MX2013005700A - Metodo y elemento amortiguador para reducir la vibracion natural de un componente. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para la reducción de la vibración natural (resonancia) de un componente (2). De conformidad con la invención se determina un comportamiento de vibración del componente (2), en donde a cada una de las posiciones que tienen amplitudes de vibración, que exceden un valor de umbral preestablecido, se monta localmente un elemento de atenuación (1), que está formado como un elemento adhesivo de múltiples capas incluyendo una capa de soporte (1.1) y una masa amortiguadora auto-adhesiva. Además, la invención se refiere a un elemento de atenuación (1) para la reducción de las vibraciones naturales de un componente (2) De conformidad con la invención el elemento de atenuación (1) está formado como un elemento adhesivo de múltiples capas de una capa de soporte (1.1) y una masa amortiguadora auto-adhesiva (1.2), en donde la capa de soporte (1.1) está formada de material resistente a flexión y la masa amortiguadora (1.2) preferiblemente está formada de caucho de butilo.

Description

METODO Y ELEMENTO AMORTIGUADOR PARA REDUCIR LA VIBRACION NATURAL DE UN COMPONENTE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un método para la reducción de vibraciones naturales de un componente y un elemento amortiguador o de atenuación, respectivamente, para la reducción de vibraciones naturales o resonancia de un componente .

Generalmente se sabe a partir del estado de la técnica que los ruidos de manejo en el interior de un vehículo pueden reducirse por la aplicación de materiales acústicos tal como tapetes amortiguadores o de atenuación, respectivamente, y masas acústicas que se pueden rociar sobre componentes de vehículo. Para la activación de amortiguación a manera de tapetes amortiguadores o de atenuación se aplican tapetes de área grande sobre una posición designada sobre el componente de vehículo que a temperaturas de procesamiento subsecuentes se fundirán sobre la base. Por medio de la presente el componente de vehículo se endurecerá localmente .

Además sabe generalmente a partir del estado de la técnica que al fabricar un cuerpo de vehículo, se utilizan aperturas en componentes del cuerpo, para llevar a cabo varios pasos operativos tal como fijación de los componentes de cuerpo y para llevar a cabo medidas preventivas de Re f 241264 corrosión. Al llevar a cabo operaciones preventivas de corrosión se proporcionan las aperturas para suministrar pintura durante pintura de inmersión y/o como orificios de drenaje para pintura excedente. Alternativa o adicionalmente se realiza suministro de cera para preservación de cavidad y remoción de cera excesiva a través de las aperturas. Con el fin de lograr un nivel bajo de ruido y hermetismo de sello del vehículo, se volverán a sellar las aperturas subsecuentemente en el proceso de producción. Por ejemplo, las aperturas se cerrarán y sellaran manualmente a manera de tapones o elementos adhesivos, que también se denominan almohadillas adhesivas.

Tal elemento adhesivo es conocido a partir de DE 10 2008 050 772 Al. El elemento adhesivo tiene múltiples capas y está formado de una lámina de soporte y una masa amortiguadora auto-adhesiva, en donde la masa amortiguadora es caucho de butilo. Una capa preventiva de corrosión que se puede revestir en la parte superior se aplica sobre al menos un lado orientado lejos de la masa amortiguadora de la lámina de soporte. El elemento adhesivo está formado de aluminio, una aleación de aluminio, acero inoxidable o tereftalato de polietileno.

El objetivo de la invención reside en la provisión de un método para la reducción de las vibraciones naturales de un componente y un elemento amortiguador o de atenuación, respectivamente, para la reducción de las vibraciones naturales de un componente.

De conformidad con el método, el objetivo se resolverá de conformidad con la invención a manera de las características establecidas en la reivindicación 1 y de conformidad con los elementos amortiguadores o de atenuación, respectivamente, se resolverá a manera de las características establecidas en la reivindicación 6. Modalidades ventajosas de la invención son el tema de las reivindicaciones dependientes. De conformidad con la invención, en el método para la reducción de las vibraciones naturales de un componente se determinará un comportamiento de vibración del componente. Un elemento amortiguador o de atenuación, respectivamente, está montado localmente sobre cada una de las posiciones identificadas, en donde ocurren amplitudes de vibración que exceden un valor de umbral preestablecido, el elemento amortiguador o de atenuación, respectivamente, es formado como un elemento adhesivo de capas múltiples incluyendo una capa de soporte y una masa amortiguadora auto-adhesiva.

Debido al uso local de los elementos adhesivos que son formados como las denominadas almohadillas adhesivas, como elementos amortiguadores o de atenuación de capas múltiples, rígidas, respectivamente, y debido a la exactitud posicional de la disposición de los mismos se logrará la reducción de peso sobre tapetes amortiguadores o de atenuación de área grande, pesados y amplios y al mismo tiempo un aumento en efectividad acústica. La reducción en vibraciones naturales y el aumento en amortiguación de sonido transmitida por el cuerpo que resulta de la misma surgen a partir de la unión del elemento adhesivo de capas múltiples al componente, logrando consecuentemente una conexión especialmente rígida que tiene alta efectividad acústica. Al utilizar el método para la reducción de las vibraciones naturales de un componente de vehículo, resultará la reducción de un consumo de combustible debido a la contribución de bajo peso y de esa forma la reducción de contaminante y emisión de dióxido de carbono además de aumento en conveniencia para ocupantes del vehículo.

Con respecto a láminas anti-tamborileo convencionales de área grande de bitumen puede reducirse la amortiguación de sonido transmitido por el cuerpo en combinación con una reducción de 40%-60% de peso. Comparado con el uso de láminas magnéticas para amortiguación de sonido transmitido por el cuerpo además aumenta la reducción de peso. El efecto de amortiguación de sonido transmitido por el cuerpo puede observarse en los cursos de curvas de funciones de transmisión dependientes de una frecuencia central de un tercio de octava que por' ejemplo puede determinarse a manera de vibrometría de escaneo láser.

Además, se reduce el consumo de material debido al pequeño tamaño de las almohadillas adhesivas con respecto a los tapetes amortiguadores o de atenuación de área grande y debido a una disposición local o similar a punto con respecto a disposición de área. En particular, a partir de ello resultarán ahorros de costo. Además, las almohadillas adhesivas están caracterizadas por la facilidad de procesamiento y montaje, especialmente a componentes que tienen geometrías complicadas. También es posible el procesamiento automatizado de las almohadillas adhesivas, resultando en reducción de tiempo de producción y despliegue y de esa forma resultando en ahorros de costo adicionales .

Se explicarán modalidades ilustrativas de la invención en detalle a continuación, en donde la Figura 1 es una vista esquemática de un elemento amortiguador o de atenuación, respectivamente, de conformidad con la invención, la Figura 2A es una vista esquemática de un componente que incluye un elemento amortiguador o de atenuación, respectivamente, de conformidad con el estado de la técnica, la Figura 2B es una vista seccional esquemática de un componente que incluye un elemento amortiguador o de atenuación, respectivamente, de conformidad con el estado de la técnica, la Figura 3 es una vista esquemática, de conformidad con la Figura 1, de un componente que se ha aplicado sobre múltiples elementos amortiguadores o de atenuación, respectivamente, y la Figura 4 es una vista esquemática de múltiples elementos amortiguadores o de atenuación, respectivamente, que se aplican sobre un elemento de soporte.

Se hace referencia a partes iguales por números de referencia iguales en todas las figuras.

La Figura 1 representa un elemento amortiguador o de atenuación 1, respectivamente, de conformidad con la invención (que en lo siguiente se indicará como un elemento de atenuación ya que el elemento esencialmente tiene características de atenuación y únicamente en parte características de amortiguación) . El elemento de atenuación 1 está formado como un elemento adhesivo formado en múltiples capas de una capa de soporte 1.1 y una masa amortiguadora auto-adhesiva 1.2.

Básicamente, tal elemento de atenuación es conocido a partir de DE 10 2008 050 772 Al, en donde, sin embargo se utiliza principalmente para un propósito diferente, es decir, para sellar aperturas en un cuerpo de vehículo.

En una modalidad especialmente preferida la capa de soporte 1.1 está formada de una denominada aleación de aluminio 5xxx que incluye 0.2% a 6.2°/0 partes de magnesio.

La aleación de aluminio 5xxx está caracterizada por una alta resistencia de 100 N/mm2 a 450 N/mm2.

Alternativamente al uso de la aleación de aluminio 5xxx la capa de soporte 1.1 está formada de acero inoxidable, acero u otro metal que tiene alta resistencia a la flexión así como alta resistencia. La capa de soporte puede, por ejemplo, estar formada como aleación de aluminio 4xxx, 5xxx o 7xxx .

Debido a esta alta resistencia, el elemento de atenuación 1 es especialmente adecuado para la atenuación o amortiguación de sonido transmitido por estructura, respectivamente, de componentes 2. Tal componente es ilustrado en detalle en la Figura 2. Simultáneamente, el elemento de atenuación 1 es adecuado para sellar aperturas en componentes 2, especialmente en componentes de cuerpo, y es aplicable al componente 2 en una forma especialmente simple.

El material que forma la capa de soporte 1.1 además está caracterizado por alta resistencia a la corrosión, para que se evite la corrosión del elemento amortiguador 1.

Con el fin de mejorar además la resistencia a la corrosión, se aplica una capa preventiva de corrosión 1.3 sobre ambos lados de la capa de soporte 1.1. La capa preventiva de corrosión 1.3 está especialmente formada de pintura o una lámina, en donde preferiblemente la pintura se aplica como un denominado revestimiento sustituto de revestimiento de inversión catódica (CTL, por sus siglas en inglés) sobre la capa de soporte 1.1. Tales revestimientos sustituto CTL o sistemas de pintura CTL, respectivamente, son pinturas especiales que están optimizadas para su aplicación subsecuente. Se basan en poliuretano, epoxi, melanina, poliéster y/o una mezcla de los mismos. Los lubricantes preferiblemente están mezclados en un revestimiento superior así como para asegurar elasticidad o flexibilidad subsecuente, respectivamente del elemento amortiguador 1. De esa forma, el último puede adaptarse en una forma preferida al componente respectivo.

La capa preventiva de corrosión 1.3 formada de la pintura o la lámina preferiblemente es aplicable sobre la capa de soporte 1.1 en un proceso de revestimiento de bobina, que también es conocido como revestimiento de banda o revestimiento de banda metálica continuo.

Especialmente, la capa preventiva de corrosión 1.3 está formada de polietileno. Además, debido a la capa preventiva de corrosión 1.3 se mejora la adhesión a la capa de soporte 1.1 de la masa amortiguadora 1.2 que está formada de caucho de butilo. Adicionalmente puede aplicarse un revestimiento superior sobre la capa preventiva de corrosión 1.3 para que el elemento de atenuación 1 se pueda imprimir con el color del vehículo en una forma simple.

Con el fin de asegurar además la adhesión de la capa preventiva de corrosión 1.3 a la capa de soporte 1.1 se aplica una capa que promueve adhesión 1.4 sobre ambos lados de la capa de soporte 1.1. La capa que promueve adhesión 1.4 es preferiblemente libre de cromo y es aplicada sobre ambos lados de la capa de soporte 1.1 como una película líquida delgada. La capa que promueve adhesión 1.4 está preferiblemente formada de Alodine® NR 1453 de Henkel. Esta capa que promueve adhesión 1.4 está simultáneamente caracterizada porque también logra protección de corrosión para la capa de soporte 1.1.

En una modalidad adicional del elemento amortiguador 1 además es posible que la capa de soporte 1.1 de un material de plástico se forme con una resistencia igualmente alta en donde la corrosión de la capa de soporte 1.1 no es posible para que al menos pueda omitirse la capa preventiva de corrosión 1.3. Una capa que promueve adhesión 1.4 se aplica adecuadamente sobre al menos un lado del material de plástico, para que aumente la adhesión mejorada de la pintura aplicada sobre la capa soporte 1.1. De esa forma, un revestimiento superior puede aplicarse sobre el elemento amortiguador 1 en una forma simple y puede adaptarse ópticamente al color del componente.

El diseño de múltiples capas del elemento amortiguador 1 que incluye capa de soporte 1.1 formada del material resistente a flexión y la masa amor iguadora 1.2 formada de caucho de butilo está caracterizado por excelentes características acústicas, denominadas características anti-tamborileo, y procesamiento simple y flexible.

La masa amortiguadora 1.2 formada de caucho de butilo está caracterizada porque es permanentemente aplicable sobre metales de lámina lubricados con aceite protector de corrosión. Además el elemento amortiguador 1 está caracterizado por resistencia química a agua, alcohol, ácidos y bases diluidas. El caucho de butilo está especialmente hecho sobre la base de elastómeros, polímeros, resinas adhesivas, rellenos, agentes tixotrópicos termoplásticos así como otros codificadores.

Con el fin de evitar conductividad eléctrica entre la capa de soporte 1.1 y el componente del cuerpo a través de masa amortiguadora 1.2 y de "esa forma corrosión de la capa de soporte 1.1 y/o del elemento de cuerpo, la capa preventiva de corrosión 1.3 incorporada entre la capa de soporte 1.1 y la masa amortiguadora 1.2 está formada en una forma eléctricamente aislante.

Alternativa o adicionalmente a incorporar la capa preventiva de corrosión 1.3 eléctricamente aislante puede emplearse un caucho de butilo para la reducción de la conductividad eléctrica de la masa amortiguadora 3 que está vacío de rellenos particulares, tal como por ejemplo negro de carbón.

La Figura 2A muestra una vista superior de un componente 2, que de conformidad con el estado de la técnica está provisto con un elemento de atenuación 1 en la forma de un tapete amortiguador o de atenuación de área grande (aquí el tapete tiene tanto características de amortiguación como de atenuación) estableciendo la amortiguación o atenuación deseada del sonido transmitido por el cuerpo, respectivamente. La Figura 2B muestra una vista seccional de componente y tapete amortiguador 1. Como se puede observar claramente a partir de las figuras debe utilizarse material excedente para este tapete amortiguador del estado de la técnica por lo cual ocurrirá ganancia adicional en peso de los componentes .

Diferente a esto, la Figura 3 muestra la solución de conformidad con la invención en la forma de un componente 2 que tiene múltiples elementos amortiguadores 2 aplicados sobre éste. En el ejemplo ejecutivo el componente 2 representado es un componente de cuerpo de un vehículo formado de lámina metálica. En una modalidad alternativa el componente es un componente desde diferentes campos, por ejemplo industria de construcción, industria de construcción de barcos, fabricación de aeronaves, o fabricación de aparatos. Además el componente 2 puede formarse de lámina de acero, lamina de aluminio, partes revestidas con pintura o revestidas con CTL así como partes de plástico.

Durante la operación del componente 2 pueden ocurrir vibraciones y sonido. En la modalidad ilustrativa del componente 2 que se representa como un componente de cuerpo del vehículo se generan vibraciones y sonido del componente 2 durante la operación del vehículo. Con el fin de minimizar ocurrencia de cualquiera de las vibraciones y sonido se atenúa y amortigua un sonido transmitido por el cuerpo del componente 2 a manera de aplicación local, es decir similar a punto de múltiples elementos amortiguadores 1 sobre el componente 2.

Para esto se determinará en una simulación un comportamiento de vibración del componente 2. En una modalidad especialmente preferida se llevan a cabo examinaciones de sonido transmitido por el cuerpo a manera de estudios de vibrometría de escaneo láser con el componente 2 o en la fusión de múltiples componentes 2, tal como cuerpos de vehículo.

Para esto el componente 2 se sujeta de manera justa en un borde superior en una forma no representada en detalle y se estimula a manera de un estimulador de vibración electrodinámica, que también se denomina agitador. Un espectro de frecuencia de estimulación incluye un rango de generalmente 40 Hz a 1000 Hz .

Las vibraciones de componente 2 que se generan son, por ejemplo monitoreadas con un vibrometro Doppler láser de escaneo que tampoco se muestra aquí . Para esto se impone un escaneo de medición que tiene una pluralidad de puntos de escaneo sobre el componente 2. En primer lugar, el componente 2 se estimula en un estado vacío por las vibraciones, es decir, sin elementos amortiguadores 1 u otros medios de amortiguación o atenuación aplicados, en donde la distribución de las vibraciones a través del componente 2 se mide a manera del vibrometro Doppler láser de escaneo en diferentes frecuencias. Consecuentemente para cada frecuencia se genera un denominado mapa de color, en donde se representan diferentes amplitudes de vibración por diferentes colores.

A partir de los colores respectivos en el mapa de color se extraen las amplitudes de vibración. Las áreas de componente 2 que tienen altas amplitudes de vibración contrastan fuertemente en color de las áreas restantes.

Las posiciones en donde las amplitudes de vibración exceden un valor de umbral preestablecido un elemento amortiguador 1 está montado en cada componente 2 para endurecimiento local.

El elemento amortiguador 1 está adherido y montado sobre el componente 2 mediante la masa amortiguadora 1.2. El elemento amortiguador 1 puede disponerse en posiciones de componente 2 que consiste de material sólido o en donde están localizadas aperturas en el componente 2. Para esto el elemento amortiguador 1 se utiliza simultáneamente para sellar aperturas en el componente 2.

En una modalidad adicional se examinará un efecto de los elementos amortiguadores 1 dispuestos en el componente 2 a manera de realizar la medición de un segundo tiempo, por ejemplo mediante vibrometría de escaneo láser y análisis de los mapas de color generados. El efecto de elementos amortiguadores 1 se optimizará eventualmente mediante ajustes, dependiendo de los resultados. Los ajustes se realizarán especialmente al disponer elementos amortiguadores 1 de diferentes tamaños, por reajustes posicionales de los elementos amortiguadores 1 aplicados y/o al disponer elementos amortiguadores 1 adicionales.

El efecto acústico de los elementos amortiguadores 1 se establece por múltiples parámetros: por otro lado se establecerá por elasticidad (módulo E) , grosor, densidad, y peso de área de la masa amortiguadora 1.2, y por el otro lado por grosor, peso de área y rigidez de la capa de soporte 1.1.

Con el fin de lograr excelente amortiguación o atenuación, respectivamente, de sonido transmitido por el cuerpo, la capa de soporte 1.1 preferiblemente tiene un grosor de 0.1 mm a 0.4 mm.

El diseño similar a emparedado de los elementos amortiguadores 1 en asociación con la unión del elemento amortiguador 1 al componente 2 logrará localmente un momento de inercia de área alto. Consecuentemente, resultará un endurecimiento muy alto del componente 2 y aumento asociado en amortiguamiento de sonido transmitido por el cuerpo y anti-tamborileo . El efecto anti -tamborileo es más grande entre más rígido sea el material de la capa de soporte 1.1 que se utiliza.

Especialmente los elementos amortiguadores 1, cuya capa de soporte 1.1 está formada de aluminio y cuya capa amortiguadora 1.2 está formada de caucho de butilo muestran efecto anti-tamborileo muy bueno. Es decir, las vibraciones de superficie del componente 2 se amortiguarán significativamente, para que se reduzca el sonido transmitido por el cuerpo y se evite la emisión de sonido transmitido por el aire. Sin embargo, también pueden utilizarse otros materiales para la capa amortiguadora 1.2, tal como por ejemplo biturnen. Ventajosamente, la rigidez de la capa amortiguadora 1.2 es inferior que la rigidez de la capa de soporte 1.1.

Con el fin de ser capaz de realizar montaje optimizado del elemento amortiguador 1 en los contornos del componente 2 a pesar de la alta rigidez del elemento amortiguador 1 los elementos amortiguadores 1 están fabricados en diferentes tamaños y formas para que una gran área de componente 2 que tiene alta amplitud de vibración sea capaz de endurecerse a manera de un elemento de atenuación 1 que se ajusta de forma precisa o múltiples elementos amortiguadores 1.

La aplicación de los elementos amortiguadores 1 sobre el componente 1 se hace manualmente, al disponer uno o más elementos amortiguadores 1 en la posición que tiene alta amplitud de vibración, que se determinó por ejemplo a manera de vibrometría de escaneo láser. Estas posiciones, sin embargo, pueden determinarse también a manera de otros métodos .

A partir del uso de la capa de soporte 1.1 formada de material que tiene alta resistencia a la flexión resulta ventajoso que los elementos amortiguadores 1 sean aplicables alternativa o adicionalmente sobre el componente 2 en una forma automatizada.

Como se muestra en la Figura 4, el elemento de atenuación 1 es, consecuentemente, por ejemplo, montado por medio de un robot, separadamente de un elemento de soporte 3 y subsecuentemente sobre el componente 2 en una forma automatizada. La aplicación de los elementos amortiguadores 1 puede realizarse tanto para amortiguación o atenuación de sonido transmitido por el cuerpo, respectivamente, del componente 2 y para sellar herméticamente aperturas en el componente 2. Tal elemento de soporte 3 que tiene múltiples elementos amortiguadores 1 dispuestos sobre éste se representa en la Figura 4.

El elemento de soporte 3, el denominado revestimiento, está formado como una lámina plana pre-acondicionada sobre la cual se aplican múltiples elementos amortiguadores 1. El elemento de soporte 3 es formado consecuentemente de láminas de papel, polietileno o tereftalato de polietileno.

En una modalidad particular todas las variantes de elementos amortiguadores 1 requeridos para una aplicación específica, por ejemplo un vehículo, se disponen como un grupo sobre una lámina o sobre múltiples láminas. La formación del elemento de soporte 3 como una lámina plana permite el control de la multitud de variaciones de los elementos amortiguadores 1 en una aplicación específica asociada con desperdicio mínimo de material y consumo de espacio. Además con respecto al uso de elementos amortiguadores 1 aplicados sobre rollos existe la ventaja que se evitará el desprendimiento no controlado de los elementos amortiguadores 1 del elemento de soporte. Además, el material de desperdicio debido a la producción puede desecharse únicamente con material doblado. El material de rollo o material continuo, sin embargo, puede causar interrupciones de una instalación de aplicación para la aplicación automatizada de los elementos amortiguadores 1.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (8)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. - Un método para la reducción de las vibraciones naturales de un componente, caracterizado porque un comportamiento de vibración del componente se determina y se monta un elemento de atenuación en una forma similar a punto con precisión posicional a cada una de las posiciones consecuentemente determinadas, en donde ocurren amplitudes de vibración que exceden un valor de umbral preestablecido, el elemento de atenuación es formado como un elemento adhesivo de múltiples capas incluyendo una capa de soporte y una masa amortiguadora auto-adhesiva .

2. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque, el comportamiento de vibración se determina en una simulación .

3. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque, el comportamiento de vibración se determina a manera de una vibrometría de escaneo láser.

4. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, el elemento de atenuación es montado al componente manualmente y/o en una forma automatizada.

5. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque, el elemento de atenuación es montado separadamente de un elemento de soporte y al componente en una forma automatizada .

6. - El uso de un elemento de atenuación para la reducción de las vibraciones naturales de un componente en un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes .

7. - El uso de conformidad con la reivindicación 6, en donde , el elemento de atenuación está formado como un elemento adhesivo de múltiples capas de una capa de soporte y una masa amortiguadora auto-adhesiva, en donde la capa de soporte está formada de un material resistente a la flexión y la masa amortiguadora está formada de un material, cuya rigidez es inferior que la de la capa de soporte 1.1, el material de la capa de soporte es una aleación de aluminio intrínsecamente dura o acero inoxidable .

8. - El uso de conformidad con la reivindicación 7, en donde , la aleación de aluminio intrínsecamente dura es una aleación de aluminio 5xxx.