ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 1995 года по МПК B60R13/08 

Изобретение относится к транспортным средствам, преимущественно легковым автомобилям повышенной комфортабельности.

Известно транспортное средство (заявка ФРГ N 3531886, кл. B 60 R 13/08, опубл. 1987), часть деталей интерьера салона которого выполнена в виде звукоизолирующих панелей, имеющих замкнутые, покрытые тонкой пленкой камеры. Такое техническое решение позволяет эффективно улучшать акустический климат в салоне автомобиля в области высоких частот. Однако низкие и средние частоты практически такими панелями не поглощаются, хотя именно они определяют акустический климат в салоне легкового автомобиля.

В качестве прототипа выбрано транспортное средство, содержащее пассажирский салон, в котором размещены следующие элементы: панель приборов, полка багажника, спинки сидений, обивка потолка и дверей, а также низкочастотная звукопоглощающая система, выполненная в виде блока резонаторов Гельмгольца.

Недостаток такой системы высокая чувствительность к настройке. Так, в процессе эксплуатации горло резонаторов может быть подвержено механической деформации, перекрытию отверстий, попаданию в них пыли, экранированию отверстий (горла резонаторов) и др. При этом эффективность системы резко снижается. Кроме того, представляя собой самостоятельную конструкцию, блок резонаторов трудно компонуется в пространстве салона и, имея значительные размеры, уменьшает полезный объем пассажирского салона. Сам по себе блок резонаторов представляет собой достаточно сложную, материалоемкую и дорогостоящую конструкцию.

Цель изобретения повышение эффективности глушения низкочастотного звука, упрощение конструкции и повышение надежности работы звукопоглощающей системы, а также увеличение полезного объема пассажирского салона.

Сущность изобретения заключается в том, что в транспортном средстве, в частности легковом автомобиле, содержащем пассажирский салон, в котором размещен по крайней мере один из следующих элементов: панель приборов, полка багажника, спинки сидений, обивка потолка и дверей, а также звукопоглощающую систему, выполненную в виде блока резонаторов, названная система выполнена в виде сети трубчатых каналов, сформированных по крайней мере в структуре одного из названных элементов салона. Длины каналов, открытых с двух сторон, имеют длину L, а длины каналов закрытых с одного конца длину 1/2L, где L длина пассажирского салона. При таком конструктивном исполнении сеть резонаторов размещена в пределах габаритов штатных элементов салона, причем названная сеть не является отдельным, самостоятельным элементом автомобиля. Частота таких резонаторов зависит только от параметра их длины, причем резонаторы такого типа слабо чувствительны к настройке, т.е. их длина может в некотором диапазоне преднамеренно изменяться, без видимой потери эффективности звукопоглощения.

На фиг. 1 показано транспортное средство легковой автомобиль; на фиг. 2 салон транспортного средства; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 2.

Легковой автомобиль содержит пассажирский салон 1, в котором размещены панель 2 приборов, полка 3 багажника, спинка 4 заднего сидения, обивка 5 потолка, обивка 6 дверей, звукопоглощающая система 7, выполненная в виде блока резонаторов, которые образуют сеть трубчатых каналов, сформированных в структуре элементов салона 2.6, т.е. находятся в пределах их штатных габаритов. Каналы могут быть открыты с двух сторон (фиг. 4 снизу) либо один их конец может быть закрыт (фиг. 3). В первом случае длина канала должна составлять величину, равную длине салона транспортного средства. Во втором случае длина канала должна составлять половину длины салона транспортного средства. На практике без ощутимой потери эффективности и снижения чувствительности настройки за счет расширения частотного диапазона, длины открытых с обоих своих концов каналов составляют 0,8.1,2 длины салона автомобиля, а длины закрытых с одного конца каналов составляет 0,4.0,6 длины салона автомобиля.

Динамическое возбуждение воздушного объема салона автомобиля, вызываемое передачей вибрационных силовых импульсов твердым путем (через резинометаллические элементы опор силового агрегата, подвеску системы выхлопа, подвеску автомобиля, провода, шланги, тяги и другие коммуникации, соединяемые силовой агрегат и агрегаты салона с панелями кузова, деталями салона и органами управления автомобиля) и воздушным путем (через звуковые коридоры, образующиеся негерметичностями в зонах коммуникаций, щелями, проемами и пр. посредством которых воздушный объем салона 1 сообщается с моторным отсеком, отсеком багажного отделения, с окружающей средой, а также ввиду частичной звукопрозрачности элементов, формирующих салон автомобиля), образует резонансные явления в замкнутом пространстве (объеме) салона 1, воспринимаемые субъективно и регистрируемые измерительной техникой в виде сильных низкочастотных гулов, значительно ухудшающих акустический комфорт в салоне и портящих его акустический портрет. Таким образом, подвод динамического возбуждения к структуре кузова твердым и воздушным путем вызывает динамические деформации панелей кузова, являющихся своеобразными звукоизлучающими диафрагмами, накачивающими звуковую энергию в замкнутый салон (его объем) 1. Наибольшая звуковая отдача возникает в тех случаях, когда частоты возбуждения салона передаваемые твердым и воздушным путем от работающего силового агрегата совпадают с низшими собственными формами (частотами) объема салона и в случае особенно с низшей продольной формой (модой) как наиболее низкочастотной и наиболее легковозбудимой динамическими деформациями наиболее податливого элемента салона щитка передка кузова (вертикальной стенкой, отгораживающей салон 2 от моторного отсека).

Низшая собственная частота названной воздушной продольной моды салона f c/2L, с^-1, где L длина салона, м, с скорость звука, м/с.

Соответственно длина волны этой продольной моды λ c/f 2L, а половина длины волны λ /2 L.

Для подавления или значительного ослабления звука на этой возбужденной собственной резонансной форме внутри салона 1 размещены трубчатые каналы 7, сформированные в структуре элементов 2.6 или только части этих элементов. Открытые срезы каналов 7 сообщаются с объемом салона 1, в котором находится эта возбужденная форма собственных резонансных колебаний, желательно вблизи передней и задней зоны объема салона, где формируются поля максимальных звуковых давлений.

Резонансные колебания являются результатом распространения продольных волн от источников возбуждения к стенкам салона 1 и обратно, и сложения их в объеме салона 1. Период этих колебаний Т 1/f2L/c, L длина салона, м.

Отражение волн от передней и задней стенок салона 1 происходит в фазе с падающей волной Р_отр Р_пад.

Зависимость колебаний давления в отраженной волне у передней и задней стенок салона 1 меняется по гармоническому закону (косинусоида).

Импульсы давления возбуждаемые падающей волной у открытых концов (срезов) трубчатых каналов 7, распространяются к противоположным концам этих каналов со скоростью звука с. Выходящий из канала импульс складывается с отраженной волной. Если время τ₁, через которое импульс проходит канал 7 равно 1/2Т, то положительный импульс складывается с отрицательным давлением в волне и компенсирует ее.

Величина τ₁ определяется из соотношения τ₁ l/c, l длина трубчатого канала, м.

Для того, чтобы τ₁ 1/2Т, необходимо l/c 1/2 ˙ 2L/c. Отсюда l L.

Таким образом, теоретическая длина трубчатого канала, открытого с обоих своих концов составляет величину, равную длине салона 1. На практике, имея незначительную чувствительность к настройке, в низкочастотном диапазоне длина трубчатых каналов (резонаторов) может находиться в пределах 0,8.1,2 от длины салона 1, без ощутимой потери эффективности их работы.

Аналогичным образом определим длину канала 7 один из концов которого закрыт (фиг. 3).

Через открытый срез волна заходит в такой канал 7, добегает до его закрытого среза, отражается от него и возвращается к открытому концу. Время пробега туда и обратно со скоростью τ₂ определяется из формулы τ₂ 2l/c. Для того, чтобы τ₂ равнялось 1/2Т необходимо 2l/c L/c. После сокращения получаем 2l L или l L/2.

Таким образом длина каждого канала закрытого с одного торца теоретически должна составлять половину длины салона 1. На практике резонаторы такого типа эффективно работают в пределах 0,4.0,6 длины салона 1.

Таким образом, в сравнении с прототипом достигается упрощение конструкции, увеличение полезного объема пассажирского салона, увеличение области применения. Повышается эффективность глушения низкочастотного звука и надежность самой звукопоглощающей системы в силу малой чувствительности системы к настройке и зависимости настройки резонаторов только от одного параметра длины канала.

Использование: в легковых автомобилях повышенной комфортабельности. Сущность изобретения: автомобиль содержит пассажирский салон 1, в котором размещены панель 2 приборов, полка 3 багажника, спинка 4 сиденья, обивка 5 потолка, обивка дверей, а также звукопоглощающая система. Звукопоглощающая система выполнена в виде сети трубчатых каналов, сформированных в структуре элементов салона, которые могут быть открыты с одного или обоих своих концов и имеют определенную длину. 4 ил.

ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, преимущественно легковой автомобиль, содержащее пассажирский салон с панелью приборов, полкой багажника, сиденьями и обивкой потолка и дверей, а также звукопоглощающую систему, выполненную в виде блока резонаторов, размещенных в салоне, отличающееся тем, что резонаторы звукопоглощающей системы образованы сетью закрытых с одной стороны и открытых с обеих сторон трубчатых каналов, выполненных в структуре материала по крайней мере одного из упомянутых элементов салона и имеющих длину для первых из них, составляющую 0,4 0,6 L, а для вторых составляющую 0,8 1,2 L, где L - максимальная длина пассажирского салона.