 미만이고, 바람직하게는 제2 성분 γ2의 10%이다. 따라서, 플레이트(4)로부터 장치(1)를 향해 전파되는 굽힘파의 반사가 제한되거나 상쇄될 수 있다.

바람직하게는, 플레이트(4)는 글레이징(12)이다. 글레이징(12)의 기계 가공은 복잡하고 비용이 많이 드는 작업이다. 특히, 음향 블랙홀의 가공은 특히 음향 블랙홀의 방음부(2)의 프로파일 때문에 복잡해질 수 있다. 따라서, 글레이징(12)을 기계 가공할 필요 없이 장치(1)에 고정하여 글레이징(12)을 장착함으로써 글레이징(12)의 방음을 향상시키는 것이 가능하다. 바람직하게는, 글레이징(12)은 적어도 하나의 미네랄 유리 시트를 포함한다. 실제로, 미네랄 유리 시트는 기계 가공이 어렵더라도 다양한 유형의 글레이징(12)에 필요로 할 수 있다. 글레이징(12)은 적층형 또는 모노리식 글레이징일 수 있다.

글레이징(12)이 미네랄 유리 시트를 포함하는 경우, 제1 재료는 알루미늄일 수 있고, 제2 두께(h2)는 제3 두께(h3)와 동일하다. 실제로 알루미늄의 영률 E'1의 실수부, 뿌와쏭 비 ν1 및 밀도 ρ1는 미네랄 유리의 영률 E'2의 실수부, 뿌와쏭 비 ν2 및 밀도 ρ2에 대해 제3 두께(h3)와 동일한 제2 두께(h2)의 경우 제1 성분 γ1과 제2 성분 γ2 사이의 관계를 점검할 수 있게 한다. 따라서, 장치(1)를 알루미늄으로 제조하는 것이 가능하고, 이로써 하나 이상의 음향 블랙홀의 기계 가공을 용이하게 하면서 조립체(13)의 질량 증가를 제한하는 것이 가능하다.

글레이징(12)이 미네랄 유리 시트를 포함하는 경우, 제1 재료는 중합체 재료, 바람직하게는 수지일 수 있고, 제2 두께(h2)는 제3 두께(h3)보다 크다. 실제로 중합체 재료의 영률 E'1의 실수부, 뿌와쏭 비 ν1 및 밀도 ρ1는 미네랄 유리의 영률 E'2의 실수부, 뿌와쏭 비 ν2 및 밀도 ρ2에 대해 제3 두께(h3)보다 큰 제2 두께(h2)의 경우 제1 성분 γ1과 제2 성분 γ2 사이의 관계를 검증하게 할 수 있게 한다. 따라서, 제1 중합체 재료로 제조된 장치(1)를 제조할 수 있고, 이에 따라 하나 이상의 음향 블랙홀의 가공을 용이하게 하면서 조립체(13)의 질량 증가를 제한하는 것이 가능하다.

플레이트(4)는 또한 천장 및 칸막이, 바람직하게는 석고 칸막이 중에서 선택될 수 있다. 따라서, 천장이나 칸막이를 개조하지 않고도 방음 성능을 향상시킬 수 있다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 글레이징(12)은 자동차의 측면 글레이징(12)일 수 있다. 바람직하게는, 조립체(13)는 자동차의 도어에 고정하기 위한 수단을 포함하여, 조립체(13)가 도어에 고정될 때 장치(1)가 벨트 부분 외부의 도어에 배열되도록 한다. 이 경우, 장치(1)는 도어의 리킹 씰(licking seal) 아래에 배치되도록 구성된다. 도 8을 참조하면, 방음부(2)는 장착부(3)부터 측면 테두리(9)까지 장치(1)의 얇은 부분을 형성할 수 있다. 도 9를 참조하면, 방음부(2)는 제1 재료에서 오목부(7)의 네트워크를 포함할 수 있다.

도 10은 글레이징(12)에 입사되는 음파의 주파수에 기초하여 글레이징(12)의 두께에 따른 방향으로의 글레이징(12)의 평균 가속도를 도시한다. 글레이징(12)은 미네랄 유리로 만들어졌다. 글레이징(12)은 두께(h3)가 4mm, 주 방향(6)을 따라 길이가 300mm, 그리고 폭이 60mm이다. 곡선(a)는 방음 장치(1)가 없을 때 글레이징(12)의 평균 가속도를 예시한다. 곡선(b)는 수지로 만들어지고 소산체(8)가 없는 본 발명의 일 실시예에 따른 방음 장치(1)에 고정되게 장착되어 있는 글레이징(12)의 평균 가속도를 예시한다. 곡선(c)는 수지로 만들어지고 소산체(8)가 있는 본 발명에 따른 방음 장치(1)에 고정되게 장착되어 있는 글레이징(12)의 평균 가속도를 도시한다.

도 11은 입사 음파의 주파수에 기초하여 유리(12) 방음을 유한요소법으로 시뮬레이션한 수치 시뮬레이션을 도시한다. 곡선(d)는 방음 장치(1)가 없을 때 손실 계수가 1%인 완충층을 포함하는 적층 글레이징(12)의 방음을 보여준다. 곡선(e)는 방음 장치(1)가 없을 때 손실 계수가 15%인 완충층을 포함하는 적층 글레이징(12)의 방음을 보여준다. 곡선(f)는 손실 계수가 1%인 완충층을 포함하며, 알루미늄으로 만든 방음 장치(1)에 고정되어 장착되는 적층 글레이징(12)의 방음을 보여준다. 곡선(g)는 1%의 손실 계수를 갖는 완충층을 포함하고, 수지로 만든 방음 장치(1)에 고정되어 장착되는 적층 글레이징(12)의 방음을 보여준다.

1 (방음) 장치
2 방음부
3 장착부
4 플레이트
6 제1 주 방향
16 제2 주 방향
7 오목부
8 소산체
9 측면 테두리
10 하우징
11 테두리
12 글레이징
13 조립체
17 절개부
h1min 최소 두께
h1 제1 두께
h2 제2 두께
h3 제3 두께
l 제1 길이

Claims (13)

1. 방음부(2)와 장착부(3)를 포함하는 플레이트(4)의 방음 장치(1)에 있어서, 상기 방음 장치는
   - 장착부(3)는 플레이트(4)의 테두리(11)에 고정되어 장착되도록 구성되며, 장착부(3)는 방음부(2)에 고정되어 장착되고 방음부(2)와 접촉하는 제2 두께(h2)를 가지며,
   - 방음부(2)는 제1 재료로 만들고, 제1 주 방향(6)으로 제1 길이(l)를 따라 연장되고, 방음부(2)는 제1 주 방향(6)에 수직 방향으로 제1 재료의 제1 두께(h1)를 가지며, 제1 두께(h1)는 x 좌표를 기준으로 제1 길이(l)를 따라 xⁿ의 값에 비례하여 변하며, 여기서 n은 최소 두께(h1min)부터 제2 두께(h2)까지의 1보다 큰 실수이고, 제1 길이(l)는 최소 두께(h1min)가 제2 두께(h2)의 1/3 이하가 되도록 미리 정해지는 것을 특징으로 하는 방음 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 방음 장치는 측면 테두리(9)를 포함하고, 방음부(2)는 장착부(3)로부터 측면 테두리(9)까지 얇아지며, n은 2이상의 실수인 방음 장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 방음부(2)는 제1 재료에서 적어도 하나의 오목부(7)를 갖고, n은 5/3 이상의 실수이고, 절개부(17)가 오목부(7)의 중앙에 형성되는 방음 장치.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 방음 장치는 점탄성 소산체(8)를 포함하고, 점탄성 소산체(8)는 적어도 방음부(2)의 일부와 접촉하여 고정되게 장착되고, 소산체(8)는 0.05보다 크고, 특히 0.10보다 크고. 바람직하게는 0.15보다 큰 제1 손실 계수(η ₁ )을 갖는 재료로 만들어지는 방음 장치.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 장착부(3)는 플레이트(4)의 테두리(11)를 수용할 수 있는 하우징(10)을 형성하는 방음 장치.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방음 장치(1)와 테두리(11)를 갖는 플레이트(4)를 포함하는 조립체(13)에서, 장착부(3)는 플레이트의 테두리(11)에 고정되어 장착되는 조립체(13).
   
7. 제6항에 있어서, 제1 재료는 제1 영률 E'1의 실수부, 제1 밀도 ρ1, 제1 뿌와쏭 비 ν1을 갖고,
   장착부(3)는 식 으로 정의되는 굽힘파의 위상 속도의 제1 성분 γ1를 가지며,
   플레이트(4)는 제3 두께(h3), 제2 영률 E'2의 실수부, 제2 밀도 ρ2 및 제2 뿌와쏭 비 ν2를 가지며 식 에 의해 정의되는 굽힘파의 위상 속도의 제2 성분 γ2를 정의하며,
   제1 성분 γ1과 제2 성분 γ2 의 차이는 제2 성분 γ2의 20% 미만이고, 바람직하게는 제2 성분 γ2의 10% 미만인 조립체.
   
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 플레이트(4)는 글레이징(12)인 조립체(13).
   
9. 제8항에 있어서, 글레이징(12)은 적어도 하나의 미네랄 유리 시트를 포함하는 조립체(13).
   
10. 제9항에 있어서, 글레이징(12)은 적층 글레이징인 조립체(13).
    
11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 플레이트(4)는 미네랄 유리 시트를 포함하는 글레이징(12)이고, 장치(1)의 제1 재료는 알루미늄을 포함하고, 제2 두께(h2)는 제3 두께(h3)와 동일한 조립체.
    
12. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 플레이트(4)는 미네랄 유리 시트를 포함하는 글레이징(12)이고, 장치(1)의 제1 재료는 중합체 재료를 포함하고, 제2 두께(h2)는 제3 두께(h3)보다 큰 조립체.
    
13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 장치(1)와 테두리(11)를 갖는 플레이트(4)를 포함하는 조립체(13)를 제조하는 방법에서, 장착부(3)를 플레이트(4)의 테두리에 고정하는 단계를 포함하는 제조 방법.