TW201830376A - 車用噪音衰減裝飾部件及其用途 - Google Patents

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邁克爾 謝恩哈特
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瑞士商歐拓管理股份公司
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Abstract

一種用於具有吸音質量彈簧特性的車輛的噪音衰減裝飾部件，其包括一質量層及一由開放性泡棉組成的解耦層，其中質量層包含至少一不可滲透性阻擋層。解耦層具有與質量層相鄰的第一表面及遠離質量層的第二表面，其中解耦層及質量層被層壓在一起，且解耦層具有至少一個具有多個凹部的區域，其中每個凹部包括圓基底區域，其中圓基底區域與第二表面位於同一平面，且其中圓基底區域的總表面積介於解耦層的第二表面的總表面積的10 %至40 %之間。

Description

吸音泡棉解耦器
本實施例揭露一種汽車內部裝飾部件，例如是內部儀表板隔離體及地板地毯，用於車輛，特別是汽車中的噪音衰減。
在車輛中存在許多噪音源，例如來自動力傳動系的噪音、輪胎噪音，制動噪音及風噪音。這些不同來源產生的噪音會進入車輛的乘客艙，且可能覆蓋相當寬的頻率範圍，尤其是400~4000 Hz的範圍。
為了在車輛中，特別是在汽車及卡車中的噪音衰減，使用例如是隔離體及吸收體的裝飾部件來反射和消散噪音並因此降低總體內部噪音程度是眾所周知的。
也被稱為裝飾部件(諸如內部儀表板隔離件及地板地毯系統)的噪音衰減裝飾部件被模製成三維形狀，以便在安裝在車輛中時符合車輛形狀。
傳統上透過“質量-彈簧”阻擋系統獲得用於隔離的飾件，其中質量元件以通常被稱為重量層(heavy layer)的高密度不可滲透(impervious)材料層形成，且被稱為解耦器(decoupler)或解耦層(decoupling layer)的彈簧元件由例如是泡棉(form)或非壓縮氈(non-compressed felt)的彈性材料層形成。
質量彈簧系統通常放置在車輛上的金屬層(例如車體地板或防火牆)的頂部，其中彈簧元件與金屬層接觸。
裝飾部件的效率可透過介入損失(insertion loss)表現且以分貝(dB)測量，從而允許獨立於金屬層估計裝飾部件的性能。
除了吸音性能(acoustic performance)之外，這些裝飾部件還提供一定的總體剛性，使踩在車內或車外壓住裝飾部件時，例如是在安裝時更容易掌控部件及局部剛性，其中的局部剛性例如踏面強度(tread strength)不會太軟及彈性返回太多。
在本領域中已知使用具有在車地板與解耦器之間形成大空腔的狹縫或突起的解耦器層。普遍認為，空腔應該覆蓋盡可能大的區域，以便盡可能地減少解耦器層與車體之間的接觸面積，以分離裝飾部件與地板，從而建立具有空氣層的雙壁系統。使腔體盡可能大的另一個原因是假定腔體可做為共振器(resonator)，例如是亥姆霍茲共振器(Helmholtz resonator)，從而改善噪音吸收。然而，這種共振器只有在有一定尺寸的腔體及很窄的頻率範圍內才能起作用。
過去，一種習知技術提出一種解耦器，其具有正方形凹痕或相當薄的突出泡棉條紋或壁。然而，對於這些裝飾部件來說，踏面強度最可能過低，並且在使用期間解耦器層崩潰的風險很高，且解耦層及空腔可能被壓縮，使得整個或至少幾乎整個解耦層處於接觸車輛地板，反而降低吸音性能。具有大面積不與車體接觸的裝飾部件具有幾個缺點，例如降低了裝飾部件的整體剛度及降低了局部剛度，原因是僅有一小部分泡棉層與金屬體接觸。
其它缺點是由於形狀造成的生產問題，其中具有薄的泡棉條紋及/或壁的區域可能卡在模具中，並且在從模具中脫模的過程中解耦層受到破壞。
解耦層的發泡過程可能會發生進一步的生產問題，這是因為泡棉元件的流動受到較大凹部形狀的阻礙，導致泡棉解耦層的不均勻性。為了能夠填充整個模具，特別是在薄條及/或壁的區域，更多的泡棉須放入模具中，以增加了解耦層的重量和剛度。
通常可用於車輛裝飾部件的空間是有限的，且透過增加裝飾部件的厚度來改善介入損失通常不是替代方案。
為了改善裝飾部件的介入損失，質量層的重量可以增加，但是這種重量增加會負面地影響車輛的燃料經濟性。
本發明的目的是獲得降低噪音的裝飾部件，其具有重量減輕且介入損失受到改善，且克服現有技術的缺點。
本發明的目的透過一種依據請求項1所述的聲學質量-彈簧特性的車輛的噪音衰減裝飾部件(noise attenuating trim part)，特別是用於隔音的裝飾部件。裝飾部件包括一至少包含不可滲透性阻擋層的質量層(mass layer)以及 由開放性孔泡棉組成的解耦層(decoupling layer)，其中解耦層具有一鄰近質量層的平面及一遠離質量層的第二面，質量層與解耦層係層壓在一起，解耦層具有至少一區域，此至少一區域具有數個凹部(indentation)，各凹部包括一圓基底區域(round base area)，其中此些圓基底區域與第二面位於平面中，且此些圓基底區域的總表面積介於解耦層的第二面的總表面積的10 %與40 %之間。
較佳地，此些圓基底區域的數個半徑介於4毫米(mm)至20mm之間，較佳地介於6mm至16mm之間，或較佳地介於8mm至12mm之間。
較佳地，此些凹部的高度小於解耦層的厚度，此厚度為凹部的圓基底區域至解耦層的第一面的最短距離。
第二面的總面積，在汽車工業中也稱為B側(B-side)，係包括不具有此些凹部的總泡棉面積及此些凹部的圓基底區域的總面積。當安裝在車輛中時，第二面通常符合車體的形狀。
解耦層以第二面放置在例如是汽車或卡車的車輛中，其中第二面包括指向車體之此些凹部的基底區域，其中凹部在泡棉與車體之間形成空腔，其中不具有凹部的第二面的區域至少主要與車體接觸。凹部也可被稱為空隙(void)或空腔(cavity)。
特別地，透過最大化不與車體接觸的解耦層的面積為增加噪音隔離的主要驅動力，然本發明實施例並非透過最大化不與車體接觸的解耦層的面積去形成解耦層的分離(disconnection)，而是透過最佳化解耦層的整個軟化效果。
在不損害裝飾部件的整體或局部剛度的情況下，最佳化解耦層的總體剛度(stiffness)，為用於提升噪音隔離的主要驅動力，例如，機載傳輸損失(airborne transmission loss)及結構先天性性能。
質量彈簧式系統裝飾部件具有共振頻率，也稱為“質量-彈簧系統的共振頻率”，在此共振頻率下系統不能有效地用作噪音隔離裝置。共振頻率主要取決於質量層的重量(重量越高，共振頻率越低)及彈簧層的剛性(剛度越高，共振頻率越高)。
在共振頻率以上的頻率，介入損失線性地增加或減小，具有約12dB/octave，且因此期望共振頻率處於相當低的頻率但又不會因此損害整體或局部剛性，低剛性可能導致泡棉解耦層塌陷。
透過引入凹部及建立不與車體接觸的解耦層的多個區域，增加了與車體接觸的每單位面積泡棉的質量層的重量，且具有與增加解耦層的質量層的重量相同的效果，其中解耦層不具有凹部，此提升了噪音隔離性。
或者，可透過引入凹部並降低質量層的重量來保持噪音隔離性，從而獲得裝飾部件的較小總重量。
特別地，相較於具有解耦層(超過40%的區域不與車體接觸)的裝飾部件，具有介於不與車體(例如汽車地板或防火牆)接觸的解耦層的10%與40%之間的區域的裝飾部件，在相關的頻率範圍內提供更高或至少相同的介入損失。此外，解耦層的10%與40%之間的區域不與車體接觸的裝飾部件的性能比整個解耦層與車輛地板接觸的裝飾部件要好得多。
不與車身接觸的總面積，即多個凹部的多個圓基底區域的總面積並不會太小，以實現期望的效果。
較佳地，用於車輛的噪音衰減裝飾部件，其中多基底區域的總表面積介於解耦層的第二表面的總表面積的15%與35%之間，較佳地為介於20%與30%之間。
透過在根據本發明的解耦層中建立凹部，可節省解耦層的重量最高可達25%的。
可理解的是，裝飾部件可節省更多重量，如上述，透過減小質量層的重量仍然可保持絕緣性能。
除了吸音改善外，相較於解耦層中超過40%未與車身接觸的面積而言，另一優化解耦層中未與車身接觸的面積的正面效果是，裝飾部件具有改進的踏面強度且可更好地耐受使用期間的狀況，例如當踩踏在裝飾部件上時(如當進入或離開車輛時)不會彈回太多。
解耦層與車身之間的接觸面積過度減少具有缺點：由於解耦層與地板接觸而引起的車身振動的阻尼減小及車身的振動阻尼變差。
相較於傳統具有最大未接觸面積的隔離系統而言，因為可選擇相對較小的凹部的位置且考慮到裝飾部件的整體及局部剛度，本發明除了重量輕之外，更提供了更好的可能性來控制和優化裝飾部件的整體剛性。
利用根據本發明的凹部，當安裝在車輛中時，解耦層將保持其大致形狀且仍配合車輛地板的形狀。
相對於解耦層的厚度而言，具有太小高度的凹部對吸音性能具有非常有限的影響。另一方面，相對於解耦層的厚度而言，具有太高高度的凹部對吸音性能具有有限的額外影響。但是，透過削弱裝飾部件的整體剛性及阻礙泡棉流動則會造成缺點。
較佳地，多個凹部的高度介於解耦層的總厚度的40%與74%之間，較佳地介於45%與70%之間，較佳地介於50%與65%之間，其中的總厚度是從凹部的基底區域至解耦層的第一表面之間的最短距離。
優選地，凹部的高度介於4 mm與20 mm之間，較佳地介於6 mm與16 mm之間，較佳地介於8 mm至12 mm之間。
為了不阻礙泡棉成分的流動，在製造裝飾部件時解耦層的發泡過程中，應當避免非常薄的泡沫厚度。因此，理想的是凹部頂部的泡沫厚度至少為3 mm，以確保順利的發泡過程。
當放置在車輛時，根據本發明的裝飾部件具有在解耦層的第二表面的10 %和40 %之間的不與車身接觸的面積。為了實現此種不接觸的區域範圍，因為不可能在第二表面的所有區域中放置壓痕，因此裝飾部件的一些區域須具有更大的不與車身接觸的區域。例如，在解耦層非常薄的情況下或者解耦層的第二表面具有強曲率(strong curvature)的情況下或者在相當垂直的區域中，凹部會使得在模製之後裝飾部件更難脫模。
較佳地，根據本發明的裝飾部件具有至少一個具有多個凹部的區域，其中該區域被限定為這些凹部的圓基底區域的凸包(convex hull)，且其中該區域具有至少15個凹部，較佳地為至少20個凹部，較佳地為至少30個凹部，且其中該區域內的圓基底區域的總表面積為該區域的表面積的25%與50%之間，較佳地介於30%與45%之間，較佳地介於35%與45%之間。
裝飾部件更可以具有小於15個凹部的區域。
一組凹部的凸包(convex hull)為包含這些凹部的最小凸起的區域或面積。
作為去耦層，根據本發明用於典型吸音質量-彈簧系統中的彈簧層的標准開放性泡棉材料可依據相同原理用於裝飾部件中。解耦層可由任何類型的熱塑性或熱固性泡棉形成。較佳地，解耦層由聚氨酯泡沫製成。
較佳地，泡棉具有介於25與100之間的密度，較佳地介於35與80之間的密度，較佳地介於45與70之間的密度。
根據目前的ISO 3386-1測量，解耦層較佳地具有小於20 kPa的低壓縮剛性(low compression stiffness)，較佳地大於4 kPa，較佳地介於5 kPa與15 kPa之間的低壓縮剛性，較佳地介於5 kPa與10 kPa之間的低壓縮剛性。測量的剛性是在40 %壓縮下測量的壓縮應力值CV40，也稱為CLD40值。通常，從吸音觀點來看，較軟的泡棉更好，但是這樣可能具有剛度太低的缺點，例如踏面強度太低的缺點。例如，在進出車輛踩踏在裝飾部件時在裝飾部件上施壓，裝飾部件過度柔軟及彈回太多。
凹部可進一步降低裝飾部件的整體剛性，且應當選擇尺寸、形狀及位置，使裝飾部件的整體剛性及形狀盡可能小地受到影響。
如果多個凹部之間的壁太薄且與車身地板不接觸的解耦層的面積很大，則此些壁將不對解耦層的局部壓縮剛性提供足夠的貢獻，因此一定距離是需要。
較佳地，二個凹部之間的最短距離大於4 mm，較佳地至少5 mm，較佳地至少6 mm，較佳地至少8 mm。最短距離是二個相鄰凹部的二個圓形邊界之間的距離(D)，如第4C圖所示。
為了抵消凹部導致的剛性降低且提高對靜態負載的抵抗力，凹部的形狀較佳地是彎曲的(curved)。
較佳地，至少一個凹部具有半球體(hemispheroid)的形狀，較佳地為半球的形狀。更佳地，大部分的凹部，較佳地是所有凹部具有半球體的形狀，較佳地為半球體的形狀。
在解耦層使用凹部會在裝飾部件的製造過程損害解耦層的脫模特性。應避免實質上平行於脫模方向的解耦層的區域，以便具有順利的處理且避免在脫模過程破壞解耦層。也應避免解耦層的薄壁，因為它們可能容易卡在模具中且在脫模過程中受到破壞。
具有彎曲形狀的凹部，如是半球體形凹部(hemispheroid shaped indentation)，例如，半球形凹部(hemisphere shaped indentations)取決於它們的放置位置，基本上沒有實質與脫模方向平行的壁，從而有助於解耦層與裝飾部件的脫模過程。
凹部的圓基底區域，特別是橢圓形，例如是圓形的基底區域也可以使脫模更容易。進一步的優點，特別是對於圓形的基底區域，即使少數基底區域被放置的相當靠近，凹部之間的泡棉壁只在圓形的基底區域之間的最短距離處是薄的，而由於圓形形狀，牆壁變得越來越厚，以確保足夠的材料環繞圓形且與車體接觸，以支撐局部剛性。
較佳地，圓基底區域中的至少一者具有橢圓形狀，較佳地為圓形。
更佳地，此些圓基底區域的多數，較佳地是全部圓基底區域，具有橢圓形，較佳為圓形。
一般來說，基於有利的剛性及脫模性質，而且還因為泡棉流動有效性特性，因此具有圓基底區域的半球形凹部是較佳的。
然而，為了在解耦層的發泡過程中進一步優化泡棉組分的流動，至少在一些區域中具有橢圓形(elliptic)基底區域(例如卵形(oval)基底區域)的半球形凹部可能是有利的。
解耦層的厚度和剛度可以被最佳化以滿足吸音及剛性目的以及裝飾部件的總體剛性要求。但是，厚度主要取決於車輛的空間限制。較佳地，厚度可以在部件的區域上變化以符合車輛的可用空間。可用厚度可能在1 mm到100 mm之間變化，但在大多數情況下，厚度在5 mm到40 mm之間變化。 地毯或內部儀表板的解耦層的典型總平均厚度通常在15 mm和25 mm之間，例如，平均約20 mm。
較佳地，至少在具有凹部的區域的解耦層的厚度在7 mm至35 mm之間，較佳地在10 mm至29 mm之間，較佳地在11 mm至24 mm之間。
解耦層的厚度是在沒有凹部的區域中的泡棉自身的厚度，且在具有凹部的區域中，解耦層的厚度是凹部的高度與凹部頂部的泡棉的厚度之和。
解耦層的厚度也可表示為從凹部的基底區域到解耦層的第一表面之間的最短距離。
為了確保解耦層的順利發泡過程及最終裝飾部件的足夠的整體及局部剛性，較佳地限制在凹部上具有至少3 mm的泡棉，解耦層在放置至少4 mm的凹部的區域的厚度至少為7 mm。在解耦層的厚度小於7 mm的區域，凹部不實用且無效率。
原則上，解耦層應通過層壓附接到部件的整個表面上的質量層，以具有最佳效果。然而，由於非常局部的製造技術，可能無法產生這種情況。由於該部件應整體做為一聲學的質量-彈簧系統，因此小的局部區域是不耦合的層不會損害整體衰減效果。
質量層可由層壓在一起的一層或數層製成。質量層較佳地包括至少一個不可滲透(不透氣)層，以用作隔音屏障。
質量層可以是單層材料，即所謂的重量層。
為了使質量層滿意地工作，較佳地質量層具有介於500至6500之間的面積重量。
較佳地，不可滲透性阻擋層由選自乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate, EVA)共聚物、聚酯(polyester)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、高密度聚乙烯(high density polyethylene)、低密度聚乙烯(low density polyethylene)、線性低密度聚乙烯(linear low density polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、熱塑性塑料彈性體(thermoplastic elastomer)、熱塑性橡膠(thermoplastic rubber)及聚氯乙烯(polyvinyl chloride, (PVC)或前述任何組合。
質量層可由一層以上的層構成，例如，與熱塑性烯烴(Thermoplastic olefin, TPO)層一起層壓在一起的典型重量層，二者一起形成質量層。熱塑性烯烴層可以是裝飾層。
具有由單層不可滲透性重質材料(heavy material)製成的質量層的裝飾部件通常具有良好的隔音能力，但噪音吸收性非常低。為了改善這些典型質量彈簧系統的吸收性，可將高多孔氈層(lofty porous felt layer)或軟質開放性泡棉進行層壓或膠到質量層上，但是不包括在質量層的面積重量中，因為額外的多孔層不會對質量彈簧系統中的質量做出貢獻或非常有限。
較佳地，噪音衰減裝飾部件更可包括與質量層相鄰的額外層(additional layer)，其中額外層由面積重量為200至600的多孔氈製成或者由開放性泡棉製成。
然而，為了進一步節省重量並改善噪音衰減，質量層可包括多孔纖維層(porous fibrous layer)與不可滲透性阻擋層的組合，其中，不可滲透性阻擋層例如是膜(film)、箔(foil)或重量層。
為了使這種多孔纖維層與不可滲透性阻擋層一起作為質量層且有助於裝飾部件的絕緣，纖維層必須具有一定的最小動態壓縮楊氏模數(dynamic compression Young’s modulus)。然後纖維層對吸收及隔音都起作用，從而提供了裝飾部件的良好整體吸音性能。
因為具有重量層需求，具有這種纖維層的裝飾部件與根據本發明的解耦層相結合是特別有利的，藉由使用本發明的凹部，可減少介入損失。
為了定義多孔纖維層的最小動態壓縮楊氏模數，視所使用的不可滲透性阻擋層的面積重量而定，存在兩個不同的標準。在EP 2365483A中公開了一種與薄光阻擋層組合的多孔纖維層，以及在EP 2684187A中公開了與較重阻擋層組合的多孔纖維層。
纖維層的動態壓縮楊氏模數與多孔纖維層的所謂輻射頻率(radiation frequency)有關。在輻射頻率下，頂部吸收層的頂部表面甚至比下方的阻擋層振動得更大。由於這種效應，在輻射頻率附近的頻率，裝飾部件的傳輸損失(transmission loss)及介入損失可能會大大降低。
透過增加纖維層的動態壓縮楊氏模數可將輻射頻率推移到更高的頻率，從而改善有利頻率範圍內的介入損失。
輻射頻率不應與共振頻率混淆。共振頻率與整個質量彈簧系統的共振有關，而輻射頻率是纖維層厚度內的共振，垂直於纖維層的主平面移動。
纖維材料的動態壓縮楊氏模數取決於數個參數。首首先是材料本身的特性，亦即，材料組成、纖維的種類及數量、結合劑(binder)的種類及數量等。另外，對於相同的纖維配方，其視與材料密度相關的材料層的厚度而定。因此，對於某種氈組合物，動態壓縮楊氏模數可在不同厚度下測量，且因此將呈現不同的數值，通常，當厚度減小時數值愈大。
所需的最小剛性在生產期間透過壓縮纖維層實現，或透過改變材料組成來實現，例如纖維及/或細絲(filament)的種類及/或數量，及/或結合劑材料的種類及數量。
若不可滲透性阻擋層是面積重量小於200的薄膜或箔，則較佳地質量層由不可滲透性阻擋層及多孔纖維層構成，其中多孔纖維層具有動態壓縮楊氏模數E為至少96*AW*tp (Pa)，且AW是多孔纖維層的面積重量()，而tp 是多孔纖維層的厚度(mm)，且不可滲透性阻擋層的面積重量小於200，其中不可滲透阻擋層位於纖維層與解耦層之間，且所有層被層壓在一起。
在此情況下，較佳地，質量層具有500至2600之間的面積重量，較佳地介於800至1600。
較佳地，薄膜或箔片具有至少40微米(μm)的厚度，較佳地介於60至100 (μm)之間的厚度，較佳地介於60至80 (μm)之間的厚度。
若不可滲透性阻擋層是面積重量小於500的薄膜或箔，則較佳地質量層由不可滲透性阻擋層及多孔纖維層構成，其中不可滲透阻擋層位於多孔纖維層與解耦層之間，且所有層被層壓在一起。多孔纖維層具有動態壓縮楊氏模數(Pa)為至少118*tp *(AWb *AWp +(AWp *AWp /4))/(AWb +AWp )，其中AWb 是阻擋層的面積重量()，AWp 是多孔纖維層的面積重量()，而tp 是多孔纖維層的厚度(mm)，且不可滲透性阻擋層的面積重量小於500。
較佳地，不可滲透性阻擋層的面積重量為介於500與4000之間，較佳地介於1500至3000之間，且較佳地，多孔纖維層的面積重量介於400至2500之間，較佳地介於800至1600之間。
為了使數層一起作為質量層的作用，重要的是將所有層層壓在一起。層壓可在生產過程中通過加熱層來完成，或者，若有需要，可使用本領域已知的膠(glue)、膜(film)、粉末(powder)或液體噴霧劑(liquid spray)形式的黏合層來壓層數個層，例如質量層與解耦層。
質量層的面積重量是作為質量作用的所有層的總和，例如纖維層的面積重量與不可滲透性阻擋層的面積重量的總和。
較佳地，多孔纖維層的厚度的選擇方式為：使其厚度足以有助於裝飾部件的噪音吸收，但在製造期間足夠壓縮，以具有一定的剛性以助於噪音隔離。
較佳地，多孔纖維層的厚度tp 介於2與15 mm之間，較佳地介於3與10 mm之間。
應該測量生產的裝飾部件之纖維層的動態壓縮楊氏模數，以檢查其是否高於根據上述標準之一所計算的最小值。
多孔纖維層可以是任何類型的氈。它可以由任何可熱成型的纖維材料製成，包括由天然及/或合成纖維衍生的纖維材料。較佳地，氈由回收的纖維材料，如劣質棉花，或由其它回收纖維，如聚酯纖維製成。
纖維氈材料較佳地包含結合材料(binding material)，作為結合纖維或樹脂材料，例如熱塑性或熱固性聚合物。至少30 %的環氧樹脂或至少25 %的雙成分結合劑纖維(bi-component binder fibre)是較優選的。本發明實施例不排除其它實現本發明多孔纖維層的結合纖維或材料。多孔纖維層材料可透過針刺程序或任何其它增加材料的動態壓縮剛性的技術獲得。
任何使用的材料可由原始材料或回收材料或其混合物製成。
用於車輛的噪音衰減的裝飾部件可包括至少一個額外層，例如裝飾層或地毯層，較佳地為簇絨地毯(tufted carpet)或非織造地毯(nonwoven carpet)，且其中質量層位於解耦層與裝飾層或地毯層之間。
噪音衰減裝飾部件可用作車輛地板覆蓋物或內部儀表板，其中具有多個凹部的解耦器層的第二表面面向車輛地板或防火牆。防火牆是乘客和引擎室之間的分隔物。
可以透過使用CAD繪圖(若可行的話)或者透過使用3D掃描器或透過技術人員的已知的其它方法來計算多個凹部的圓基底區域的總面積及解耦層的第二表面的總面積。例如，可以透過使用測徑器(calliper)或類似工具測量每個圓形基底區域的直徑來計算多個多個的圓基部區域的總面積，並依據直徑計算面積。可以藉由將具有已知密度或面積重量的材料層切割成與解耦層的第二表面相同的形狀及面積來計算解耦層的第二表面的面積並依據具有已知密度或面積重量的材料層的重量計算面積，以計算解耦層(具有或不具有基底區域)的的二表面的面積。
面積重量、密度、高度及厚度可使用本領域已知的標準方法來測量。
可以透過測量放置在結構，如鋼板上的裝飾部件的傳輸損失(TL)來評估噪音衰減裝飾部件的隔離性能。傳輸損失定義為入射到結構上的聲功率與由結構傳輸到接收側的聲功率之比例(ratio)，以分貝表示。在配備有聲學部件(acoustical part)的汽車結構的情況下，傳輸損失不僅由於該部件的存在，而且由於部件安裝於其上的鋼結構。因為獨立地於其安裝於其上的鋼結構來評估汽車聲學部件的隔音能力是重要的，因此引入了介入損失(insertion loss, IL)。放置在結構上的聲學部件的介入損失(IL)被定義為配備有噪音衰減裝飾部件(TLpart +steel )的結構的傳輸損失與單獨結構(TLsteel )的傳輸損失之間的差異：ILpart = TLpart+steel -TLsteel (dB)。
測量傳輸損失的方法是本領域技術人員熟知的，例如，市售Autoneum Management AG的Isokell系統或根據ISO 140-3的雙室法(two room method)。
多孔材料的動態壓縮楊氏模數可用市售“Elwis-S”裝置(Autoneum Automotive AG)測量，其中樣品(sample)在壓縮應力下被激發。例如BERTOLINI等人在2008年12月於Bradford的SAPEM (Symposium on acoustics of poroelastic materials)所發表的使用Elwis-S的測量“Transfer function based method to identify frequency dependent Young's modulus, Poisson's ratio and damping loss factor of poroelastic materials”。
裝飾部件可根據本領域技術人員已知的標準生產方法製造，較佳地至少具有模製步驟(moulding step)。在模製前可先預熱材料或在模製同時加熱材料，以獲得數層的層壓。
凹部較佳地由模具表面上的成形突起建立。可將泡棉層放置在模具中，且在加熱及壓縮此些層的情況下形成凹部。較佳地，泡棉層在模具中直接背向發泡、注入到模具中的質量層，且在發泡過程中，泡棉解耦層順應具有成形突起的模具表面的形式，數個凹部建立於泡棉解耦層的第二表面上。
在模製期間，若纖維層做為質量層的一部分，纖維層在模製過程中受到壓縮及固化。
任何給定範圍應包括測量中的起點和終點以及正常的預期偏差。可組合不同範圍的起點和終點值。
本發明的進一步的實施例也可以透過組合本發明不同實施例的描述得知，且還可從圖式繪示出的實施例描述中得知。這些圖式為示意圖，圖式比例非用以限制本發明實施例。
為了對本揭露之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
第1圖繪示具有凹部位置及圓基底區域(2)的內部儀表板(1)的示意圖。凹部及圓基底區域具有不同尺寸及鋪展在表面上。
第2圖繪示依據本發明的3D裝飾部件(3)。具有針對車身(9)的具有圓基底區域的凹部(8)及具有解耦器泡沫層(5)及質量層(4)。解耦層的第一表面(6)針對質量層，而第二表面(7)針對車身。
第3A圖繪示依據本發明具有半徑(r)及圓基底區域(13)的半球形凹部(10)的示意圖。由於半球形和圓形基底區域，半徑(r)及高度(h)具有相同長度或至少近似相同的長度。半球形凹部形成一個帶有空氣的空腔，位於解耦器的第二表面的圓形基底區域是泡沫不與金屬層接觸的區域，例如：車身。圓形基底區域也可以具有橢圓形或近似圓形。
半球形凹部的圓形基底區域的總面積也指為與車身“不接觸”的區域。
第3B圖繪示依據本發明具有半徑(r)及圓形基底區域(13)的對稱半球形凹部(11)的示意圖。由於半球形狀和圓形基底區域或圓基底區域，半徑(r)與高度(h)不具有相同的長度。
第3C圖繪示依據本發明具有半徑(r)及圓形基底區域(13)的不對稱半球形凹部(12)的示意圖。由於半球形狀及圓形基底區域或圓基底區域，半徑(r)及高度(h)具有相同的長度。
相較於模穴，如正方形及/或矩形模穴，第3A、3B及3C圖的所有凹部形狀具有有利於脫模性及解耦層局部剛性的形狀。
第4A、4B及4C圖繪示依據本發明用於車輛的噪音衰減裝飾部件(14)的剖視圖，其中半球體例如是具有質量層(5)及車身(9)的解耦器層(5)中的半球形凹部(10、15、16)，例如是鋼或鋁層。厚度(T)是解耦層的總厚度，即在沒有半球形凹部的區域中的泡沫層的厚度，且在具有半球形凹部T的區域中是半球形凹部的總高度，且泡沫層厚度高於半球形凹部的頂部(t)。凹部的圓基底區域位於解耦層的第二表面(7)。
凹部可設計用於更好的脫模性及/或改善發泡過程中泡沫組分的流動。第4A、4B及4C圖所示的半球狀皆具有良好的脫模性及增強了發泡過程中泡沫組分的流動。凹部也取決於位置，除了鄰近於解耦層的第二表面外，大多沒有合與脫模方向平行的壁。
半球形凹部的形狀可依據設計限制及可用空間而變化。
第4A圖繪示依據本發明裝飾部件(14)的剖面圖，其具有非對稱的半球形凹部(15)的示意。
第4B圖繪示依據本發明裝飾部件(14)的剖面圖，其中裝飾部件(14)的半球形凹部具有圓邊(rounded edge)(16)。
第4C圖繪示依據本發明裝飾部件(14)的剖面圖，其具有實質對稱的半球形凹部(10)的示例。二凹部之間的距離(D)不應太小，以便簡化裝飾部件的脫模以及確保解耦層的局部剛性。
第5圖繪示具有解耦層(5)的第二表面(7)及凹部的圓基底區域(13)的解耦層(17)的示意圖。
第6圖繪示具有解耦層(5)的第二表面(7)及具有凹部的圓基底區域(13)的解耦層(17)的示意圖，其中數個凹部排列成一群，該群凹部由圍繞該群凹部的凸包(18)及其圓基底區域所定義。
第7圖繪示習知技術及依據本發明所測的四個扁平樣品的介入損失。在Autoneum市售設備“Isokell”上測量介入損失。
樣品在代表車體的鋼板上測量。
所有樣品均由具有密度約50及厚度約15 mm的相同類型的聚氨酯泡沫製成的解耦器層製成。所有樣品均採用相同類型且面積重量為3的質量層、重量層。
樣品B、C及D具有半徑為8 mm的圓形基底的半球形凹部製成。由於凹部形狀是半球形，因此高度也是8 mm。
樣品A是依據習知技術的參考樣品，其具有無任何凹部的泡棉解耦器層。
樣品B具有半球形凹部的圓形基底區域的總面積，其大約為解耦層的第二表面的總面積的6 %，使大約6 %的泡棉解耦器層不與鋼板接觸。
根據本發明，樣品C具有大約為解耦層的第二表面的總面積的40 %的半球形凹部的圓形基底區域的總面積，使大約40 %的泡棉解耦器層不與鋼板接觸。
樣品D具有大約為解耦層的第二表面的總面積的60 %的半球形凹部的圓形底基底區域的總面積，使大約60 %的泡棉解耦層不與鋼板接觸。
從第7圖可看出，樣品C及D的共振頻率從約400 Hz降低到約315 Hz，此表示解耦器總體上比參考樣品更軟，而樣品B具有第二表面的6 %的部分不與鋼板接觸。
相較於具有較多部分不與鋼板接觸的樣品D，樣品C具有第二表面的40 %的部分不與鋼板接觸，其出奇地執行相同的操作，或甚至改善在1000 Hz至4000 Hz的重要頻率範圍內的IL。
相較於樣品D，樣品C具有更好的剛性，例如踏面強度。
相較於樣品B，在大部分頻率範圍內樣品C表現出好得多的性能。
第8圖繪是依據習知技術及依據本發明所測二個3D樣品，內部儀表板絕緣體的介入損失。介入損失依據目前ISO 140-3規範進行測量。
在鋼製儀表板上測量樣品，從車身上切下白色。
二個樣品由相同類型的聚氨酯泡沫製成的解耦器層製成，密度約為50，厚度約為15 mm，且具有相同類型的2重量層的質量層。
視可用的厚度和空間而定，本發明樣品F包括在解耦層的不同區域中具有二個不同尺寸的凹陷，以最佳化未接觸的區域。用於樣品F的凹部是具有半徑和高度為8 mm的圓形基底區域的半球體，以及具有半徑和高度為12 mm的第二尺寸的半球體。
本發明樣品F具有半球形凹部的圓形基底區域的總面積，其大約為解耦層的第二表面的總面積的15 %，使大約15 %的泡棉解耦層不與鋼體接觸。視可用的厚度和空間而定，在解耦層的不同區域中使用具有二個不同尺寸的凹部，以優化未接觸的區域。
用於樣品F的凹部是具有半徑和高度為8 mm的圓形基底區域的半球體，以及半徑和高度為12 mm的第二尺寸。
在鋼製儀表板上測量樣品，從車身上切下白色。
第9A、9B、9C及9D圖繪示依據本發明車輛的噪音衰減裝飾部件的剖面圖，其中車輛具有不同質量層、放置在車身(9)上的解耦層(5)及具有半球形凹部(10)的解耦器層。
第9A圖繪示裝飾部件(20)，其中質量層是單層不可滲透性阻擋層，例如疊層到解耦層(5)的重量層(21)。較佳地單層質量層的面積重量為800至6000，較佳介於1500至4000。
第9B圖繪示裝飾部分(22)，其中質量層與第9A圖所示單層不可滲透性重量層(21)相同，且層壓到解耦層(5)，其中裝飾部件具有額外的多孔吸收層(23)鄰近重量層。額外的多孔吸收層可以是高蓬鬆毛氈，200~600，或軟開放性泡棉。由於其柔軟性及/或低密度，此附加層不是質量層的一部分，因為質量彈簧系統中的質量無重量貢獻或非常有限的重量貢獻，且它不積極地參與裝飾部件的絕緣功能。
第9C圖繪示裝飾部件(24)，裝飾部件(24)具有依據本發明的解耦層且具有由薄膜或箔(26)形式的薄不可滲透性阻擋層及具有動態壓縮楊氏模量E＞96*AW*tp 的多孔纖維層(25)，動態壓縮楊氏模量E以帕斯卡(Pa)表示。AW是多孔纖維層的面積重量，其介於400至2500，較佳為700至1500，且纖維層的厚度(tp)介於2 mm至15 mm，較佳介於3 mm與10 mm之間。薄膜或箔具有小於200的面積重量和至少40微米(μm)，較佳介於60至100 (μm)，較佳介於60至80 (μm)的厚度。
第9D圖繪示裝飾部件(27)，其中裝飾部件(27)具有依據本發明的解耦層且具有由重量層(28)與多孔纖維層(29)形式的不可滲透性阻擋層所構成的質量層，其中多孔纖維層(29)的動態壓縮楊氏模量E＞118*tp *(AWb *AWp +(AWp *AWp /4))/(AWb +AWp )，動態壓縮楊氏模量E以帕斯卡(Pa)表示。
AWb是不可滲透性阻擋層的面積重量，單位為，且介於500至4000之間，較佳介於1500至3000之間。
不可滲透性阻擋層具有至少500，較佳介於500~4000，較佳為1500~3000的面積重量。
AWp是多孔纖維層的面積重量，單位為，為400至2500，較佳介於800至1600，且纖維層的厚度(tp )為2至15 mm，較佳介於3和10 mm之間。
綜上所述，雖然本揭露已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
2、13‧‧‧圓基底區域
3、14、20、22、24、27‧‧‧裝飾部件
4、21、28‧‧‧質量層
5、17‧‧‧解耦層
6‧‧‧第一表面
7‧‧‧第二表面
8‧‧‧凹部
9‧‧‧車身
10、11、12、15、16‧‧‧凹部
18‧‧‧凸包
19‧‧‧區域
23‧‧‧多孔吸收層
25、29‧‧‧多孔纖維層
26‧‧‧箔
D‧‧‧距離
h‧‧‧高度
r‧‧‧半徑
t‧‧‧頂部
T1‧‧‧總厚度
T‧‧‧厚度
第1圖繪示依據本發明3D裝飾部件上的凹部位置的示意圖。 第2圖繪示依據本發明3D部件的剖面圖。 第3A、3B及3C圖繪示依據本發明具有半徑(r)、高度(h)及圓基底區域(13)的一個半球體(10、11、12)示意圖。 第4A、4B及4C圖繪示依據本發明的噪音衰減裝飾部件(14)的剖面圖。 第5圖繪示依據本發明的解耦層的示意圖，其中解耦層的第二表面包括具有圓底部區域的凹部。 第6圖繪示依據本發明的解耦層的示意圖，其中解耦層的第二表面包括具有凹部的區域，其中該區域是凹部的圓基底區域的凸包。 第7圖繪示依據習知技術及本發明所測的扁平樣品(flat sample)的介入損失。 第8圖繪示依據習知技術及本發明所測的內部儀表板的介入損失。 第9A、9B、9C及9D圖繪示依據本發明具有不同質量層的噪音衰減裝飾部件的剖視圖。

Claims (22)

  1. 一種車輛的噪音衰減裝飾部件，具有吸音的質量-彈簧特徵，且包括： 一質量層(4)，包含至少一不可滲透性(impervious)阻擋層；以及 一解耦層(5)，由開放性泡棉(open cell form)組成； 其中，該解耦層具有一鄰近該質量層的第一面(6)及一遠離該質量層的第二面(7)，該質量層與該解耦層係層壓在一起，該解耦層具有至少一區域(19)，該至少一區域具有複數個凹部(10、11、12)，各該凹部包括一圓基底區域(13)，其中該些圓基底區域與該第二面位於一平面中，且其中該些圓基底區域的總表面積介於該解耦層的該第二面的總表面積的10 %與40 %之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之噪音衰減裝飾部件，其中該些圓基底區域的複數個半徑(r)介於4毫米(mm)至20 mm之間、較佳地介於6 mm至16 mm之間或較佳地介於8 mm至12 mm之間。
  3. 一種依據申請專利範圍第1~2項之任一項所述之噪音衰減裝飾部件，其中該些圓基底區域的總表面積介於該解耦層的該第二面的總表面積的15 %與35 %之間或較佳地介於20 %與30 %之間。
  4. 一種依據申請專利範圍第1~3項之任一項所述之噪音衰減裝飾部件，其中該些凹部的高度(h)介於該解耦層的總厚度(T)的40%與74%之間、較佳地介於45%與70%之間或較佳地介於50 %與65 %之間，該總厚度(T)為該些凹部的該些圓基底區域至該解耦層的該第一面的最短距離。
  5. 一種依據申請專利範圍第1~4項之任一項所述之噪音衰減裝飾部件，其中該些凹部的高度(h)介於4 mm與20 mm之間、較佳地介於6 mm與16 mm之間或較佳地介於8 mm與12 mm之間。
  6. 一種依據申請專利範圍第1~5項之任一項所述之噪音衰減裝飾部件，其中具有該些凹部的該些區域的至少一者定義為該些凹部的突殼(18)，且該至少一者具有至少15個該凹部、較佳地是20個該凹部或較佳地是至少30個該凹部，且位於該至少一者的該些圓基底區域的總表面積介於該至少一者的表面積的25 %與50 %之間、較佳地介於30 %與45 %之間或較佳地介於35 %與45 %之間。
  7. 一種依據申請專利範圍第1~6項之任一項所述之噪音衰減裝飾部件，其中該解耦層由聚氨酯泡棉(polyurethane foam)製成。
  8. 一種依據申請專利範圍第1~7項之任一項所述之噪音衰減裝飾部件，其中二個該凹部之間的最短距離(D)大於4 mm、較佳地至少5 mm、較佳地至少6 mm或較佳地至少8 mm。
  9. 一種依據申請專利範圍第1~8項之任一項所述之噪音衰減裝飾部件，其中至少一該圓基底區域具有橢圓形狀或較佳地是圓形。
  10. 一種依據申請專利範圍第1~9項之任一項所述之噪音衰減裝飾部件，其中至少一個該凹部具有半球體的形狀或較佳地是半球面(10)的形狀。
  11. 一種依據申請專利範圍第1~10項之任一項所述之噪音衰減裝飾部件，其中該開放性泡棉的密度為25~100、較佳地介於35~80或較佳地介於45~70。
  12. 一種依據申請專利範圍第1~11項之任一項所述之噪音衰減裝飾部件，其中該不可滲透性阻擋層由選自乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate, EVA)共聚物、聚酯(polyester)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、高密度聚乙烯(high density polyethylene)、低密度聚乙烯(low density polyethylene)、線性低密度聚乙烯(linear low density polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、熱塑性彈性體(thermoplastic elastomer)、熱塑性橡膠(thermoplastic rubber)及聚氯乙烯(polyvinyl chloride, PVC)或其任意組合的材料製成。
  13. 一種依據申請專利範圍第1~12項之任一項所述之噪音衰減裝飾部件，其中該質量層具有介於500~6500的面積重量。
  14. 一種依據申請專利範圍第13項所述之噪音衰減裝飾部件，其中該質量層由面積重量為介於800~6000或較佳地介於1500~4000的該不可滲透性阻擋層組成。
  15. 一種依據申請專利範圍第14項所述之噪音衰減裝飾部件，更包括一鄰近該質量層的附加層，其中該附加層由面積重量為200~600的多孔氈(porous felt)製成或者由開放性泡棉製成。
  16. 一種依據申請專利範圍第13項所述之噪音衰減裝飾部件，其中該質量層由該不可滲透性阻擋層及一多孔纖維層(porous fibrous layer)組成，該多孔纖維層具有至少96*AW*tp (Pa)的動態壓縮楊氏模數E，其中AW為面積重量()，而tp為該多孔纖維層的厚度(mm)，且該不可滲透性阻擋層的面積重量小於200，且該不可滲透性阻擋層位於該多孔纖維層與該解耦層之間，且所有的層係被層壓在一起。
  17. 一種依據申請專利範圍第16項所述之噪音衰減裝飾部件，其中該質量層具有介於500~2600或較佳地介於800~1600的面積重量。
  18. 一種依據申請專利範圍第13項所述之噪音衰減裝飾部件，其中該質量層由該不可滲透性阻擋層及一多孔纖維層構成，該不可滲透性阻擋層位於該多孔纖維層與該解耦層之間且所有層被層壓在一起，其中該多孔纖維層具有至少118*tP *(AWb * AWP +(AWP *AWP /4))/(AWb +AWP )的動態壓縮楊氏模數(Pa)，其中AWb 為該不可滲透性阻擋層的面積重量()、AWp 為該多孔纖維層的面積重量()而tP 為該多孔纖維層的厚度(mm)，且該不可滲透性阻擋層具有至少500的面積重量。
  19. 一種依據申請專利範圍第18項所述之噪音衰減裝飾部件，其中該不可滲透性阻擋層具有介於500~4000或較佳地介於1500~3000的面積重量，且該多孔纖維層的面積重量為400至2500或較佳地介於800~1600。
  20. 一種依據申請專利範圍第16~19項所述之噪音衰減裝飾部件，其中該多孔纖維層的厚度tp 介於2 mm與15 mm之間或較佳地介於3 mm與10 mm之間。
  21. 一種依據申請專利範圍第1~20項之一項所述之噪音衰減裝飾部件，其中該噪音衰減裝飾部件更包括至少一附加層，例如為裝飾層、地毯層(carpet layer)、較佳地是簇絨地毯(tufted carpet)或非織造地毯(nonwoven carpet)，其中該質量層位於該解耦層與該裝飾層或該地毯層之間。
  22. 一種申請專利範圍第1~21項之任一項所述之噪音衰減裝飾部件的用途，其中該噪音衰減裝飾部件做為一地板覆蓋物或內部儀表板，具有該些凹部的該解耦層的該第二面面向車輛地板及/或防火牆。
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