RU2199454C2 - Vehicle - Google Patents

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: invention relates to automobiles, particularly to body members, such as doors of passenger cars or cabs of trucks. Molding in mounted on outer face panel of door. Molding is made of polymeric material. Ratio of Young's moduli E₁ and thickness h₁ of metal face panel and Young's modulus E₃ thickness h₃ molding material is defined by equation

Description

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности автомобилестроению, и имеет отношение к кузовным элементам, конкретно к дверям кузовов легковых автомобилей и кабин грузовиков. The invention relates to vehicles, in particular the automotive industry, and relates to body elements, specifically to the doors of the bodies of cars and truck cabs.

В современных транспортных средствах типа легковых и грузовых автомобилей акустический комфорт является одним из определяющих потребительских свойств. В качестве составляющих критериев акустического комфорта в салоне (кабине) автомобиля является степень звукового (шумового) раздражения потребителя от процесса закрывания дверей автомобиля и степень паразитного искажения звуковых музыкальных сигналов, воспроизводимых акустическими автомобильными аудиосистемами, смонтированными в полостях дверей автомобилей между лицевой и внутренней панелями, что, как правило, вызывает дополнительное собственное звучание непосредственно панелей кузова, возбужденных звуковым излучением от диффузоров громкоговорителей и структурным вибрационным возбуждением, вызванным непосредственно работой акустических систем и вибрации панели при движении транспортного средства в процессе его эксплуатации. In modern vehicles such as cars and trucks, acoustic comfort is one of the defining consumer properties. As a component of the acoustic comfort criteria in the passenger compartment (cabin) of a car is the degree of sound (noise) irritation of the consumer from the process of closing the car doors and the degree of spurious distortion of sound music signals reproduced by the acoustic car audio systems mounted in the cavities of the car doors between the front and inner panels, which , as a rule, causes additional own sound directly of the body panels excited by diffuse sound radiation speaker loudness and structural vibrational excitation caused directly by the operation of the speaker systems and panel vibration during vehicle movement during its operation.

Известны транспортные средства, в частности легковые автомобили, двери которых, смонтированные на кузове, содержат декоративно-защитные молдинги, смонтированные на внешней (лицевой) стороне внешней панели двери. Такие молдинги изготавливаются из различных полимерных материалов типа синтетической смолы, винилхлорида, найлона, материала EVA, полипропиленового эластомера, полихлорвинила, поливинилхлорида, полиамида, резины, мелкоячеистого полиуретана со стекловолокном и др., см., например, патенты: РСТ (WO) 93/01954, кл. B 60 R 13/04, 1993; Японии (JP) B 63-53043, кл. B 60 J 5/04, 1988; США 4869937, кл. B 60 R 13/04, 1989; Японии (JP) А2 5-16740, кл. B 60 R 13/04, 1993; Великобритании (GB) 2245225, кл. B 60 R 13/00, 1992; Японии (JP) A2 5-16739, кл. B 60 R 13/04, 1993; Японии (JP) A2 5-16742, кл. B 60 R 13/04 1993; Японии (JP) 5-16738, кл. B 60 R 13/04, 1993; ЕПВ (ЕР) 0280037, кл. B 60 R 13/04, 1988; Франции 2698059, кл. B 60 R 13/08, 1994 и много других источников патентной информации по классу B 60 R 13/. Широкая гамма применяемых видов материалов, их геометрическая форма, способ соединения молдинга с панелью двери обуславливают ей и транспортному средству в целом в той или иной степени эстетические и предохраняющие качества по прямому функциональному назначению молдинга, но не учитывает, в частности, возможностей целенаправленного воздействия молдингом на конструкцию двери с точки зрения эффективного демпфирования ее нежелательных колебаний и звукоизлучения ее внешней (лицевой) панели. Known vehicles, in particular cars, the doors of which are mounted on the body, contain decorative and protective moldings mounted on the outer (front) side of the outer panel of the door. Such moldings are made of various polymeric materials such as synthetic resin, vinyl chloride, nylon, EVA material, polypropylene elastomer, polyvinyl chloride, polyvinyl chloride, polyamide, rubber, fine-mesh polyurethane with fiberglass, etc., see, for example, patents: PCT (WO) 93 / 01954, cl. B 60 R 13/04, 1993; Japan (JP) B 63-53043, class B 60 J 5/04, 1988; USA 4869937, CL B 60 R 13/04, 1989; Japan (JP) A2 5-16740, class B 60 R 13/04, 1993; Great Britain (GB) 2245225, cl. B 60 R 13/00, 1992; Japan (JP) A2 5-16739, CL B 60 R 13/04, 1993; Japan (JP) A2 5-16742, class B 60 R 13/04 1993; Japan (JP) 5-16738, class B 60 R 13/04, 1993; EPO (EP) 0280037, cl. B 60 R 13/04, 1988; France 2698059, class B 60 R 13/08, 1994 and many other sources of patent information for Class B 60 R 13 /. The wide range of types of materials used, their geometric shape, the method of connecting the molding to the door panel, determine to it and the vehicle as a whole, to one degree or another, aesthetic and protective qualities for the direct functional purpose of the molding, but it does not take into account, in particular, the possibilities of the targeted impact of molding on door structure from the point of view of effective damping of its unwanted vibrations and sound emission of its external (front) panel.

Этим же недостатком обладает и выбранное в качестве ПРОТОТИПА устройство транспортного средства, на кузове которого смонтирована дверь, и которое описано в патенте США 5482344, МПК6 B 60 R 21/04, 09.01.1996, заявитель Ford Motor Company. Дверь описанного в патенте транспортного средства содержит, в частности, металлические внутреннюю и внешнюю (лицевую) тонколистовые панели, брус безопасности, агрегаты и механизмы двери, такие как подъема-опускания стекол, блокировки замков, подушек безопасности, акустической системы. На внешней металлической панели смонтирован декоративный молдинг, соединенный с наружной поверхностью внешней (лицевой) панели с помощью липкой клеевой структуры, а на внутренней поверхности этой же панели смонтировано устройство подавления шума процесса закрывания двери в виде вибродемпфирующей прокладки. The same disadvantage is possessed by the vehicle device selected as a PROTOTYPE, on the body of which the door is mounted, and which is described in US Pat. No. 5,482,344, IPC 6 B 60 R 21/04, 09/09/1996, applicant Ford Motor Company. The door of the vehicle described in the patent contains, in particular, metal inner and outer (front) sheet panels, a safety bar, door assemblies and mechanisms, such as raising and lowering windows, locking locks, airbags, and an acoustic system. A decorative molding is mounted on the outer metal panel, connected to the outer surface of the outer (front) panel using a sticky adhesive structure, and on the inner surface of the same panel, a noise suppression device for the door closing process is mounted in the form of a vibration damping pad.

Решение технической задачи согласно предлагаемому изобретению подразумевает получить такую конструкцию транспортного средства, дверь которого, обладая приемлемым с точки зрения веса и стоимости набором шумовибродемпфирующих устройств, обеспечивает дополнительно и достаточную эффективность демпфирования колебаний и ослабления шумоизлучения внешней (лицевой) панели двери, в первую очередь при процессе закрывания дверей и вибрации панели при движении транспортного средства в процессе его эксплуатации, а во-вторых, - процессе качественного воспроизводства музыкальных звуковых сигналов акустических систем в салоне (кабине) транспортного средства. Предлагаемое техническое решение улучшает виброакустические характеристики двери как шумоизлучающей структуры транспортного средства в целом за счет реализации механизма дополнительного эффективного преобразования возбуждаемой в металлической структуре внешней (лицевой) панели двери средне- и высокочастотной колебательной энергии в тепловую. The solution of the technical problem according to the invention involves obtaining such a vehicle design, the door of which, having a set of noise vibration damping devices acceptable from the point of view of weight and cost, additionally provides sufficient efficiency for damping vibrations and attenuating noise emission of the external (front) door panel, primarily during the process closing doors and panel vibration during vehicle movement during its operation, and secondly, the process of qualities nnogo reproduction of musical sound signals loudspeaker in the passenger compartment (cabin) of the vehicle. The proposed technical solution improves the vibro-acoustic characteristics of the door as a noise-emitting structure of the vehicle as a whole due to the implementation of a mechanism for additional effective conversion of the medium and high-frequency vibrational energy excited in the metal structure of the external door panel of the door into thermal.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном транспортном средстве, на кузове которого смонтирована дверь, состоящая из внешней (лицевой) и внутренней панелей с обивкой, которые образуют замкнутую полость, в которой установлены различные агрегатированные механизмы и системы (замок, механизм блокировки замка, система сигнализации закрытия двери, подушка безопасности, брус безопасности, акустические системы, дверное стекло, механизм подъема-опускания стекла, уплотнитель окна двери, механизм управления поворотом и обогрева зеркала заднего вида и т.д.), а также устройство подавления шума процесса закрывания двери в виде вибродемпфирующей прокладки внешней панели, смонтированной изнутри, на поверхности внешней панели двери монтируется многофункциональный молдинг, который кроме защитно-эстетической функции позволяет дополнительно эффективно целенаправленно демпфировать колебания и шум как внутри, так и вне транспортного средства, производимый дверью в процессе ее закрывания, а также в процессе ее вибраций при движении транспортного средства в процессе его эксплуатации и при дополнительном вибрационном и акустическом возбуждении колебаний панелей двери от работающих, встроенных в полость двери громкоговорителей аудиосистем. The essence of the invention lies in the fact that in a known vehicle, on the body of which a door is mounted, consisting of an external (front) and internal panels with upholstery, which form a closed cavity in which various aggregated mechanisms and systems are installed (lock, lock lock mechanism, door closing alarm system, airbag, safety beam, acoustic systems, door glass, glass raising and lowering mechanism, door window seal, turn control and heating mechanism rear view, etc.), as well as a noise suppression device for closing the door in the form of a vibration-damping pad of an external panel mounted from the inside, a multifunctional molding is mounted on the surface of the external panel of the door, which, in addition to the protective and aesthetic function, allows additionally efficiently purposefully damped vibrations and noise, both inside and outside the vehicle, produced by the door in the process of closing it, as well as in the process of its vibrations when the vehicle is moving in the process of its ek pluatatsii and additional vibration and acoustic excitation oscillation door panels from working, embedded in a cavity door speaker audio system.

Названный молдинг изготовлен из полимерного материала, обладающего заданными демпфирующими характеристиками, например из мелкоячестого пенополиуретана и стекловолокна, и крепится извне к внешней стороне лицевой панели двери с помощью тонкой адгезионной вязкоупругой прокладки, представляющей собой, например, двустороннюю липкую структуру. Причем молдинг выполнен из вязкоупругого демпфирующего материала определенной толщины и динамического модуля Юнга, при этом соотношение модулей Юнга E₁ и толщины h₁ металлической лицевой панели и модулей Юнга Е₃ и толщины h₃ материала молдинга определяется выражением

Кроме того, механическая колебательная структура "лицевая панель двери - молдинг" имеет суммарный коэффициент потерь не менее 0.1.The said molding is made of a polymeric material with predetermined damping characteristics, for example, of fine-meshed polyurethane foam and fiberglass, and is fastened externally to the outside of the front panel of the door using a thin adhesive viscoelastic strip, which, for example, is a double-sided adhesive structure. Moreover, the molding is made of a viscoelastic damping material of a certain thickness and dynamic Young's modulus, while the ratio of Young's moduli E ₁ and thickness h _{1 of the} metal front panel and Young's moduli E ₃ and thickness h _{3 of the} molding material is determined by the expression

In addition, the mechanical vibrational structure of the "front door panel - molding" has a total loss factor of at least 0.1.

Сущность изобретения поясняется на чертежах:
- на фиг.1 показана типичная конструкция двери легкового автомобиля;
- на фиг. 2 показан молдинг, состоящий из полимерной панели из мелкоячестого пенополиуретана и стекловолокна, присоединенной извне к лицевой панели двери с помощью адгезионной вязкоупругой прокладки;
- на фиг. 3 показаны характерные формы деформации механической системы "молдинг-панель" при реализации процесса сдвиговых колебаний;
- на фиг.4 представлена расчетная зависимость коэффициента потерь механической колебательной системы, включающей молдинг и лицевую панель двери в зависимости от изменения модуля Юнга материала молдинга при реализации процесса сдвиговых деформаций такой многослойной механической колебательной системы;
- на фиг.5 показаны характерные деформации колебательного процесса системы "молдинг-лицевая панель" при реализации деформаций "расширения-сжатия" материала молдинга;
- на фиг. 6 представлена расчетная зависимость коэффициента потерь от модуля Юнга материала молдинга при реализации сдвиговых деформаций и деформаций "растяжения-сжатия";
- на фиг.7 представлена расчетная зависимость коэффициента потерь от безразмерного параметра

(отношение произведений модулей Юнга, E₁ - лицевой панели и Е₃ - материала молдинга, и толщин материалов лицевой панели - h₁ и молдинга - h₃) при реализации процессов сдвиговых деформаций и деформаций "растяжения-сжатия";
- на фиг. 8 представлена схема экспериментальной установки для определения амплитудно-частотной характеристики панели двери с установленным и демонтированным молдингом;
- на фиг.9 показана амплитудно-частотная характеристика лицевой панели двери с установленным и демонтированным молдингом;
- на фиг.10 показаны спектры шума процесса закрывания двери при испытаниях вариантов двери с установленным и демонтированным молдингом.The invention is illustrated in the drawings:
- figure 1 shows a typical design of the door of a car;
- in FIG. 2 shows a molding consisting of a polymer panel of fine-meshed polyurethane foam and fiberglass, externally attached to the front panel of the door using an adhesive viscoelastic pad;
- in FIG. 3 shows the characteristic forms of deformation of the mechanical system "molding-panel" during the implementation of the process of shear vibrations;
- figure 4 presents the calculated dependence of the loss coefficient of a mechanical vibrational system, including molding and the front panel of the door, depending on the change in the Young's modulus of the molding material during the implementation of the shear deformation process of such a multilayer mechanical vibrational system;
- figure 5 shows the characteristic deformation of the oscillatory process of the system "molding-front panel" when implementing deformations of the "expansion-compression" of the molding material;
- in FIG. Figure 6 shows the calculated dependence of the loss coefficient on the Young's modulus of the molding material during the implementation of shear and tensile-compression strains;
- figure 7 presents the calculated dependence of the loss coefficient on the dimensionless parameter

(the ratio of the products of Young's modules, E ₁ - the front panel and E ₃ - the molding material, and the thickness of the materials of the front panel - h ₁ and molding - h ₃ ) when implementing the processes of shear and tensile-compression deformations;
- in FIG. 8 is a diagram of an experimental setup for determining the amplitude-frequency characteristics of a door panel with mounted and dismantled moldings;
- figure 9 shows the frequency response of the front panel of the door with mounted and dismantled moldings;
- figure 10 shows the noise spectra of the process of closing the door when testing options for doors with installed and dismantled moldings.

Внешние (лицевые) панели кабин транспортных средств и, в частности, кузовов легковых автомобилей, такие как панели дверей и крыши, выполняют множество функций: в первую очередь непосредственно формируют внутреннее пространство салона, кроме того, препятствуют проникновению внешних воздействий в салон автомобиля, таких как грязь, пыль, шум, влага, низкие и высокие температуры воздуха и т. д. Отличительной особенностью этих панелей (крыша и двери) является то, что в отличие, например, от панелей пола или щитка передка они несут также и видовую эстетическую функцию, т.е. данные панели определяют внешний вид (экстерьер) транспортного средства. Дверь транспортного средства как формообразующая несущая структура содержит внутреннюю и внешнюю панели. Внутренняя панель двери как составная часть двери в целом, как правило, не нуждается в дополнительном демпфировании (в отличие от внешней лицевой панели двери) в силу того, что ее структура незначительна по площади излучения звука (имеются большие отверстия, ослабляющие звукоизлучение). Она является несущей для многочисленных агрегатов, смонтированных в пространстве двери между панелями (подъема-опускания стекол, блокировки замков, подушек безопасности, головок громкоговорителей акустических систем, обивок интерьера салона и пр. ), которые демпфируют ее колебания (внутренней панели) за счет своего весового и ужесточающего воздействия, и более того - внутренние пористые структуры обивок дверей - также дополнительно поглощают звуковую энергию, генерируемую в зоне двери и в полости салона кабины транспортного средства. The external (front) panels of the cabs of vehicles and, in particular, the bodies of cars, such as the door and roof panels, perform many functions: they primarily form the interior space of the passenger compartment, in addition, they prevent the penetration of external influences into the passenger compartment, such as dirt, dust, noise, moisture, low and high air temperatures, etc. A distinctive feature of these panels (roof and doors) is that, unlike, for example, floor panels or the front panel, they also carry a species steticheskuyu function, ie, these panels determine the appearance (exterior) of the vehicle. The door of the vehicle as a forming supporting structure contains an inner and outer panel. The inner door panel as an integral part of the door as a whole, as a rule, does not need additional damping (unlike the external front panel of the door) due to the fact that its structure is insignificant in terms of sound emission (there are large openings that attenuate sound emission). It is the carrier for numerous units mounted in the space of the door between the panels (raising and lowering windows, locking locks, airbags, speaker heads, interior upholstery, etc.), which dampen its vibrations (inner panel) due to its weight and toughening effects, and moreover, the internal porous structures of the door trim also additionally absorb the sound energy generated in the door zone and in the cavity of the vehicle cabin.

Внешняя (лицевая) панель двери является формоборазующей сплошной, практически плоской, динамически податливой, металлической, из стального листа диафрагмой значительной площади, которая, как правило, задемпфирована от динамического возбуждения очень слабо. Роль демпфера механических колебаний и звукоизлучения лицевой внешней панели двери играет, как правило, плоская вибродемпфирующая накладка из битумного ламината, приплавленная изнутри к поверхности лицевой панели термоадгезионным слоем или приклеенная к ней липким слоем. Другим элементом вибродемпфирования внешней лицевой панели двери автомобиля могут являться специальные полимерные вибродемпфирующие проставки, беззазорно замыкающие (связывающие) жесткую структуру бруса безопасности, находящегося во внутреннем пространстве двери, между внешней и внутренней панелями, с внутренней поверхностью лицевой внешней панели двери. The outer (front) panel of the door is a form-forming solid, almost flat, dynamically malleable, metal, steel sheet diaphragm of a large area, which, as a rule, is very weakly damped from dynamic excitation. The role of the mechanical vibration damper and sound emission of the front door outer panel is played, as a rule, by a flat vibration-damping overlay made of a bituminous laminate, melted from the inside to the surface of the front panel by a thermal adhesive layer or glued to it by an adhesive layer. Another element of vibration damping of the external front panel of a car door can be special polymer vibration-damping spacers, gaplessly closing (connecting) the rigid structure of the safety beam located in the inner space of the door, between the external and internal panels, with the inner surface of the front external panel of the door.

Такой элемент как молдинг, установленный на внешней лицевой поверхности двери, и выполняет, в первую очередь, в основном видовую эстетическую функцию. Однако при определенных условиях молдинг может играть роль дополнительного технического средства, эффективно снижающего амплитуду колебаний и шумоизлучение двери и транспортного средства в целом. При этом экспериментально установлено, что при применении в качестве конструкционного материала молдинга, например, мелкоячеистого пенополиуретана, обеспечивается суммарный коэффициент потерь, характеризующий степень демпфирования металлической пластины с адгезионным полимерным материалом молдинга, равный 0.1...0.15. На фиг. 1 показана типичная конструкция двери легкового автомобиля, где 1 - внешняя (лицевая) панель, 2 - внутренняя панель, 3 - обивка двери, 4 - автономные вибродемпфирующие прокладки, установленные изнутри непосредственно лицевой панели двери, 5 - брус безопасности, 6 - молдинг, состоящий, например, из мелкоячестого пенополиуретана и стекловолокна, присоединенный к лицевой панели двери (1) с помощью вязкоупругой прокладки (7) и обладающий заданными вибродемпфирующими свойствами, 8 - громкоговоритель акустической системы, 9 - специальные вибродемпфирующие проставки. Основные вибропоглощающие свойства данной конструкции обеспечиваются соединением (сопряжением) сопрягаемой поверхности молдинга с лицевой панелью двери. В случае, если механическая колебательная система "панель-молдинг" реализует преимущественно сдвиговые колебания (см. фиг. 3), то достигнутый демпфирующий эффект конструкции двери будет максимальным. Such an element as molding, mounted on the outer front surface of the door, and performs, first of all, mainly a specific aesthetic function. However, under certain conditions, molding can play the role of an additional technical tool that effectively reduces the amplitude of vibration and noise emission of the door and the vehicle as a whole. At the same time, it was experimentally established that when using molding, for example, fine-mesh polyurethane foam, as a structural material, a total loss coefficient is provided that characterizes the degree of damping of a metal plate with an adhesive polymer molding material equal to 0.1 ... 0.15. In FIG. 1 shows a typical design of a car door, where 1 is the outer (front) panel, 2 is the inner panel, 3 is the door trim, 4 are stand-alone vibration damping pads installed directly from the inside of the front panel of the door, 5 is a safety beam, 6 is a molding, consisting , for example, of fine-meshed polyurethane foam and fiberglass, attached to the front panel of the door (1) using a viscoelastic gasket (7) and having the specified vibration damping properties, 8 - loudspeaker of the speaker system, 9 - special vibration damping e spacers. The main vibration-absorbing properties of this design are provided by connecting (mating) the mating surface of the molding with the front panel of the door. If the mechanical vibrational system "panel molding" implements predominantly shear vibrations (see Fig. 3), then the achieved damping effect of the door structure will be maximum.

Коэффициент потерь такой механической колебательной системы, реализующей принцип сдвигового демпфирования (η_s), определяется по следующей формуле:

где β₂ - коэффициент потерь слоя 7 (материала вязкоупругой прокладки, соединяющей молдинг и металлическую поверхность лицевой панели двери);
k_B - волновое число трехслойной системы (структуры);
h₁, h₂, h₃ - толщины слоев 1, 2 и 3 соответственно панели двери (1), вязкоупругой прокладки (2), молдинга (3);
h₃₁ - расстояние от центра слоя 1 до центра слоя 3;
E₁, Е₃ - динамические модули Юнга слоев 1 и 3 соответственно;
G₂ - динамический модуль сдвига слоя 2,
коэффициенты X и Y определяются следующими соотношениями:

Представленная на фиг. 4 расчетная зависимость коэффициента потерь системы, включающей молдинг и лицевую панель двери, от изменения модуля Юнга материала молдинга (Е₃) производилась в качестве примеров для следующих характеристик колебательной системы:
h₁:h₂:h₃=0.8:0.8:6 мм
E₁=21000 МПа
G₂=10 МПа
Величина k_B определялась расчетным путем по следующей формуле:

где ω - круговая частота;
μ - поверхностная масса трехслойной системы (структуры);

Из представленной фиг. 4 видно, что максимальное значение коэффициента потерь рассмотренной колебательной системы достигается в случае, если модуль упругости (в рассматриваемом случае модуль Юнга) материала молдинга составляет ≈7000 МПа.The loss coefficient of such a mechanical oscillatory system that implements the principle of shear damping (η _s ) is determined by the following formula:

where β ₂ is the loss factor of layer 7 (material of a viscoelastic strip connecting the molding and the metal surface of the front panel of the door);
k _B is the wave number of a three-layer system (structure);
h ₁ , h ₂ , h ₃ - thicknesses of layers 1, 2 and 3, respectively, of the door panel (1), viscoelastic gasket (2), molding (3);
h ₃₁ is the distance from the center of layer 1 to the center of layer 3;
E ₁ , E ₃ - dynamic Young's modulus of layers 1 and 3, respectively;
G ₂ - dynamic shear modulus of layer 2,
the coefficients X and Y are determined by the following relationships:

Presented in FIG. 4, the calculated dependence of the loss coefficient of the system, including the molding and the front panel of the door, on the change in the Young's modulus of the molding material (E ₃ ) was performed as examples for the following characteristics of the oscillatory system:
h ₁ : h ₂ : h ₃ = 0.8: 0.8: 6 mm
E ₁ = 21000 MPa
G ₂ = 10 MPa
The value of k _{B was} determined by calculation according to the following formula:

where ω is the circular frequency;
μ is the surface mass of a three-layer system (structure);

From the presented FIG. Figure 4 shows that the maximum value of the loss coefficient of the considered vibrational system is achieved if the elastic modulus (in the case under consideration, Young's modulus) of the molding material is ≈7000 MPa.

В то же время, данная механическая колебательная система в виде трехслойной листовой структуры реализует одновременно не только сдвиговые, но и деформации "растяжения-сжатия" молдинга. На фиг. 5 показана схема, иллюстрирующая механизм реализации этих деформаций. Данные деформации типа "растяжения-сжатия" также приводят к дополнительным потерям колебательной энергии. Коэффициент потерь (η_e) такой механической колебательной системы определяется по следующему выражению:

где β₃ - коэффициент внутренних потерь слоя 3 (молдинга);
k=E₃h₃/E₁h₁,

h₃₁=(h₁+h₃)/2+h₂;
h₁, h₂, h₃ - толщины слоев 1, 2 и 3 соответственно панели двери (1), вязкоупругой прокладки (2), молдинга (3);
Е₁, E₃ - динамические модули Юнга слоев 1 и 3 соответственно.At the same time, this mechanical oscillatory system in the form of a three-layer sheet structure implements at the same time not only shear, but also “stretch-compress” molding strains. In FIG. 5 is a diagram illustrating a mechanism for realizing these deformations. These tensile-compression strains also lead to additional losses of vibrational energy. The loss coefficient (η _e ) of such a mechanical oscillatory system is determined by the following expression:

where β ₃ is the coefficient of internal losses of layer 3 (molding);
k = E ₃ h ₃ / E ₁ h ₁ ,

h ₃₁ = (h ₁ + h ₃ ) / 2 + h ₂ ;
h ₁ , h ₂ , h ₃ - thicknesses of layers 1, 2 and 3, respectively, of the door panel (1), viscoelastic gasket (2), molding (3);
E ₁ , E ₃ - dynamic Young's modulus of layers 1 and 3, respectively.

На фиг. 6 приведена графическая зависимость коэффициента потерь от модуля Юнга материала молдинга, рассчитанная по вышеприведенной формуле (3). In FIG. Figure 6 shows the graphical dependence of the loss coefficient on the Young's modulus of the molding material, calculated according to the above formula (3).

Также на фиг. 6 приведена зависимость сдвигового коэффициента потерь (η_s) от модуля Юнга (Е₃) материала молдинга. Из указанного рисунка видно, что максимумы коэффициента потерь как сдвигового демпфирования (η_s), так и демпфирования "растяжения-сжатия" (η_e) трехслойной листовой колебательной механической системы находятся практически в одном и том же интервале изменения модуля Юнга (Е₃).Also in FIG. Figure 6 shows the dependence of the shear loss coefficient (η _s ) on the Young's modulus (E ₃ ) of the molding material. It can be seen from the figure that the maxima of the loss coefficient of both shear damping (η _s ) and tensile-compression damping (η _e ) of a three-layer sheet vibrational mechanical system are practically in the same interval of variation of Young's modulus (E ₃ ).

Для обобщения полученных результатов были проведены расчетные исследования коэффициента потерь в зависимости от безразмерного параметра

который характеризует изгибные динамические жесткости трехслойной листовой колебательной механической системы структур молдинга и лицевой панели (см. фиг. 7). Таким образом, следует, что при обеспечении соотношения жесткостей 1...70, - суммарный коэффициент потерь системы и соответственно эффекты вибродемпфирования будут максимальными.To summarize the results obtained, computational studies of the loss coefficient depending on the dimensionless parameter were carried out.

which characterizes the bending dynamic stiffness of a three-layer sheet vibrational mechanical system of the structures of the molding and the front panel (see Fig. 7). Thus, it follows that, while providing a ratio of stiffnesses of 1 ... 70, - the total loss coefficient of the system and accordingly the effects of vibration damping will be maximum.

Эффективность применения молдинга, обладающего эффективными шумовибродемпфирующими свойствами, можно показать на примере экспериментальных результатов испытаний панели двери с установленным и демонтированным молдингом. На фиг.8 представлена схема экспериментальной измерительной установки. В данном случае с помощью эластичных жгутов на специальных стойках подвешивалась исследуемая дверь легкового автомобиля ВАЗ. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) определялась как отношение виброускорения в центре лицевой панели двери к возбуждающей силе, приложенной в зоне установки замка двери. В качестве датчика виброускорения использовался мини-акселерометр, а динамическое возбуждение прикладывалось с использованием специального ударного молотка, в конструкцию которого интегрирован датчик силы. На фиг.9 показаны АЧХ панели двери при установленном и демонтированном шумовибродемпфирующем молдинге. Представленные экспериментальные зависимости подтверждают эффективность использования данного технического решения, так как отмечено снижение амплитуды вибраций панели двери практически во всем частотном диапазоне измерения. Снижение амплитуды частотной характеристики достигает 4-5 дБ и даже 10 дБ (более чем в 3 раза) на отдельных частотах контролируемого звукового спектра. The effectiveness of the use of moldings with effective noise vibration damping properties can be shown by the example of experimental results of testing a door panel with installed and dismantled moldings. On Fig presents a diagram of an experimental measuring installation. In this case, with the help of elastic bundles on special racks, the investigated door of a VAZ passenger car was hung. The amplitude-frequency characteristic (AFC) was defined as the ratio of vibration acceleration in the center of the front panel of the door to the exciting force applied in the installation area of the door lock. A mini-accelerometer was used as a vibration acceleration sensor, and dynamic excitation was applied using a special impact hammer, the construction of which is integrated with a force sensor. In Fig.9 shows the frequency response of the door panel with installed and dismantled noise vibration damping molding. The experimental dependences presented confirm the efficiency of using this technical solution, since a decrease in the amplitude of vibration of the door panel is observed in almost the entire frequency range of the measurement. The decrease in the amplitude of the frequency response reaches 4-5 dB and even 10 dB (more than 3 times) at individual frequencies of the controlled sound spectrum.

Другим подтверждением эффективности применения данного технического решения являются результаты испытаний легкового автомобиля, дверь которого оборудована молдингом, по оценке эффектов снижения шума в салоне кабины в процессе закрывания двери. Первичным источником возбуждения данного шума являются соударяющиеся части замка двери. Далее энергия динамического возбуждения распространяется как по силовым элементам и панелям несущей структуры кузова транспортного средства, примыкающих к двери (где она существенно ослабляется), так и непосредственно по самой структуре двери. Внешняя лицевая панель двери в силу особенности своей конструкции (практически плоская, тонкостенная, металлическая панель относительно больших размеров, практически без ужесточающих подштамповок и дополнительных усилителей) является при ее непосредственном динамическом возбуждении в процессе ударного закрывания интенсивным излучателем шума. Поэтому отдельные конструктивные элементы, используемые в составе конструкции двери в целом, в том числе и выполненный, например, в виде специальной шумовибродемпфирующей конструкцией молдинг, могут существенно влиять на шум внутри и вне (вблизи) транспортного средства в процессе закрывания двери. Another confirmation of the effectiveness of this technical solution is the test results of a car, the door of which is equipped with a molding, according to the assessment of the effects of noise reduction in the cabin during the closing of the door. The primary source of excitation for this noise is the colliding parts of the door lock. Further, the dynamic excitation energy is distributed both through the power elements and panels of the supporting structure of the vehicle body adjacent to the door (where it is significantly attenuated), and directly along the door structure itself. The external front panel of the door, due to its design features (almost flat, thin-walled, relatively large metal panels, with virtually no tougher stampings and additional amplifiers), is an intense noise emitter during direct dynamic excitation during shock closing. Therefore, individual structural elements used as part of the door structure as a whole, including molding, for example, made in the form of a special noise-vibration-damping design, can significantly affect noise inside and outside (near) the vehicle during the closing of the door.

Испытания по оценкам эффектов, возникающих на транспортном средстве в процессе закрывания двери, проводились на автомобиле в сборе. Для получения максимально возможной повторяемости при этом виде испытаний одну сторону автомобиля наклоняют, приподнимая на определенную высоту (например, 400 мм), открывают дверь на точно определенное расстояние и отпускают дверь без приложения к ней дополнительного усилия. Дверь закрывается под действием силы тяжести. Шум процесса закрывания регистрируется в салоне автомобиля в одной из контрольных точек, например на уровне органов слуха водителя. На фиг.10 показаны спектры шума в салоне автомобиля, замеренные по вышеизложенной методике, при установленном и демонтированном шумовибродемпфирующем молдинге передней двери легкового автомобиля. Представленный график показывает достаточно высокую эффективность применения молдинга для снижения шума в салоне транспортного средства в процессе закрывания дверей, причем эффект снижения, составляющий 1-2 дБ в низкочастотной области, возрастает с увеличением частоты и достигает 3-5 дБ на частоте 800 Гц и выше. Таким образом, эффективное снижение шума в кабине транспортного средства в процессе закрывания двери конструкцией шумовибродемпфирующего молдинга обеспечивается в частотной области наибольшей чувствительности органов слуха человека и, таким образом, вызывает меньшее раздражающее воздействие. Более того, эффективное демпфирование колебаний внешней панели двери в данной частотной области положительно сказывается на другом элементе акустического комфорта автомобиля. Так, кроме импульсного ударного возбуждения внешней (лицевой) панели двери и примыкающей к ней панели крыши в процессе закрывания дверей происходит также ее возбуждение интенсивным звуковым полем воздушным путем, генерируемым диафрагмой громкоговорителя головки акустической системы, смонтированной на внутренней панели двери и близкорасположенной к внешней панели тыльной стороной. Учитывая высокую динамическую подвижность внешней панели двери и недостаточную степень ее демпфирования, например, накладкой из битумного ламината, целесообразно увеличение ее демпфирования (ослабления виброакустического возбуждения), например, приданием защитному декоративному молдингу дополнительной функции эффективного виброшумодемпфера, что позволит в итоге улучшить акустическое качество воспроизводимых музыкальных программ аудиосистем в кабине транспортного средства за счет ослабления паразитных звуков, генерируемых возбуждаемой и излучаемых в пространство салона автомобиля внешней панелью двери, искажающих реальный спектр воспроизводимых музыкальных сигналов. Таким образом, реализация предложенного конструктивного элемента виброшумодемпфирующего молдинга позволяет улучшить потребительские свойства транспортного средства, в частности легкового автомобиля. Tests for evaluating the effects of the vehicle in the process of closing the door were carried out on the vehicle assembly. To obtain the highest possible repeatability in this type of test, one side of the vehicle is tilted by raising it to a certain height (for example, 400 mm), open the door to a precisely defined distance and release the door without additional force. The door closes due to gravity. The noise of the closing process is recorded in the passenger compartment at one of the control points, for example, at the level of the driver’s hearing organs. Figure 10 shows the noise spectra in the passenger compartment, measured by the above method, with installed and dismantled noise vibration damping molding of the front door of a passenger car. The presented graph shows a rather high efficiency of the use of moldings to reduce noise in the vehicle interior during the closing of doors, and the reduction effect of 1-2 dB in the low-frequency region increases with increasing frequency and reaches 3-5 dB at a frequency of 800 Hz and higher. Thus, the effective noise reduction in the vehicle cabin during the closing of the door by the design of noise-damping molding is provided in the frequency domain of the highest sensitivity of the human hearing and, therefore, causes less irritating effect. Moreover, the effective damping of vibrations of the outer door panel in this frequency domain has a positive effect on another element of the acoustic comfort of the car. So, in addition to the pulsed shock excitation of the external (front) door panel and the roof panel adjacent to it, in the process of closing the doors, it is also excited by an intense sound field through the air generated by the diaphragm of the loudspeaker of the speaker head mounted on the inner panel of the door and located close to the rear panel of the rear side. Given the high dynamic mobility of the outer door panel and the insufficient degree of damping, for example, with an overlay made of bituminous laminate, it is advisable to increase its damping (attenuation of vibro-acoustic excitation), for example, by giving the decorative decorative molding an additional function of an effective vibration and noise damper, which will ultimately improve the acoustic quality of reproduced musical audio system programs in the vehicle cabin by attenuating spurious sounds generated by zhdaemoy and radiated in the interior space of the vehicle door outer panel, distorting the real spectrum of reproduced music signals. Thus, the implementation of the proposed structural element of vibration-damping molding can improve the consumer properties of a vehicle, in particular a car.

Claims (1)

1. Транспортное средство, преимущественно легковой автомобиль, содержащее кузов, на котором смонтирована дверь, включающая, в частности, металлические внутреннюю и внешнюю (лицевую) тонколистовые панели, внутри которых смонтированы агрегаты и механизмы двери, при этом на внешней металлической панели смонтирован декоративный защитный молдинг, соединенный с внешней поверхностью лицевой панели с помощью липкой клеевой структуры, а на внутренней поверхности этой же панели смонтировано устройство подавления шума процесса закрывания двери в виде вибродемпфирующей прокладки, отличающееся тем, что молдинг выполнен из вязкоупругого демпфирующего материала определенной толщины и динамического модуля Юнга, при этом соотношение модулей Юнга E₁ и толщины h₁ металлической лицевой панели и модулей Юнга E₃ и толщины h₃ материала молдинга определяется выражением

2. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что механическая колебательная структура "внешняя панель двери - молдинг" имеет суммарный коэффициент потерь не менее 0,1.1. A vehicle, mainly a passenger car, containing a body on which a door is mounted, including, in particular, metal inner and outer (front) sheet panels, inside which door assemblies and mechanisms are mounted, while a decorative protective molding is mounted on the external metal panel connected to the outer surface of the front panel using a sticky adhesive structure, and on the inner surface of the same panel mounted noise suppression device for the process of closing the door in the form of a vibration damping pad, characterized in that the molding is made of viscoelastic damping material of a certain thickness and dynamic Young's modulus, while the ratio of Young's moduli E ₁ and thickness h _{1 of the} metal front panel and Young's moduli E ₃ and thickness h _{3 of the} molding material is determined by the expression

2. The vehicle according to claim 1, characterized in that the mechanical oscillatory structure of the "outer door panel - molding" has a total loss factor of at least 0.1.

Images