CN101466600B - 无纺自卷曲声音套筒及其构造方法 - Google Patents
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Abstract
一种无纺声音套筒及其制造方法，其可安置并且保护细长构件和抑制由所述细长构件在该套筒中产生的噪声。该套筒具有细长的壁，其具有相对的侧边，所述侧边绕所述纵轴自卷曲以形成管状腔。所述侧边在外部施加的力作用下可展开彼此分离以暴露所述腔，用于***或移除所述细长构件，所述侧边在释放该外部施加的力时返回它们的自卷曲位置以容纳所述细长构件和阻止它们产生的噪声。
Description
相关申请的交叉参考
本申请要求于2006年4月10日递交的美国临时申请No.60/790,733的优先权，其全部内容通过引用结合在这里。
技术领域
本申请大体上涉及用来保护细长构件的套筒，更具体地涉及用来容纳细长构件的无纺自卷曲声音保护套筒。
背景技术
已知装载在交通工具(如汽车、航空器或航天器)内套筒中的电线和线束会在所述交通工具运行中产生不希望的噪声。这个噪声通常源于电线或线束相对套筒和/或邻近部件的振动，其中该振动起因于交通工具中的振动部件，以及车辆在地面上的行驶的情况。关于这一点，惯常是用声音遮蔽胶带螺旋状的缠绕电线和线束以减少产生的噪声的可能性。遗憾的是，采用胶带是劳动密集型的，并因此导致高成本。另外，胶带的外观也不美观，尤其是经过一段时间胶带磨损以后。而且，在使用中，胶带要容易地接近损坏的电线也是困难的。
除了采用胶带，已知还有在电线周围以纺织、编结或编织的织物套筒的形式结合声音防护以降低产生噪声的可能性。所述套筒通常由噪声抑制材料制成，如经过选择的单纤维和组织化多纤维(texturized multifilament)涤纶纱线。所述套筒缠绕或者紧固所述电线周围，或采用自卷曲套筒结构。如果采用缠绕和紧固，所述紧固件以及将所述紧固件连接到所述套筒会到来额外的花费。而且，通常需要额外的劳动和/或工艺将所述套筒固定在所述电线周围。因而，尽管所述套筒在抑制噪声产生方面证明大体上是有用的，但是考虑到纺织、编织或编结，以及将紧固件连接到所述套筒和将所述套筒围绕所述电线固定所带来的额外的成本，它们的制造是相对昂贵的。
按照本发明制造的声音套筒克服或大大减小上述现有技术的局限性，以及为抑制由装载在所述套筒内的细长构件产生的噪声提供了更大的可能性。
发明内容
本发明的一个方面是提供一种弹性的、无纺声音套筒(acoustic sleeve)，用于安置和保护细长构件以及抑制由所述细长构件的振动或其他类型的移动导致的噪声。该套筒具有细长的壁，该壁具有相对的侧边，其绕纵轴自卷曲以形成大体上管状腔。该相对侧边可以在外部施加的力作用下展开彼此分离以允许所述细长构件置入或移出该腔。在将所述细长构件设置在该部分打开的腔内时，释放该外力，由此使该壁的相对侧边回到它们自卷曲的位置以封闭所述电线并且阻止它们产生噪声。
形成该套筒的壁的无纺材料是工程塑料材料，优选地由聚酯形成，更优选地，由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成。该壁应制成适当的厚度，该壁内具有机械方式缠绕的无纺纤维作为消音器，同时该壁还自卷曲为管状。因此，当在车辆中出现振动时，该壁的厚度和结构缓冲或阻碍这个振动以阻止包含在该套筒中的所述细长构件通过振动产生噪声。所述细长构件振动时，该壁减缓或抑制由其导致的噪声。为了对该细长电线提供最大的物理保护并且使该套筒具有最大化的消音潜能，该套筒的该相对侧边优选地自卷曲为彼此重叠。这样，所述腔中的所述细长构件由该套筒的壁完全封闭在该腔中。
本发明的另一方面包括制造用来保护细长构件以及防止由所述细长构件产生的噪声的自卷曲套筒的方法。该方法包括：提供具有预先确定的厚度的无纺聚酯材料的片材，将该片材的厚度压至预先确定的厚度。接着，将该压紧的壁成型为管状，然后，将该壁热定型为管状。然后，可选地，将该管状片材剪切为最终用途所需的长度。应当认识到的是加热和切断步骤可以根据需要为其他顺序。在本发明的进一步方面中，该片材优选地在针制毡(needlefelting)工艺过程中至少局部减小厚度，其中该片材的单个纤维变成彼此缠绕，以及该片材的密度增加。
因此，按照本发明制造的自卷曲无纺套筒作为包含在所述套筒内的细长构件的隔音屏障，因此用作阻止不希望的声波的传输。实际上，可以通过调节形成该套筒的无纺织物的尺寸将所述套筒构造为适应任何包装尺寸。如果需要，所述套筒还可以装备各种封闭机构，尽管为适于使用所述套筒优选成型为自卷曲结构。而且，按照本发明制造的套筒在3-D可弯曲而不影响其保护强度或它们的隔音屏障效果，由此允许所述套筒根据需要按特定线路穿过相对紧的空间。
附图说明
下面结合所附的权利要求，附图，给出本发明的较佳实施例，使对于本领域技术人员能更好地理解本实发明的功能、特征和优点。其中：
图1是按照本发明一个优选实施例制造的其中装载细长构件的自卷曲声音套筒的立体示意图；
图2是在用于生产图1的套筒的制造方法的一个方面中使用的针制毡设备的侧面示意图；
图3是图2所示的设备的针的放大平面图；
图4是在根据本发明制造的套筒上声音传导测试的结果的柱状图表；以及
图5是在根据本发明制造的套筒上的另一个声音传导测试的结果的柱状图表。
具体实施方式
参考附图，图1示出按照本发明一个优选实施例制造的无纺套筒10。该套筒10具有壁12，其由无纺材料制造并且成型为自卷曲管状结构以在其处于自卷曲状态时限定封闭的内腔16。所述腔16是管状的并且沿着纵轴18容易进入，从而细长构件(例如电线19或线束)可容易地朝向该轴18径向置入该腔16内，以及反过来，如在维修期间，从该腔16移出。形成所述壁12的无纺材料是耐磨的、柔性的、弹性的、减小噪声的聚酯材料，在本优选实施例中，作为示例而非限定，是由PET形成的。因此，所述套筒10非常适于保护该腔16内的所述细长构件19抵抗磨损和损坏，同时还阻止所述细长构件19发出咯咯声和吱吱声，或以其他方式产生不希望的噪声。
根据预计应用的要求，该套筒10可制造为具有任何需要的长度和各种不同的最终壁厚14，以及不同的密度。作为示例而非限制，图1中的套筒的壁12可由每0.09平方米约17克(每平方英尺0.6盎司(oz))的PET构成，适于较轻的应用场合，或由每0.09平方米约42.5克(每平方英尺1.5oz)的PET构成，适于较重负载的应用场合。而且，已经发现使用由90％的标准PET和10％低熔点PET组成的PET材料应用于声音套筒可具有增强的性能。因此，取决于其用途，所述套筒10可以制造为具有相对小的外径，同时仍具有适当内径的内表面21以提供具有足够的容积的该腔16，以便容纳具有预先确定的横向截面积的电线。如果其应用条件是更加严苛的，那么可能需要增加该壁12的厚度14。另外，增加该壁厚14通常为所述套筒10提供更高的刚性，并因此，可以构建更大的腔16，同时仍为所述套筒10提供足够的刚度和强度以容纳更多数目和更大直径的电线。
所述壁12具有沿着该轴18延伸的相对的侧边20、22，其在相对端24、26终止，而形成开口28。当所述壁12处于其自卷曲形态时，通常不受任何外部施加的力，优选地，所述侧边20、22至少稍微地彼此重叠以完全封闭所述腔16，并因此，提供对容纳在该腔16内的电线19提供最大的保护。
所述侧边20、22在外部施加的力作用下可以容易的展开彼此分离以至少部分暴露出该腔16。因此，所述电线19在组装过程中轻易的置入该腔16或在维修过程中轻易从该腔16移除。当释放该外部施加的力时，所述侧边20、22自动回到它们自然的、重叠的自卷曲位置，使在所述腔16内的电线19并不与该内表面21干涉。应当认识到，所述腔16的大小应设定为在所述电线19周围提供紧密配合以防止所述电线19在所述腔16过多的径向移动，由此进一步减少它们发出咯咯声和彼此摩擦的可能性。这样可以减小毗连的电线19之间的摩擦或动摩擦，由此降低使用中的磨损，并因此，延长所述电线19的使用寿命。
本发明的另一方面包括制造该自卷曲套筒10的方法，所述套筒用来保护所述细长构件19以及防止由所述细长构件的运动产生的噪声。该方法包括提供最初的预先确定厚度32的片材30，例如PET，并且在声音应用中，优选的，包含大约10％低熔点PET，优选的，例如在一对平行板34、36之间输送该片30，以将该片厚度从预先设定的最初厚度32压缩或减小至更小的厚度，也可能是最终的厚度14。所述片材30在输送过程中可以支撑在床35上，其可以是支撑所述片材传输的惰床(idler bed)，也可以是驱动该床35以促进所述片材30传输。另外，可通过一对辊子33牵拉所述片材而促进输送，例如，这对辊子可以设置在该板34、36的下游。为了便于将该片材30的厚度从该最初厚度32减小至该最终厚度14，以及增强该壁12的噪声阻碍能力，优选的，所述片材利用针制毡设备，如针制毡织机38，进行针制毡工艺，(图2)，其中该针制毡在这里表示为置于所述板34、36之间。
在针制毡过程中，所述聚酯材料30的纤维被多个(例如每米宽的材料30大约4000针)针40以向下往复运动穿入(图2和3)以缠绕组成该材料30的单个纤维。在针制毡工艺过程中，所述片材的厚度在所述板34、36之间进一步压紧以接近所述套筒壁12的最终厚度14。所述针40可以穿入该壁12至预先设定的深度，其范围包括从部分穿入该壁12的厚度至完全穿过该壁12的厚度。如图3所示，所述针40应配置为促进该片材30内单个纤维的缠绕，并且通常横截面上为具有三角形，具有从三条边44向外横向延伸的倒钩42。根据所需要的最终材料特性，针40的数目和类型、所述针40穿透进该材料30的深度、针40的间隔和材料30输送通过该设备38的速率可以变化。进而，可以使用不同类型的针制毡设备，例如向下冲、向上冲或双向冲。
在针制毡该PET片材30时，该片材30部分可以弯曲或成型为具有预定大小的管状形式，如通过围绕心轴弯曲该材料30。然后该管状形式的材料30可被加热以保持其管状形式，由此使得该片材部分30热定型，从而在从该心轴移除时保持管状形状。应当认识到的是根据需要可以使用任何适当的热成型工艺来将该片材部分成型为管状结构。而且，应当认识到的是将加热温度应选择为足够高以便能永久热定型该材料30。当热定型该管状部分30时，其可被剪切至最终用途所需要的长度。当然，如果需要，可以在将它们形成为热定型管状形状之前，将单独的片材部分30剪切至套筒10所需要的最终长度。
除了围绕心轴成型该管状形状，该部分片材30可以通过拉挤成型工艺制成预先设定尺寸的管状形式，例如，在一对元件(如辊子)之间牵拉该材料30。在拉挤成型过程中，可以使该片材30围绕纵轴18卷绕，如通过调节所述各个辊子的速度和/或围绕所述辊子输送该片材30的方向。优选地，卷绕的程度应控制为使相对侧边20、22彼此稍微重叠。在卷绕该材料30过程中，或在卷绕该材料30同时，可使用热处理工艺将该管状材料30热定型为管状形式。
进一步，另一种成型所述自卷曲套筒10的方法是，其中使用具有螺旋形状式样的夹具来将该片材30成型为其最终的自卷曲形状。该片材30的一个侧边，如该外侧边22，可以设置在该夹具的一个槽中以将该侧边22保持为大体上固定的姿态，同时另一个侧边20可以相对于该外侧边22大体上螺旋状的内部路径来卷绕或转动而形成该夹具内的螺旋状形状。该相对侧边20、22相对彼此转动直到使所述片材30至所需的卷绕程度，其中优选地，该相对侧边20、22彼此重叠。在其成型为所需的螺旋形状时，该材料30可以充分地加热以保持所需程度的自卷曲热定型形状，如图1所示。
按照本发明制造的套筒10的声阻尼特性已经测试过，已有报道其具有超过目前已知的纺织、编织和编结声音套筒结构的良好的结果。一种被称为“击打模式(hit mode)”测试，在具有垂直支撑的金属板和与该金属板隔开用以支撑被测试的套筒10的一部分旋转固定装置的台上进行。该固定装置具有枢轴臂，该套筒10支撑在其上。当套筒被支撑在该枢轴臂上，该臂转动预先确定的度数，作为示例而非限制，大约90度至大体上水平位置，然后释放。该臂在重力作用下向下旋转，因此导致该套筒10撞击该金属板。结果，该套筒10与该板撞击过程中产生噪声。该噪声的分贝等级可使用任何标准的噪声监测设备来监测。
上述击打模式测试的结果在图4中的柱状图表上示出。该图表具有沿垂直轴的以dB表示的所阻碍的噪声等级的量程，和沿水平轴的所测试的不同类型的套筒。所述不同的柱按1-7编号，其中柱1-4表示不同的纺织织物套筒产品，柱5表示按照本发明由大约每0.09平方米约42.5克(每平方英尺1.5oz)的无纺PET制造的套筒，以及柱6-7分别表示利用3mm和5mm氨基甲酸乙酯制造套筒。如图所示，柱5的该无纺PET套筒证明具有比其他所测试的纺织套筒和氨基甲酸乙酯套筒阻碍更高dB噪声等级的能力。
所进行的另一声音测试称为“振动模式”测试。该振动模式测试利用具有在其上放置测试对象的平台的振动设备来进行。该振动频率可以通过仪表板，如变压器，来校准，且可通过标准dB测量装置来监测噪声等级。在每个测试中，将相同的线束***不同结构、尺寸类似的套筒，然后将所述套筒设置在该平台上。每次测试在同一振动平面进行，并且通过该标准dB测量设备监测所得到的噪声等级。
该振动模式测试的结果在图5中的柱状图表上示出。该图表具有沿垂直轴的以该dB表示的所阻碍的噪声等级，和沿水平轴的不同类型的测试套筒。所述不同的柱以1-7编号，其中柱1-2表示不同的纺织织物套筒产品，柱3表示编结织物套筒，柱4和5表示大体上如图1所示的、按照本发明分别由0.09平方米约17克(平方英尺大约0.6oz)的PET和每0.09平方米约42.5克(每平方英尺大约1.5oz)的PET制造的套筒，以及柱6-7分别表示利用2mm和4mm氨基甲酸乙酯制造的套筒。再一次，如所述测试结果所表示出的，柱4和5所示的按照本发明的优选实施例制造的该PET无纺套筒证明具有比所测试的所有其他织物防止和编织套筒阻碍更高dB噪声等级的能力。当然，应当认识到的是该击打模式测试和振动模式测试是使用科学方法并因此在合乎规格的隔声室内进行的。
因此，按照本发明制造的套筒10提供一种容易的方法使电线19穿过相对紧的空间，如车辆的发动机舱中，以及此后在必要时维修所述电线。另外，所述套筒10对装载在其中的电线提供了增强的噪声阻碍属性，因此，阻止在所述套筒10外面产生噪声。
应当理解的是能够实现本发明同样功能的其他实施例，均在本发明最终获得专利的权利要求的范围内。
Claims (15)
1.一种自卷曲套筒，用于安置和保护电线或线束并且提供对所述电线或线束的声音屏障，包括：
细长的无纺聚酯壁，具有沿所述套筒的纵轴延伸的相对侧边，在没有外部施加的力的情况下，所述侧边绕所述纵轴自卷曲以形成管状腔，所述侧边在外部施加的力作用下可展开彼此分离以暴露所述腔，用于***或移除所述电线或线束，所述侧边在释放该外部施加的力时返回它们的自卷曲位置以重新形成所述管状腔以容纳所述电线或线束和阻止它们产生听得见的噪声。
2.权利要求1所述的自卷曲套筒，其中所述相对侧边处于它们的自卷曲位置时是彼此重叠的。
3.权利要求1所述的自卷曲套筒，其中所述聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯。
4.权利要求1所述的自卷曲套筒，其中该壁具有厚度，且该壁被针制毡穿过所述厚度的至少一部分，该部分具有缠绕的聚酯纤维。
5.权利要求3所述的自卷曲套筒，其中所述聚对苯二甲酸乙二醇酯包括大约90％标准PET和大约10％低熔点PET。
6.一种制造自卷曲套筒的方法，该套筒用来安置和保护电线或线束以及阻止从所述电线或线束产生噪声，该方法包括如下步骤：
提供具有预先确定的初始厚度的无纺工程材料；
针制毡该片材至预先确定的深度；
将该针制毡的片材成型为管状；和
热定型该片材为所述管状。
7.权利要求6所述的方法，进一步包括将所述片材的初始厚度减小至小于所述初始厚度的最终厚度。
8.权利要求7所述的方法，进一步包括在一对彼此间隔小于所述初始厚度距离的板之间至少部分减少该初始厚度。
9.权利要求6所述的方法，进一步包括在所述成型步骤中将所述片材围绕预先确定直径的心轴卷曲。
10.权利要求9所述的方法，进一步包括在所述成型步骤中，将所述片材的相对边卷曲为彼此重叠的关系。
11.权利要求10所述的方法，进一步包括热定型所述片材将所述侧边保持重叠关系。
12.一种制造自卷曲套筒的方法，该套筒用来安置和保护电线或线束以阻止由所述电线或线束产生噪声，该方法包括所述步骤：
提供具有预先确定的初始厚度的无纺工程材料片材；
所述片材压紧至减小的厚度；
将压紧的片材形成为管状；和
将该片材热定型为所述管状形状。
13.权利要求12所述的方法，进一步包括在该压紧步骤中执行所述针制毡。
14.权利要求13所述的方法，进一步包括在一对彼此间隔小于所述初始厚度距离的板之间压紧该初始厚度以及在这对板之间执行所述针制毡。
15.权利要求12所述的方法，进一步包括所述成型步骤中将所述片材的相对边卷曲为彼此重叠的关系，并且通过该热定型步骤保持相对边的重叠关系。
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