[发明专利]一种基于声学超材料的汽车前围板

说明书

本发明公开了一种基于声学超材料的汽车前围板，包括单元结构，所述单元结构包括位于芯部的芯体、包覆在整个所述芯体外部的包覆层和包覆在整个所述包覆层外部的基体，所述芯体采用金属材料制成，所述包覆层采用弹性材料制成，所述包覆层和所述芯体组合形成弹簧质量单元。该汽车前围板结构简单，在保证强度、刚度的基础上，具有等厚度钢板不具备的优异阻尼减振特性，而且该前围板所采用的声学超材料不仅具有结构作用，更具有减振的功能，可以减少隔音吸音附件，还实现了前围板的轻量化。

技术领域

本发明涉及汽车减振技术领域，具体涉及一种基于声学超材料的汽车前围板。

背景技术

目前，随着噪声控制的法规越来越严格，以及用户对车内声学环境的舒适性要求不断提高，汽车企业越发重视从开始设计上达到减振降噪的目的，汽车N V H ( Noise,Vibration and H arshness)性能已成为评价整车性能的一项重要设计指标。

汽车NVH研究涉及很多部件，汽车前围板是其中重要部分，它的减振性能直接影响到驾乘的舒适性，对前围板进行减振设计研究可以为结构优化提供有意义的参考。前围板的上部和下部分别与前围上盖板和地板连接，两侧边则与前围板或车身侧围的前支柱连接。由于前围板是发动机舱与座舱的主要隔音构件，对其进行不断地研究以提高它的隔音、隔振和隔热性能是非常必要的，从材料上来看，前围板多采用夹层减振钢板，并在前围内壁上采用具有隔音、隔热和减振作用的石棉垫、隔音板等。另外前围板振动推动车内空气，从而改变了车内空气体积，并产生很大的声音。一般轿车的车内空间大约为3m3，如果车内的空气体积变化0.002 m3，那么车内的声压将达到1.4Pa，或者94dB。现有技术中的汽车前围板主要存在如下问题：

（1）前围板一般采用厚度为0.8mm的DC04普通钢，再加上相应的隔音吸音垫和减振沥青板构成钢板前围板系统。整个系统的重量大约为18.7 kg，重量比较重。然而随着汽车工业技术的发展，人们对汽车隔声材料的要求越来越高，不仅要求隔声声效果更好，同时还要材料越轻越薄；

（2）对于隔声存在一个普遍的规律即质量作用定律，材料越重(面密度越大)隔声效果会越好。对于单层实墙，面密度每增加一倍，隔声量在理论上增加6dB。传统的隔声材料，例如玻璃纤维棉、发泡胶、静隔音吸音棉等，这些材料主要靠声波在孔隙中传播时动能转化为热能的方式来实现声波衰减，对噪声高频段的作用明显，但在中低频段很难起到理想的抑制作用。因此，为了有效地隔离600-1200HZ的中低频声波，需要厚达70dm左右的材料隔层，很难满足实际需要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的问题，提供一种基于声学超材料的汽车前围板。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于声学超材料的汽车前围板，包括单元结构，所述单元结构包括位于芯部的芯体、包覆在整个所述芯体外部的包覆层和包覆在整个所述包覆层外部的基体，所述芯体采用金属材料制成，所述包覆层采用弹性材料制成，所述包覆层和所述芯体组合形成弹簧质量单元。

优选地，所述芯体采用铅块。

优选地，所述包覆层采用硅橡胶材料制成。

优选地，所述基体采用钢质材料制成。

优选地，所述芯体与所述包覆层之间、所述包覆层与所述基体之间均通过粘接相连接。

优选地，所述芯体的质量能够调节。

优选地，所述前围板由多个所述单元结构沿所述前围板的宽度方向依次顺序相接形成，各个所述单元结构的所述基体一体设置。

进一步地，各个所述单元结构相同。

优选地，所述芯体和所述包覆层的截面均呈方形。