CN103298899A - 用于降低构件自振的方法和阻尼元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于降低构件（2）自振的方法。根据本发明，确定所述构件（2）的振动特性，其中局部地在具有超出预定的极限值的振幅的位置上分别固定阻尼元件（1），所述阻尼元件构成为多层的具有载体层（1.1）和自粘式的阻尼块（1.2）的粘接元件。本发明此外涉及一种用于降低构件（2）自振的阻尼元件（1）。根据本发明，所述阻尼元件（1）形成为由载体层（1.1）和自粘式的阻尼块（1.2）构成的多层的粘接元件，其中所述载体层（1.1）由弯曲刚度高的材料形成而所述阻尼块（1.2）优选由丁基橡胶形成。

Description

用于降低构件自振的方法和阻尼元件
技术领域
本发明涉及用于降低构件自振的方法和用于降低构件自振的隔音或阻尼元件。
背景技术
从现有技术中一般来说已知的是，通过将不同的吸音材料如隔音垫或阻尼垫以及可喷射的吸音块施加在车辆构件上来降低车辆内部空间中的行驶噪声。为了借助于隔音垫或阻尼垫产生隔音，大面积的垫在指定的位置被放在车辆构件上，并且在随后的过程温度中融化在底板上。因此所述车辆构件局部地变硬。
此外，一般来说从现有技术中已知的是，在制造车辆车身时，使用车身构件中的开口来执行不同的工作步骤，如固定车身构件和执行防腐蚀措施。在执行防腐蚀工作时，将所述开口设置为在浸漆期间用于导入漆和/或作为多余的漆的流出孔。可替代地或附加地，借助于所述开口实现导入蜡以用于空腔封存，并且借助于所述开口导出多余的蜡。为了实现低的噪声等级和车辆的密封性，开口在其它的制造过程中再次封闭。所述开口例如手动地借助于填塞或者粘接元件来封闭和密封，所述粘接元件也称为胶垫（Klebepad）。
这类的粘接元件从DE102008050772Al中已知。所述粘接元件多层地由载体膜和自粘式的阻尼块构成，其中所述阻尼块是丁基橡胶。在载体膜背离阻尼块的至少一侧上施加可再涂装的防腐蚀层。粘接元件由铝、铝合金、不锈钢或者聚对苯二甲酸乙二酯形成。
发明内容
本发明的目的基于，提出一种用于降低构件自振的方法和用于降低构件自振的隔音或阻尼元件。
关于所述方法，所述目的根据本发明通过在权利要求中所给出的特征来实现，而关于所述隔音或阻尼元件，通过在权利要求6中所给出的特征来实现。本发明的优选的设计方案是从属权利要求的主题。在用于降低构件自振的方法中，根据本发明确定构件的振动特性。在此，局部地在所确定的出现超出预定的极限值的振幅的位置上分别固定隔音或阻尼元件，所述隔音或阻尼元件构成为具有载体层和自粘式的阻尼块的多层的粘接元件。
由于局部地使用形成为多层的、坚硬的粘接元件即所谓的胶垫的隔音或阻尼元件并且由于所述隔音或阻尼元件的位置精确的设置，相对于大、重且宽阔的隔音或阻尼垫，在改进声学效果的同时实现重量的减小。由此而导致的自振的降低和结构声隔音的提高得自于多层的粘接元件与构件的粘合，因此实现了具有高的声学效果的特别坚硬的连接。由此在使用用于降低车辆构件自振的方法时，由于引入更小的重量进而降低污染物以及二氧化碳的排放量，除了导致对于车辆乘客而言舒适度提高之外还导致燃料消耗的降低。
相对于已知的大面积的由沥青构成的连续消声膜（
Figure BDA00003231973200021
），在重量降低40%-60%的同时，降低了结构声隔音。与使用用于结构声隔音的磁性膜相比，重量的减轻进一步被改善。结构声隔音的效果在传递函数的曲线变化中明显取决于三分之一倍频程的中心频率，所述三分之一倍频程的中心频率例如由扫描式激光测振仪来确定。
此外由于与大面积的隔音或阻尼垫相比尺寸较小的胶垫，并且由于相对于面式设置的局部的或点状的设置，减少了材料的使用。由此尤其导致了成本的降低。此外胶垫的特征在于非常简单的加工和固定，特别是在具有复杂几何形状的构件上加工和固定。对胶垫的自动的加工也是可能的，由此导致制造时间和人员投入的减少，并且由此接着导致成本的进一步降低。
附图说明
在下文中根据附图进一步阐述本发明的实施例。其中示出：
图1示意性地示出根据本发明的隔音或阻尼元件，
图2A示意性地示出具有根据现有技术的隔音或阻尼元件的构件，
图2B示意性地示出具有根据现有技术的隔音或阻尼元件的构件的剖视图，
图3示意性地示出具有根据图1的多个所应用的隔音或阻尼元件的构件，以及
图4示意性地示出多个施加在载体元件上的隔音或阻尼元件。
在所有的附图中的相应部件彼此设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1中描述了根据本发明的隔音或阻尼元件1（其在下文中将被称为阻尼元件，因为所述元件基本上具有阻尼特性并且仅部分具有隔音特性）。阻尼元件1构成为粘接元件，所述粘接元件多层地由载体层1.1和自粘式的阻尼块1.2形成。
这样的阻尼元件原则上从DE102008050772Al中是已知的。然而在该处使用所述阻尼元件主要是为了另一个目的，即封闭机动车车身中的开口。
在一个特别优选的设计方案中，载体层1.1由所谓的5xxx铝合金形成，所述5xxx铝合金具有0.2%-6.2%含量的镁。5xxx铝合金的特征在于高的强度，所述强度位于100N/mm2至450N/mm2的范围中。
替代于使用5xxx铝合金，载体层1.1由不锈钢、钢或另一种弯曲刚度高的金属形成，所述另一种弯曲刚度高的金属同样具有高的强度。所述载体层例如也能够构成为4xxx铝合金、5xxx铝合金或者7xxx铝合金。
由于所述高的强度，阻尼元件1尤其适合于构件2的结构声阻尼或结构声隔音。这类的构件在图2中进一步被描述。同时，阻尼元件1适合于封闭构件2中的开口，特别是适合于封闭车身构件中的开口，并且能够特别简单地应用在构件2上。
形成载体层1.1的材料的特征还在于高的耐腐蚀性，以至于避免了阻尼元件1的腐蚀。
为了进一步改善耐腐蚀性，在两侧上将防腐蚀层1.3施加到载体层1.1上。防腐蚀层1.3特别是由漆或者薄膜形成，其中优选所述漆作为所谓的KTL替代覆层（KTL=电泳漆涂装）被施加在载体层1.1上。这类的KTL替代覆层或KTL漆体系是特殊的漆，所述漆被优化用于其之后的应用。所述漆基于聚氨酯、环氧化物、三聚氰胺、聚酯和/或这些物质的混合物。同样，漆的表面漆层优选混合润滑剂，以便保证阻尼元件1的之后的弹性或柔性。因此所述阻尼元件能够以优选的方式匹配于各个构件。
在此，由漆或者薄膜形成的防腐蚀层1.3优选以卷材连续涂覆方法应用到载体层1.1上，所述卷材连续涂覆方法也已知为卷材涂覆法或金属卷材涂覆法。
特别地，防腐蚀层1.3由聚乙烯形成。由于防腐蚀层1.3，还改善了由丁基橡胶形成的阻尼块1.2在载体层1.1上的附着。附加地，防腐蚀层1.3是可以再涂装的，从而能够以简单的方式用车辆的颜色涂装阻尼元件1。
为了还保证防腐蚀层1.3在载体层1.1上的附着，在两侧上将增附层1.4施加到载体层1.1上。增附层1.4优选是不含铬的且作为薄的液膜在两侧上被施加到载体层1.1上。增附层1.4优选由Henkel公司的
Figure BDA00003231973200041
NR1453形成。增附层1.4的特征同时在于，它同样产生用于载体层1.1的防腐蚀层。
在阻尼元件1的另一个设计方案中也可能的是，载体层1.1由具有相似高的强度的塑料形成。在这种情况下，载体层1.1不可能腐蚀，以至于能够至少取消防腐蚀层1.3。以优选的方式至少在一侧上将增附层1.4施加到塑料上，以至于提高了施加在载体层1.1上的漆的改善的附着。因此阻尼元件1能够以简单的方式再涂装，并且能够简单地在视觉上匹配于构件的颜色。
阻尼元件1的具有由弯曲刚度高的材料形成的载体层1.1和由丁基橡胶形成的阻尼块1.2的所描述的多层的构造的特征在于特别好的声学特性，即所谓的消声特性，和简单且灵活的加工。
由丁基橡胶形成的阻尼块1.2的特征在于，所述阻尼块可持久地应用在用防腐蚀油上油的板材上。阻尼元件1的特征也在于耐水、耐醇、耐稀酸和耐稀碱的耐化学性。丁基橡胶特别在热塑性弹性体、聚合物、粘合树脂、填充剂、触变性辅助介质以及其它改性剂的基础上制造。
为了避免经由阻尼块1.2在载体层1.1和车身构件之间的电传导和因此产生的载体层1.1的和/或车身元件的腐蚀，在载体层1.1和阻尼块1.2之间引入的防腐蚀层1.3构成为是电绝缘的。
替代或附加于引入电绝缘的防腐蚀层1.3，可以使用如下丁基橡胶来降低阻尼块3的导电能力，所述丁基橡胶中没有特定的填充剂，例如碳黑。
图2A在俯视图中示出构件2，所述构件根据现有技术设置有呈大面积的隔音或阻尼垫（在这里所述垫不仅具有消音特性而且具有阻尼特性）形式的阻尼元件1，所述隔音或阻尼垫负责所期望的结构声隔音或结构声阻尼。图2B在剖视图中示出构件和隔音垫1。在所述附图中可以很好地看出，对于从现有技术中已知的隔音垫，必须使用非常多的材料，这还附加地提高了构件的重量。
与之相比，图3示出根据本发明的呈具有多个所施加的阻尼元件2的构件2的形式的解决方案。构件2在所描述的实施例中是车辆的由板材构成的车身构件。在可替代的设计方案中，所述构件是来自其它领域的构件，例如来自建筑、造船、飞机制造或者家用器具制造。构件2也能够由钢板、铝板、KTL或者漆覆层部件以及塑料部件形成。
在构件2工作时可能出现振动和声音。在所描述的作为车辆的车身构件的构件2的实施例中，振动和声音由于车辆运行而在构件2上产生。为了将所出现的振动和声音最小化，通过局部地也就是说点状地将多个阻尼元件1施加在构件2上，来对构件2的结构声进行阻尼和隔音。
对此，在模拟中确定构件2振动特性。在一个尤其优选的设计方案中，借助于扫描式激光测振仪执行在构件2上的或者在多个构件2的联合如车辆车身上的结构声的检查。
对此，构件2以未详细描述的方式牢固地在上边缘处张紧，并且由电动力学振动激励器也称为振动器来激励。在此，所述激励的频率范围包括通常40赫兹至1000赫兹的带宽。
构件2所产生的振动例如通过同样未描述的所谓的扫描式激光测振仪来检测。对此，在构件2上固定具有多个扫描点的计量光栅（Messraster）。构件2首先空着被激励振动，也就是说不带有所施加的阻尼元件1或其它的隔音或阻尼机构地被激励振动，其中经由构件2的振动的分布借助于扫描式激光测振仪在不同的频率下进行测量。在此，对于各个频率产生所谓的色彩图，在所述色彩图中用不同的颜色示出不同的振幅。
从色彩图中的各个颜色中读出振幅。构件2的具有高振幅的区域在色彩方面突出于其余区域。
在振幅超出预定的极限值的这些位置上，为了局部地加固构件2而分别固定阻尼元件1。
阻尼元件1借助于阻尼块1.2粘接进而固定在构件2上。在此，阻尼元件1能够设置在构件2的如下位置上，所述位置由固体材料构成或者在所述位置上存在构件2中的开口。在这里同时使用阻尼元件1用于封闭构件2上的开口。
在改进方案中，借助于重新执行例如根据扫描式激光测振仪的测量并且借助于评估所产生的色彩图来检测设置在构件2上的阻尼元件1的效果。取决于结果地，在需要的情况下通过校正来优化阻尼元件1的效果。所述校正特别通过设置另一尺寸的阻尼元件1、对所施加的阻尼元件1进行位置校正和/或设置附加的阻尼元件1来实现。
阻尼元件1的声学效果通过多个参数来调节：一方面通过阻尼块1.2的弹性（E-模块）、厚度、密度和单位面积重量，以及另一方面通过载体层1.1的厚度、单位面积重量和刚度来确定。
为了实现特别好的结构声隔音或结构声阻尼，载体层1.1优选具有0.1mm至0.4mm的厚度。
由于阻尼元件1的三明治式的构造，在通过阻尼元件1的粘接部与构件2的连接中，局部地实现高的平面转动惯量。因此得到了对构件2的非常大幅的加固，并且因此得到了改善的结构声隔音和消声。所使用的载体层1.1的材料越坚硬，消声效果就越大。
特别地，其载体层1.1由铝形成且其阻尼层1.2由丁基橡胶形成的阻尼元件1表现出非常好的消声效果。也就是说，构件2的表面振动显著地受到阻尼，以至于结构噪音被降低并且空气载声的放射被阻止。但是对于阻尼层1.2也能够使用其它的材料例如沥青。阻尼层1.2的刚度优选小于载体层1.1的刚度。
因此虽然阻尼元件1有高的刚度，但是能够实现阻尼元件1在构件2的轮廓上的最佳的固定，以不同的尺寸和形状制造阻尼元件1，以至于构件2的具有高振幅的区域能够借助于精确匹配的阻尼元件1或者多个阻尼元件1来加固。
通过以下方式手动地将阻尼元件1施加到构件1上，即，在例如由扫描式激光测振仪所检测的、具有高振幅的位置上设置一个或多个阻尼元件1。但是所述位置也能够通过其它的方法来确定。
由于使用由弯曲刚度高的材料形成的载体层1.1，导致阻尼元件1能够以特别优选的方式替选地或者附加地自动地施加在构件2上。
在此，如在图4中所描述的，阻尼元件1例如借助于机器人自动从载体元件3分离，并且紧接着自动被固定在构件2上。在此，能够不仅为了构件2的结构声隔音或结构声阻尼，也为了构件2中的开口的密封的封闭而实现阻尼元件1的施加。在图4中示出这种具有多个设置在其上的阻尼元件1的载体元件3。
载体元件3，即所谓的衬里，构成为预先批量生产的平薄片（flacherBogen），在所述平薄片上施加多个阻尼元件1。在此，所述载体元件3由纸、聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二酯薄膜形成。
在一个特别的设计方案中，阻尼元件1的对于特殊的应用例如车辆而言必要的所有变型作为组排列在一个薄片或多个薄片上。载体元件3作为平薄片的构造，在材料浪费和空间占用最小化的情况下实现了对在特殊的应用中的阻尼元件1的变型多样性的控制。此外，与使用施加在卷筒上的阻尼元件1相比还存在以下优点，即避免了阻尼元件1从载体元件上不受控制地脱离。同样，由制造引起的废材料能够仅在弯曲材料时被清出。与之相反，在卷筒材料和环形的材料的情况下，会引起用于自动施加阻尼元件1的应用设备的故障。

Claims (8)

1.用于降低构件（2）自振的方法，
其特征在于，
确定所述构件（2）的振动特性，并且局部地在所确定的、具有超出预定的极限值的振幅的位置上分别固定阻尼元件（1），所述阻尼元件构成为具有载体层（1.1）和自粘式的阻尼块（1.2）的多层的粘接元件。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在模拟中确定所述振动特性。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
借助于扫描式激光测振仪来确定所述振动特性。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
将所述阻尼元件（1）手动地和/或自动地固定在所述构件（2）上。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
自动地将所述阻尼元件（1）与载体元件（3）分离并且固定在所述构件（2）上。
6.用于降低构件（2）自振的阻尼元件（1），
其特征在于，
所述阻尼元件（1）形成为由载体层（1.1）和自粘式的阻尼块（1.2）构成的多层的粘接元件，其中所述载体层（1.1）由弯曲刚度高的材料形成，而所述阻尼块（1.2）由与所述载体层1.1相比具有更小的刚度的材料形成。
7.根据权利要求6所述的阻尼元件（1），
其特征在于，
所述载体层（1.1）的所述材料是本质上硬的铝合金或不锈钢。
8.根据权利要求7所述的阻尼元件（1），
其特征在于，
所述本质上硬的铝合金是5xxx铝合金。
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