ЭЛЕМЕНТ ОСТЕКЛЕНИЯ С УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫМИ СВОЙСТВАМИ ВИБРАЦИОННО-АКУСТИЧЕСКОГО ОСЛАБЛЕНИЯ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОГО ЭЛЕМЕНТА ОСТЕКЛЕНИЯ И СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ В КАБИНЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
GLAZING ELEMENT WITH IMPROVED PROPERTIES OF VIBROACOUSTIC DAMPING, METHOD FOR MANUFACTURING SUCH GLAZING ELEMENT AND METHOD OF ACOUSTIC PROTECTION IN VEHICLE CABIN

Предлагаемое изобретение относится к элементу остекления с усовершенствованными свойствами вибрационно-акустического ослабления, который содержит устройство вибрационно-акустического ослабления, а также к способу уменьшения нежелательных акустических и вибрационных воздействий в пассажирской кабине, в частности в подвижной пассажирской кабине, такой, например, как пассажирская кабина транспортного средства, в частности кабина легкового автомобиля.
Кроме легковых автомобилей или других типов транспортных средств, таких как грузовые автомобили, автобусы, сельскохозяйственные машины, предлагаемое изобретение применяется и к любым другим типам движущихся транспортных средств, имеющих в своем составе закрытую, или по существу закрытую, кабину для размещения людей, таким как самолеты, железнодорожные поезда, надводные корабли, подводные лодки и т.п.
Элементы остекления в транспортных средствах, в частности в легковых автомобилях, снабжаются средствами ослабления нежелательных вибрационно-акустических воздействий, которые служат для ослабления вибрационных колебаний, распространяющихся через остекление, с целью повышения акустического комфорта во внутреннем пространстве автомобилей.
В легковом автомобиле источники неприятных ощущений, имеющие механическое, тепловое, визуальное и т.п. происхождение, были постепенно взяты под контроль. Однако повышение акустического комфорта и по сей день остается актуальной проблемой.
Акустические шумы аэродинамического происхождения, то есть акустические шумы, возникающие вследствие трения воздуха о транспортное средство в процессе его движения, по меньшей мере частично, сами могли быть обработаны в их источнике: для экономии энергии геометрические формы были модифицированы с целью улучшения их аэродинамических характеристик при движении и снижения турбулентности, которая сама по себе является источником акустического шума. Среди различных стенок транспортного средства, которые отделяют внешний источник акустического шума аэродинамического происхождения от внутреннего пространства этого транспортного средства, где располагаются пассажиры, элементы остекления, очевидно, представляют собой наиболее трудные для обработки элементы.
В настоящее время известны предложения слоистых элементов остекления, в которых вставной элемент, изготовленный из термопластического материала, выбирается адаптированным образом для предоставления улучшенных свойств вибрационно-акустического ослабления.
Так, в европейском патентном документе ЕР-В1-0387148 предлагаются слоистые элементы остекления, которые обеспечивают удовлетворительную изоляцию по отношению к акустическим шумам, имеющим, в частности, аэродинамическое происхождение, то есть шумов, имеющих относительно высокие частоты, располагающиеся в диапазоне от 800 Гц до 10000 Гц.
Кроме того, такие слоистые элементы остекления позволяют исключить резкое падение, на критической частоте, потерь в результате передачи (transmission loss), которые являются репрезентативными для характеристик акустического изолирования. Эта критическая частота является свойственной для данной структуры элемента остекления (удельная масса и модуль Юнга составляющих элементов, толщина и т.п.) и соответствует пространственному и частотному совпадению волн изгиба в этом элементе остекления и акустических волн в текучей среде, окружающей этот элемент остекления, например, воздух. Эта критическая частота обычно имеет величину порядка 4000 Гц для элемента остекления, имеющего толщину, близкую к 3 мм.
Именно на этой критической частоте, которая располагается в диапазоне частот, особенно хорошо воспринимаемых человеческим ухом (то есть в диапазоне частот от 1000 Гц до 6000 Гц), акустические шумы могут быть сильно возросшими. Таким образом, желательно иметь хорошие изоляционные характеристики по отношению к акустическим шумам именно на этой частоте.
Альтернативное техническое решение (поскольку некоторые элементы остекления не являются слоистыми) или техническое решение, дополняющее использование слоистых элементов остекления, обладающих свойствами ослабления вибрационно-акустических воздействий, может состоять в присоединении к периферийной части элемента остекления и в размещении между этим элементом остекления и кузовом транспортного средства профилированного элемента, обладающего свойствами вибрационно-акустического ослабления, который жестко закрепляется на данном элементе остекления и на кузове и который состоит из примыкающих друг к другу (или же не примыкающих друг к другу) нескольких ослабляющих материалов.
эк
эк
Из патентной заявки WO 04/012952 известен профилированный элемент, который для обеспечения такого свойства вибрационно-акустического ослабления должен представлять реальную эквивалентную линейную жесткость К', по меньшей мере равную 25 МРа, в сочетании с эквивалентным коэффициентом потерь tanδ, по меньшей мере равным 0,25. Эквивалентная линейная жесткость представляет собой эквивалентную жесткость профилированного элемента, отнесенную к одному линейному метру этого профилированного элемента, причем эта жесткость характеризуется упругостью (главным образом, модулем Юнга для работы на растяжение и на сжатие) материалов, образующих этот профилированный элемент, и геометрическими характеристиками этого профилированного элемента.
В профилированном элементе этого типа принимаются во внимание только напряжения и деформации, испытываемые материалами при работе на растяжение и на сжатие в направлении, перпендикулярном к поверхности элемента остекления, причем работа на сдвиг является пренебрежимо малой. Действительно, кузов транспортного средства является настолько жестким по отношению к профилированному элементу, что он не подвергается деформированию и оказывается не в состоянии поглощать вибрационную энергию. Только этот профилированный элемент деформируется существенным образом и рассеивает механическую энергию, работая главным образом на растяжение и сжатие.
Этот тип амортизирующего профилированного элемента, образующий также периферийную прокладку для стекла, является, таким образом, вполне подходящим, поскольку он обеспечивает связь между элементом остекления и кузовом транспортного средства. Однако не все элементы остекления транспортного средства являются зафиксированными в кузове по всей их периферийной части, некоторые элементы остекления, такие, например, как боковые открывающиеся элементы остекления, являются подвижными. При этом такая конфигурация периферийной уплотнительной прокладки, выполняющей функцию ослабления, не может быть признана подходящей для таких подвижных элементов остекления.
В то же время для боковых открывающихся элементов остекления добавляется требование подвижности. Действительно, такой элемент остекления должен иметь возможность скользить в щели кузова транспортного средства, например, в двери, между открытым положением и закрытым положением.
Таким образом, имеется потребность в реализации элемента остекления, обеспечивающего ослабление акустических шумов и занимающего при этом относительно небольшое пространство.
Для решения этой проблемы в данном изобретении предлагается элемент остекления, обладающий улучшенными свойствами вибрационно-акустического ослабления, содержащий:
- по меньшей мере один стеклянный лист;
- по меньшей мере один профилированный элемент вибрационно-акустического ослабления, причем этот профилированный элемент содержит по меньшей мере один элемент, изготовленный из ослабляющего материала, и этот профилированный элемент жестко связан с одной из сторон стеклянного листа, причем та сторона профилированного элемента, которая располагается против стеклянного листа, имеет поверхность, находящуюся в контакте с этим стеклянным листом, которая является строго меньшей, чем общая поверхность этой стороны профилированного элемента, располагающейся против стеклянного листа.
В соответствии с другой особенностью поверхность профилированного элемента, находящаяся в контакте со стеклянным листом, превышает 25% поверхности той стороны профилированного элемента, которая располагается против стеклянного листа.
В соответствии с еще одной особенностью поверхность профилированного элемента, находящаяся в контакте со стеклянным листом, составляет примерно 70% поверхности стороны профилированного элемента, которая располагается против стеклянного листа.
В соответствии с еще одной особенностью элемент, изготовленный из ослабляющего материала, представляет коэффициент потерь, превышающий 0,2, и модуль Юнга, превышающий 800 МРа при температуре 20°С для специфической частоты fp, соответствующей критической частоте данного элемента остекления с точностью плюс-минус 30%.
В соответствии с еще одной особенностью профилированный элемент не связан ни с каким другим устройством, кроме стеклянного листа.
В соответствии с еще одной особенностью, профилированный элемент проходит, самое большее, по всей длине элемента остекления.
В соответствии с еще одной особенностью профилированный элемент содержит множество элементов, изготовленных из ослабляющего материала.
В соответствии с еще одной особенностью элемент остекления содержит несколько профилированных элементов, связанных с одной и той же стороной элемента остекления и/или с двумя противоположными сторонами этого элемента остекления.
В соответствии с еще одной особенностью профилированный элемент содержит по меньшей мере один элемент, изготовленный из ослабляющего материала, и один жесткий вставной элемент, который размещается между элементом, изготовленным из ослабляющего материала, и стеклянным листом, причем этот жесткий вставной элемент имеет коэффициент потерь, имеющий величину менее 0,2, и модуль Юнга, превышающий 1600 МРа при температуре 20°С для специфической частоты fp.
В соответствии с еще одной особенностью профилированный элемент содержит на своей стороне, которая располагается против стеклянного листа, средства приклеивания типа двухсторонней клейкой ленты.
Предлагаемое изобретение также относится к транспортному средству, в частности к легковому автомобилю, содержащему кузов и элемент остекления описанного выше типа, причем упомянутый профилированный элемент скрыт из вида в кузове этого транспортного средства.
В соответствии с другой особенностью элемент остекления представляет собой боковой открывающийся элемент остекления.
Предлагаемое изобретение также касается способа изготовления элемента остекления описанного выше типа с целью снижения нежелательных акустических и вибрационных воздействий в кабине транспортного средства, в частности в кабине легкового автомобиля, имеющей в своем составе такой элемент остекления, причем этот способ включает следующие этапы:
- поставляют элемент остекления, содержащий по меньшей мере один стеклянный лист;
- поставляют по меньшей мере один профилированный элемент вибрационно-акустического ослабления, содержащий по меньшей мере один элемент, изготовленный из ослабляющего материала;
- соединяют профилированный элемент с по меньшей мере одной из сторон элемента остекления таким образом, чтобы та сторона профилированного элемента вибрационно-акустического ослабления, которая располагается против стеклянного листа, имела поверхность контакта с этим стеклянным листом, строго меньшую, чем поверхность упомянутой стороны профилированного элемента, которая располагается против стеклянного листа.
Предлагаемое изобретение также касается способа акустической защиты в пассажирской кабине транспортного средства, в частности, в кабине легкового автомобиля, включающего следующий этап:
- монтируют в кузове транспортного средства элемент остекления, обладающий улучшенными свойствами вибрационно-акустического ослабления и содержащий по меньшей мере один стеклянный лист и по меньшей мере один профилированный элемент вибрационно-акустического ослабления, причем этот профилированный элемент содержит по меньшей мере один элемент, изготовленный из ослабляющего материала, и этот профилированный элемент соединяется с по меньшей мере одной из сторон элемента остекления, и та сторона профилированного элемента, которая располагается против стеклянного листа, имеет поверхность контакта с этим стеклянным листом, строго меньшую, чем поверхность упомянутой стороны профилированного элемента, которая располагается против стеклянного листа.
В соответствии с другой особенностью упомянутый элемент остекления представляет собой элемент остекления описанного выше типа.
Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания, где даются ссылки на приведенные в приложении фигуры, на которых:
- фиг.1 представляет собой вид в перспективе элемента остекления в соответствии с предлагаемым изобретением, снабженного профилированным элементом;
- фиг.2 представляет собой частичный вид в разрезе элемента остекления, показанного на фиг.1;
- фигуры с 3 по 5 представляют собой частичные виды в разрезе элементов остекления в соответствии с предлагаемым изобретением, снабженные различными вариантами профилированных элементов;
- фиг.6 представляет собой частичный вид в разрезе элемента остекления в соответствии с предлагаемым изобретением, снабженного двумя профилированными элементами, располагающимися на двух противоположных сторонах этого элемента остекления;
- фиг.7 представляет собой частичный вид в перспективе элемента остекления в соответствии с предлагаемым изобретением, снабженного двумя профилированными элементами, располагающимися на одной и той же стороне этого элемента остекления;
- фиг.8 представляет собой вид в перспективе элемента остекления в соответствии с предлагаемым изобретением, снабженного дополнительным вариантом профилированного элемента;
- фиг.9 демонстрирует две сравнительные кривые общего акустического изолирования между элементом остекления, не содержащим никаких других устройств, и элементом остекления в соответствии с предлагаемым изобретением, снабженным профилированным элементом, при идентичной толщине стекла;
- фиг.10 демонстрирует две сравнительные кривые общего акустического изолирования между элементом остекления, не содержащим никаких других устройств и имеющим толщину стекла 3,85 мм, и элементом остекления в соответствии с предлагаемым изобретением, снабженным профилированным элементом, имеющим толщину стекла 3,15 мм.
Для облечения понимания на фигурах с 1 по 8 представлены виды, не соответствующие реальному масштабу. Кроме того, цифровые позиции, которые являются идентичными на различных фигурах, представляют идентичные или подобные элементы.
Предлагаемое изобретение относится к элементу остекления, обладающему улучшенными свойствами вибрационно-акустического ослабления, содержащему по меньшей мере один стеклянный лист и по меньшей мере один профилированный элемент вибрационно-акустического ослабления, содержащий по меньшей мере один элемент, изготовленный из ослабляющего материала. Таким образом, этот элемент остекления позволяет ослабить акустические шумы.
Этот профилированный элемент закрепляется на одной из сторон стеклянного листа. Сторона профилированного элемента, располагающаяся против стеклянного листа, имеет поверхность, находящуюся в контакте с этим стеклянным листом, строго меньшую, чем поверхность упомянутой стороны профилированного элемента, располагающейся против стеклянного листа.
Таким образом, часть профилированного элемента не прикрепляется к стеклянному листу и располагается за пределами поверхности этого стеклянного листа. Эта часть профилированного элемента выступает, таким образом, за кромку стеклянного листа. При таком расположении профилированный элемент занимает лишь весьма небольшое место на стеклянном листе. Система профилированного элемента легко может быть размещена под скользящим по стеклу уплотнением рамы данного элемента остекления транспортного средства даже в том случае, когда этот элемент остекления находится в закрытом положении.
Элемент остекления в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет, таким образом, удовлетворительно ослаблять акустические шумы, занимая при этом относительно немного места.
На фигурах 1 и 2 проиллюстрирован элемент 1 остекления, содержащий по меньшей мере один стеклянный лист 10, на котором закреплен по меньшей мере один профилированный элемент 2. Этот профилированный элемент 2 присоединен к стеклянному листу таким образом, чтобы поверхность профилированного элемента, находящаяся в контакте со стеклянным листом, была строго меньшей, чем полная поверхность той стороны профилированного элемента, которая располагается против стеклянного листа. Профилированный элемент 2 имеет, например, форму параллелепипеда.
На всех приведенных в приложении фигурах представлен только один стеклянный лист. Однако элемент остекления в соответствии с предлагаемым изобретением может быть слоистым и может содержать два стеклянных листа, между которыми располагается вставной лист пластического материала. Для облегчения понимания в последующем изложении речь будет идти только об одном стеклянном листе, но это не должно быть понято как ограничение.
Элемент 1 остекления предназначен для размещения в кузове транспортного средства, такого, как легковой автомобиль, например в корпусе двери, для формирования бокового стекла, и, предпочтительно, открывающегося бокового элемента остекления.
Элемент 1 остекления представляет две противоположные поверхности 11 и 12. Одна из этих поверхностей 11 находится внутри транспортного средства, тогда как другая поверхность 12 будет обращена к внешней окружающей среде. Профилированный элемент предпочтительным образом закрепляется на наружной стороне стеклянного листа по соображениям наличия свободного места внутри кузова транспортного средства.
Кроме того, элемент 1 остекления содержит краевую часть 13, ограниченную пунктирной линией на фиг.1. Эта краевая часть предназначена для того, чтобы находиться внутри кузова транспортного средства, когда элемент 1 остекления, снабженный профилированным элементом, установлен на транспортном средстве. Краевая часть 13 называется нижней полосой в случае бокового открывающегося элемента остекления. Краевая часть 13 располагается предпочтительным образом в нижней части элемента остекления в том случае, когда этот элемент остекления установлен на транспортном средстве. Краевая часть 13 предназначена для того, чтобы не быть видимой снаружи, поскольку она предназначена для размещения внутри кузова для крепления элемента остекления на системе стеклоподъемника. Краевая часть 13 располагается при этом ниже скользящего по стеклу уплотнения, установленного в нижней части рамы для данного элемента остекления, и при любой степени открытия или закрытия этого элемента остекления.
Часть профилированного элемента 2, закрепляемая на стеклянном листе 10, прикрепляется к этой краевой части 13. Таким образом, профилированный элемент 2 скрыт от глаз в том случае, когда элемент остекления установлен на транспортном средстве.
Профилированный элемент 2 выступает за пределы кромки стеклянного листа 10, как это можно видеть, в частности, на фиг.2. Это позволяет обеспечить выигрыш места на краевой части 13. Поверхность профилированного элемента 2, закрепленная на стеклянном листе 10, предпочтительным образом превышает 25% и является строго меньшей 100% общей поверхности этого профилированного элемента, располагающейся против стеклянного листа. Таким образом, поверхность, находящаяся в контакте со стеклом, является достаточной одновременно для того, чтобы обеспечить удовлетворительное акустическое ослабление и гарантировать надежное сцепление этого профилированного элемента со стеклянным листом, и, в то же время, является уменьшенной для того, чтобы обеспечить возможность выигрыша места на стеклянном листе. Поверхность профилированного элемента 2, закрепленная на стеклянном листе 10, еще более предпочтительным образом составляет примерно 70%, что позволяет обеспечить приемлемый компромисс между конкурирующими критериями (выигрыш места, акустическое ослабление и прочность закрепления).
Профилированный элемент 2 не образует герметизирующей прокладки. Предпочтительным образом этот элемент размещается вдоль только одной стороны элемента остекления. Кроме того, этот профилированный элемент предпочтительным образом проходит максимум по длине этого элемента остекления. Таким образом, он не мешает возможному скольжению элемента остекления в направляющих рельсах стеклоподъемника.
Профилированный элемент 2 дополнительно содержит по меньшей мере один элемент 20, изготовленный из ослабляющего материала. В способе реализации, представленном на фигурах 1 и 2, этот профилированный элемент содержит один единственный элемент 20, изготовленный из ослабляющего материала.
Этот элемент 20, изготовленный из ослабляющего материала, имеет коэффициент потерь, превышающий 0,2, и модуль Юнга, превышающий 800 МРа при температуре 20°С и, предпочтительным образом, для специфической частоты fp данного элемента остекления, которая соответствует критической частоте этого элемента остекления, или равна этой критической частоте с точностью до плюс-минус 30%.
Упомянутый ослабляющий материал представляет собой, например, битумный материал или углеродистый полимер с наполнителем.
Модуль Юнга ослабляющего материала и его коэффициент потерь измеряются при помощи анализатора вязкости.
c
c
Известным образом критическая частота f элемента остекления задается соотношением f ≈ 11,6/h, где h представляет собой толщину элемента остекления в метрах. Таким образом, эта критическая частота элемента остекления обычно заключена в диапазоне от 2000 Гц до 5000 Гц в зависимости, в частности, от толщины этого элемента остекления.
p
c
p
c
p
Действительно, оказывается, что для подвижных элементов остекления транспортных средств, в частности, автомобилей, диапазон частот, для которых желательно обеспечить улучшенную акустическую изоляцию, соответствует диапазону частот, располагающемуся вокруг критической частоты данного элемента остекления. Таким образом, упомянутая специфическая частота f предпочтительно будет выбираться равной, с точностью до плюс-минус 30%, критической частоте f этого элемента остекления (то есть f = f ± 30%). Именно вокруг этой критической частоты передача акустических шумов снаружи данного транспортного средства через его остекление является наиболее заметной, что выражается, если говорить в измерительных терминах, в подчеркнутом падении акустической изоляции. Характеристики ослабляющих материалов позволяют более целенаправленно улучшить вибрационно-акустическое ослабление элемента остекления. Таким образом, специфическая частота f может более конкретно соответствовать критической частоте данного элемента остекления.
Таким образом, элемент остекления обеспечивает свойства вибрационно-акустического ослабления при любом его соединении с кузовом транспортного средства и независимо от особенностей этого кузова; упомянутый ослабляющий материал полностью выполняет свою функцию элемента рассеивания вибрационной энергии, но вместо того, чтобы работать на растяжение и сжатие в плоскости, перпендикулярной к поверхности элемента остекления, этот профилированный элемент работает на растяжение и сжатие в плоскости этого элемента остекления. Эта работа на растяжение и сжатие в плоскости элемента остекления, которую скорее предпочитают называть работой на вытягивание, оказывается на удивление эффективной.
Таким образом, изобретатели обнаружили, что соединение профилированного элемента с элементом остекления для рассеивания вибрационной энергии оказывается тем более эффективным, чем более ослабляющим является материал, из которого изготовлен этот профилированный элемент (что связано с коэффициентом потерь), и особенно, чем более жестким является этот профилированный элемент (что связано с модулем Юнга одного или нескольких материалов, образующих данный профилированный элемент) для обеспечения его работы на вытягивание.
В качестве примера, как это можно видеть на фиг.1, имеется возможность закреплять на стеклянном листе толщиной 3,85 мм, имеющем размеры 800 мм × 500 мм, профилированный элемент, представляющий длину L1, составляющую 600 мм, и ширину L2, составляющую 100 мм, а также толщину е, составляющую 5 мм. Предпочтительным образом только 70% этой ширины L2 жестко связаны со стеклянным листом 10. Остальная часть ширины этого профилированного элемента (составляющая 30 мм) выступает за пределы стеклянного листа.
Элемент 20 ослабления содержит поверхность 21 соединения с одной из сторон 11 стеклянного листа и противоположную ей свободную поверхность 22.
Упомянутое соединение со стеклянным листом осуществляется при помощи клеящих средств, совместимых со стеклом и с каждым из материалов, образующих элемент ослабления. При этом упомянутые клеящие средства представляют собой средства известного типа, например, самоклеящиеся средства или средства, образованные клеем, активируемым под действием нагревания. Например, профилированный элемент содержит на своей поверхности, располагающейся против стеклянного листа, средства приклеивания типа двухсторонней клейкой ленты. Предпочтительным образом клеящие средства размещаются только на той части стороны профилированного элемента, которая находится в контакте со стеклянным листом. В качестве варианта и по соображениям упрощения изготовления клеящие средства размещаются на всей поверхности той стороны профилированного элемента, которая располагается против стеклянного листа, и защитная пленка, не обладающая клеящими свойствами, накладывается на ту часть поверхности профилированного элемента, которая располагается против стеклянного листа, но которая не находится в контакте с этим стеклянным листом, таким образом, чтобы исключить всякое нежелательное приклеивание.
На фиг.3 представлен вид в разрезе варианта реализации. В этом варианте профилированный элемент имеет форму, отличную от параллелепипеда. Он содержит вырезы по периметру той стороны профилированного элемента, которая располагается против стеклянного листа. Такая Т-образная форма позволяет существенно улучшить акустическое ослабление.
На фиг.4 представлен вид в разрезе второго варианта реализации. Здесь профилированный элемент 2 содержит несколько ослабляющих элементов 20, 23, 24.
Было отмечено, что чем большей является толщина е профилированного элемента 2, тем более эффективным является ослабление. Таким образом, вместо изготовления элемента ослабления, обладающего более значительной толщиной, легче изготовить несколько элементов ослабления меньшей толщины и наложить их один на другой. Это позволяет увеличить полную толщину профилированного элемента 2 и улучшить, таким образом, ослабление. Однако здесь следует отметить, полная толщина профилированного элемента 2 ограничивается условиями располагаемого свободного места внутри кузова транспортного средства.
Каждый материал, из которого изготовлен каждый элемент 20, 23, 24 ослабления, представляет коэффициент потерь, превышающий 0,2, и модуль Юнга, превышающий 800 МРа, при температуре 20°С и для специфической частоты fp элемента остекления, которая соответствует критической частоте этого элемента остекления с точностью до плюс-минус 30%.
На фиг.5 представлен вид в разрезе третьего варианта реализации. Здесь профилированный элемент 2 содержит элемент 20 ослабления и жесткий вставной промежуточный элемент 3, не обладающий свойствами ослабления, причем этот жесткий вставной промежуточный элемент 3, не обладающий свойствами ослабления, заключен между элементом 20 ослабления и стеклянным листом.
Этот жесткий вставной промежуточный элемент 3, не обладающий свойствами ослабления, изготавливается из материала, который представляет коэффициент потерь, меньший 0,2, и модуль Юнга, превышающий 1600 МРа. Этот жесткий элемент 3, не обладающий свойствами ослабления, изготавливается, например, из стекла или из поликарбоната. Этот жесткий элемент 3, не обладающий свойствами ослабления, имеет, например, толщину 3 мм. Средства соединения между этими различными элементами адаптируются таким образом, чтобы быть совместимыми с материалами, образующими упомянутые элементы.
На фиг.6 представлен вид в разрезе четвертого варианта реализации. Здесь со стеклянным листом 10 связаны два профилированных элемента 2, соответственно по одному профилированному элементу на каждой стороне 11 и 12 стеклянного листа 10. Это позволяет повысить уровень ослабления по сравнению с профилированным элементом, располагающимся только на одной стороне. Кроме того, толщина профилированного элемента ограничивается размерами свободного пространства, в котором этот элемент должен быть размещен внутри кузова транспортного средства. Распределение толщины профилированного элемента с каждой стороны стеклянного листа позволяет, таким образом, обеспечить возможность наилучшего ослабления.
На фиг.7 представлен вид в перспективе пятого варианта реализации. Здесь элемент остекления содержит на одной и той же стороне стеклянного листа несколько (по меньшей мере два) профилированных элементов 2, которые могут быть смежными или не смежными, соединенными встык или не соединенными таким образом. Это позволяет изготавливать относительно небольшие профилированные элементы и распределять их желаемым образом на стеклянном листе, например, для того, чтобы модулировать расположение толщины элемента остекления, содержащего профилированный элемент, в зависимости от наличия свободного места в кузове транспортного средства, предназначенного для размещения данного элемента остекления. На фиг.7 два профилированных элемента 2 закреплены на стеклянном листе 10. Поверхность профилированного элемента, находящаяся в контакте со стеклянным листом, может быть различной для каждого из этих двух профилированных элементов.
На фиг.8 представлен вид в перспективе шестого варианта реализации. Здесь профилированный элемент имеет геометрические характеристики, адаптированные к форме стеклянного листа. В частности, этот профилированный элемент имеет форму, адаптированную к форме нижнего конца 14 нижней полосы 13 элемента остекления, которая в данном случае не является прямолинейной, но содержит вырезы.
Таким образом, профилированный элемент может иметь, например, форму трапеции.
Различные способы реализации, представленные на фигурах с 1 по 8, могут быть использованы в различных сочетаниях.
В совокупности этих способов реализации профилированный элемент не связан ни с каким другим устройством, кроме стеклянного листа.
В то же время предлагаемое изобретение относится также к способу изготовления элемента остекления в соответствии с предлагаемым изобретением, имеющему целью снижение нежелательных акустических и вибрационных воздействий в пассажирской кабине транспортного средства, в частности в кабине легкового автомобиля, содержащего такой элемент остекления, причем этот способ включает следующие этапы:
- поставка элемента остекления, содержащего по меньшей мере один стеклянный лист;
- поставка по меньшей мере одного профилированного элемента вибрационно-акустического ослабления, содержащего по меньшей мере один элемент, изготовленный из ослабляющего материала;
- соединение профилированного элемента с по меньшей мере одной из сторон элемента остекления таким образом, чтобы та сторона профилированного элемента вибрационно-акустического ослабления, которая располагается против стеклянного листа, имела поверхность контакта с этим стеклянным листом, строго меньшую, чем поверхность упомянутой стороны профилированного элемента, которая располагается против стеклянного листа.
Этот способ изготовления позволяет получить элемент остекления, дающий возможность ослабить акустические шумы, занимая при этом относительно немного места.
Предлагаемое изобретение также касается способа акустической защиты в пассажирской кабине транспортного средства, в частности в кабине легкового автомобиля, включающего следующий этап:
- монтаж в кузове транспортного средства элемента остекления, обладающего улучшенными свойствами вибрационно-акустического ослабления и содержащего по меньшей мере один стеклянный лист и по меньшей мере один профилированный элемент вибрационно-акустического ослабления, причем этот профилированный элемент содержит по меньшей мере один элемент, изготовленный из ослабляющего материала, и этот профилированный элемент закрепляется на по меньшей мере одной из сторон элемента остекления, и та сторона этого профилированного элемента, которая располагается против стеклянного листа, имеет поверхность, находящуюся в контакте с этим стеклянным листом, строго меньшую, чем поверхность упомянутой стороны профилированного элемента, которая располагается против стеклянного листа.
Таким образом, транспортное средство, оборудованное элементом остекления в соответствии с предлагаемым изобретением, использует устройство ослабления акустических шумов с относительно небольшими габаритными размерами.
В качестве не являющихся ограничительными примеров в приведенной ниже таблице перечислены несколько ослабляющих материалов, используемых для изготовления профилированных элементов, применяемых в элементе остекления в соответствии с предлагаемым изобретением, их коэффициенты потерь и значения модуля Юнга при температуре 20°С и на частоте 3100 Гц (критическая частота для элемента остекления толщиной 3,85 мм), причем указанные величины измерены при помощи вискозиметра-анализатора:
Коммерческое наименование
Типы материала
Модуль Юнга Е′v, (МРа)
Коэффициент потерь, tan δ
Stickson фирмы Akdev Soprema
Битумный
900
0,38
Sonit BS100 фирмы Aksys
Битумный
2900
0,37
IK9709 фирмы Rieter Automotive
Битумный
1700
0,43
ISODAMP С1100-12 фирмы EARsc
Полимер на виниловой основе
900
0,35
Для демонстрации эффективности средств ослабления в соответствии с предлагаемым изобретением было выявлено ослабление уровня вибраций элемента остекления, снабженного средствами ослабления, по отношению к тому же элементу остекления, но лишенному каких-либо дополнительных элементов ослабления, в диапазоне частот от 200 Гц до 6300 Гц, содержащем критическую частоту данного элемента остекления, составляющую 3700 Гц.
Элемент остекления, снабженный средствами ослабления в соответствии с предлагаемым изобретением и подвергающийся вибрационному воздействию через воздух, представляет вибрационные уровни, несколько меньшие, чем для элемента остекления, не снабженного никакими средствами ослабления, поскольку вибрационная энергия элемента остекления рассеивается через профилированный элемент 2. При этом уровни давления внутри пассажирской кабины являются несколько меньшими и, следовательно, акустические шумы оказываются ослабленными.
На фиг.9 представлены сравнительные кривые общего акустического изолирования, полученные, с одной стороны, для элемента остекления, снабженного средствами ослабления в соответствии с предлагаемым изобретением, а с другой стороны, для эквивалентного элемента остекления, не содержащего средств ослабления в соответствии с предлагаемым изобретением.
2
Элемент остекления, служащий контрольным экземпляром, представляет собой подвижный элемент остекления передней двери автомобиля Megane II (фирмы Renault), имеющий толщину 3,15 мм и площадь поверхности 0,39 м. Таким образом, критическая частота этого элемента остекления составляет примерно 3700 Гц.
Кривая Cref соответствует элементу остекления, свободному от профилированных элементов ослабления. Кривая С1 соответствует элементу остекления, снабженному профилированным элементом 2. Этот профилированный элемент имеет форму параллелепипеда, имеющего длину L1, равную 600 мм, ширину L2, равную 50 мм, и толщину е, равную 5,4 мм. Материал, из которого изготовлен этот профилированный элемент, представляет собой ленту IK9709 фирмы Rieter Automotive (см. приведенную выше таблицу). Этот профилированный элемент распространяется на рынке с присоединенной двухсторонней клеящей лентой, совместимой со стеклом, для обеспечения возможности приклеивания этого профилированного элемента.
Профилированный элемент прикрепляется к стеклянному листу на 70% своей поверхности. Оставшиеся 30% поверхности этого профилированного элемента снабжены не обладающей клеящими свойствами пленкой.
Этот элемент остекления устанавливается на правую переднюю дверь автомобиля Megane II, причем другие элементы остекления этого автомобиля были закрыты при помощи непроницаемой перегородки. Таким образом, общее изолирование на трети октавы было измерено для частот в диапазоне от 200Гц до 6300Гц. Эти измерения были реализованы при температуре окружающего воздуха 18°С.
На основании рассмотрения кривых, показанных на фиг.9, установлено, что удается обеспечить улучшение общего акустического изолирования элемента остекления на уровне критической частоты (отклонение составляет 3,2 dB на трети октавы, центрированной на частоте 4000 Гц).
Следовательно, если в соответствии с первой технической задачей предлагаемого изобретения достигают рассеивания максимума вибрационной энергии в области критической частоты данного элемента остекления (то есть в диапазоне частот, распространяющемся от минус 30% до плюс 30% относительно этой критической частоты), то предлагаемое изобретение позволяет также обеспечить хорошее вибрационно-акустическое ослабление и в более широком диапазоне частот, включая средние частоты. Действительно, на фиг.9 можно видеть, что кривая С1 относительного изолирования для элемента остекления в соответствии с предлагаемым изобретением располагается выше кривой Cref, соответствующей элементу остекления, не содержащему таких средств ослабления, на частотах выше 500 Гц.
В то же время, предлагаемое изобретение позволяет также уменьшить общую массу элемента остекления, сокращая толщину одного или нескольких стеклянных листов без ухудшения их акустических характеристик. Так, например, уменьшение толщины стеклянного листа от 3,85 мм до 3,15 мм позволяет снизить на 18% массу этого стеклянного листа. Присоединение профилированного элемента, имеющего в своем составе элемент, изготовленный из ослабляющего материала, представляющего коэффициент потерь, превышающий 0,2, и модуль Юнга, превышающий 800 МРа, при температуре 20°С для специфической частоты fp, соответствующей критической частоте данного элемента остекления с точностью до плюс-минус 30%, позволяет, добавляя всего лишь 8% массы, компенсировать ухудшение акустических характеристик этого элемента остекления, связанное с уменьшением его толщины. Таким образом, выигрыш в 10% по общей массе элемента остекления может быть получен при обеспечении эквивалентных акустических характеристик.
На фиг.10 представлены сравнительные кривые для общего акустического изолирования между элементом остекления, не содержащим специальных средств ослабления и имеющим толщину стеклянного листа 3,85 мм, и элементом остекления в соответствии с предлагаемым изобретением, снабженным профилированным элементом и имеющим толщину стеклянного листа 3,15 мм.
2
Элемент остекления, служащий контрольным экземпляром, представляет собой подвижный элемент остекления для передней двери автомобиля Megane II (фирмы Renault), имеющий площадь 0,39 м.
Кривая C2ref соответствует элементу остекления, не содержащему средств ослабления и имеющему толщину 3,85 мм. Таким образом, критическая частота для него близка к 3150 Гц.
Кривая С1 соответствует элементу остекления в соответствии с предлагаемым изобретением, имеющему толщину стекла 3,15 мм и содержащему профилированный элемент 2. Критическая частота для такого элемента остекления в соответствии с предлагаемым изобретением близка, таким образом, к 4000 Гц. Здесь кривая С1 является идентичной кривой С1, представленной на фиг.9. Используемый в данном случае профилированный элемент представляет форму параллелепипеда и имеет длину L1, равную 600 мм, ширину L2, равную 50 мм, и толщину е, равную 5,4 мм. Материал, из которого изготовлен профилированный элемент, представляет собой ленту IK9709 фирмы Rieter Automotive (см. приведенную выше таблицу). Этот профилированный элемент распространяется на рынке вместе с предварительно наложенной двухсторонней клеящей лентой, совместимой со стеклом, для приклеивания этого профилированного элемента.
Этот профилированный элемент присоединен к стеклянному листу на 70% своей поверхности. Оставшиеся 30% поверхности этого профилированного элемента снабжены пленкой, не обладающей клеящими свойствами.
Этот элемент остекления устанавливается на правую переднюю дверь автомобиля типа Megane II при том, что другие элементы остекления этого автомобиля были закрыты при помощи непроницаемых перегородок. Общее изолирование на трети октавы было измерено для частот в диапазоне от 200 Гц до 6300 Гц. Эти измерения были реализованы при температуре окружающего воздуха 18°С.
На основании рассмотрения кривых, показанных на фиг.10, установлено, что удается обеспечить улучшение общего акустического изолирования элемента остекления на уровне критической частоты (отклонение составляет 4,1 dB на трети октавы, центрированной на критических частотах).