Pieza de guarnición atenuadora de ruido automotriz.

Una pieza de guarnición de atenuación sonora, que comprende al menos una zona aislante (I) con características masa-muelle acústicas que comprende al menos una capa de masa (A) y una capa de desacoplamiento (3) adyacente a la capa de masa,

la capa de masa consiste en un capa fibrosa porosa (1) y una capa barrera (2), con la capa barrera estando situada entre la capa fibrosa porosa y la capa de desacoplamiento y todas la capas están laminadas juntas, caracterizado por que la capa fibrosa porosa al menos en la zona aislante se ajusta a tener un módulo de Young dinámico (Pa) de al menos**Fórmula**

con AWb que es el peso superficial (g/m2) de la capa barrera, AWp que es el peso superficial (g/m2) de la capa fibrosa porosa, tp que es el espesor (mm) de la capa fibrosa porosa y v (Hz) que es la frecuencia de radiación; en la que esta frecuencia de radiación v es al menos 3.000 (Hz), y en la que la capa barrera tiene un peso superficial de al menos 400 (g/m2).

Pieza de guarnición atenuadora de ruido automotriz Campo técnico

La invención se refiere a una pieza de guarnición para atenuación del ruido en un vehículo.

Antecedentes de la técnica

Las fuentes de ruido en un vehículo son muchas e incluyen, entre otras, el tren motriz, la transmisión, el área de contacto del neumático (excitada por la superficie de la calzada), los frenos y el viento. El ruido generado por todas estas fuentes en el Interior del habitáculo del vehículo cubre a intervalo de frecuencias bastante grande que, para vehículos de gasolina y diésel normales, puede subir hasta 6,3 kHz (por encima de esta frecuencia, la potencia acústica radiada por las fuentes de ruido en un vehículo es generalmente despreciable). El ruido del vehículo se divide, generalmente, en ruido de frecuencia baja, media y alta. Típicamente, el ruido de frecuencia baja puede considerarse que cubre el intervalo de frecuencias entre 5 Hz y 5 Hz y está dominado por el ruido de "estructural": la vibración es transmitida a los paneles que rodean el habitáculo de los pasajeros por vía de una variedad de caminos estructurales y tales paneles, entonces, radian el ruido al interior del propio habitáculo. Por otro lado, típicamente, el ruido de frecuencia alta puede considerarse que cubre el intervalo de frecuencias por encima de 2 kHz. El ruido de frecuencia alta está dominado, típicamente, por el ruido "aéreo": en este caso, la transmisión de la vibración a los paneles que rodean el habitáculo de los pasajeros tiene lugar a través de caminos aéreos. Se reconoce que existe una zona gris, en la que los dos efectos se combinan y ninguno de los dos domina. No obstante, para el confort del pasajero, es importante que el ruido sea atenuado en el intervalo de frecuencias medias así como en los intervalos de frecuencias bajas y altas.

Para la atenuación del ruido en vehículos como coches y camiones, el uso de aislantes, amortiguadores y absorbentes para reflejar y disipar el sonido y, de este modo, reducir el nivel de sonido interior global es bien conocido.

El aislamiento se obtiene tradicionalmente por medio de un sistema de barreara "masa-muelle", en del cual el elemento de masa está formado por una capa de material impermeable de alta densidad designado como capa pesada y el elemento de muelle está formado por una capa de material de baja densidad como un fieltro o espuma no comprimidos.

El nombre "masa-muelle" se usa comúnmente para definir un sistema de barrera que proporciona aislamiento sonoro a través de la combinación de dos elementos, denominados "masa" y "muelle". Una pieza o un dispositivo se dice que trabaja como un "masa-muelle" si su comportamiento físico puede ser representado mediante la combinación de un elemento masa y un elemento muelle. Un sistema masa-muelle ideal actúa como un aislante sonoro gracias, principalmente, a las características mecánicas de sus elementos, los cuales están pegados juntos.

Un sistema masa-muelle se pone normalmente en un coche encima de una capa de acero, con el elemento muelle en contacto con el acero. Si se considera como un todo, el sistema completo (masa-muelle más capa de acero) tiene las características de una partición doble. La pérdida por inserción es una cantidad que describe cómo es de efectiva la acción del sistema masa-muelle cuando se pone encima de la capa de acero, independientemente del aislamiento proporcionado por la propia capa de acero. La pérdida por inserción muestra, por lo tanto, el rendimiento de aislamiento del sistema masa-muelle.

La curva de pérdida por inserción teórica (IL, medida en dB) que caracteriza un sistema masa-muelle tiene, en particular, las particularidades siguientes. En la mayoría del intervalo de frecuencias, la curva se incrementa con la frecuencia de manera aproximadamente lineal y la tasa de crecimiento es de unos 12 dB/Octava; tal tendencia lineal se considera muy efectiva para garantizar un buen aislamiento contra las ondas de sonido entrantes y, por esta razón, los sistemas masa-muelle has sido usados ampliamente en la industria del automóvil. Esta tendencia se obtiene sólo por encima de un cierto valor de frecuencia, denominado "frecuencia de resonancia del sistema masa- muelle", en el cual el sistema no es efectivo como aislante acústico. La frecuencia de resonancia depende principalmente del peso del elemento de masa (a mayor peso, menor frecuencia de resonancia) y de la rigidez del muelle (a mayor rigidez, mayor frecuencia de resonancia). A la frecuencia de resonancia del sistema masa-muelle, el elemento muelle transmite la vibración de la estructura subyacente al elemento de masa de una manera muy eficiente. En esta frecuencia, la vibración del elemento de masa es incluso más elevada que la de la estructura subyacente y, de este modo, el ruido radiado por el elemento de masa es Incluso más elevado que el que sería radiado por la estructura subyacente sin sistema masa-muelle. Como consecuencia, alrededor de la frecuencia de resonancia del sistema masa-muelle la curva IL tiene un mínimo negativo.

El rendimiento de aislamiento de una barrera acústica se evalúa mediante la pérdida por transmisión (TL) sonora. La capacidad de una barrera acústica para reducir la intensidad del ruido que es transmitido depende de la naturaleza de los materiales que forman la barrera. Una propiedad física Importante que controla la TL sonora de una barrera acústica es la masa por unidad de superficie de sus capas componentes. Para el mejor rendimiento de aislamiento, la capa pesada de un sistema masa-muelle a menudo tendrá una superficie de alta densidad lisa para maximizar la

reflexión de ondas de ruido, una estructura no porosa y una cierta rigidez del material para minimizar la vibración.

Capas de masa clásicas típicas están hechas de materiales densos altamente rellenados, tales como EPDM, EVA, PU, PP, etc. Estos materiales tienen una densidad alta, normalmente por encima de 1. (kg/m3), una superficie lisa para maximizar la reflexión de ondas de ruido, una estructura no porosa y una cierta rigidez para minimizar la vibración. Desde este punto de vista, es sabido que muchos tejidos textiles, bien por ser delgados y/o de estructura porosa, no son ideales para el aislamiento acústico.

La absorción se obtiene usualmente mediante el uso de capas porosas. El rendimiento de absorción de un sistema acústico se evalúa mediante el coeficiente de absorción (una cantidad adimensional). Los absorbentes están hechos comúnmente de materiales porosos abiertos, por ejemplo fieltro o espumas.

Tanto los sistemas absorbentes como los aislantes en solitario tienen sólo un ancho de banda de frecuencias pequeño en el que trabajan de manera óptima. El absorbente trabaja generalmente mejor en las frecuencias altas, mientras que el aislante trabaja mejor generalmente en las frecuencias bajas. Además, ambos sistemas son subóptimos para su uso en un vehículo moderno. La efectividad de un aislante es fuertemente dependiente de su peso, a mayor peso más efectivo es el aislante. La efectividad de un absorbente, por otro lado, es fuertemente dependiente del espesor del material, cuanto mayor espesor mejor. Sin embargo, tanto el espesor como el peso están restringiéndose cada vez más. Por ejemplo, el peso impacta en la economía de combustible del vehículo y el espesor del material impacta en la espaciosidad del vehículo.

Para aislantes comunes del tipo masa-muelle la absorción es muy pobre y cercana a cero, principalmente porque la superficie de la capa de masa es generalmente no porosa. El sistema masa-muelle sólo muestra un pico de absorción notorio en una banda estrecha alrededor de la frecuencia de resonancia. Sin embargo, esto es en las bajas frecuencias y no en la zona de interés para la absorción, la cual es en la región de frecuencias medias y altas.

En el pasado, se han hecho muchos intentos en la optimización del aislamiento sonoro en un vehículo de una manera tal que se reduzca su masa (peso) al tiempo que se mantenga el mismo nivel de confort acústico. En vehículos tratados con sistemas masa-muelle tradicionales, el potencial para tal optimización del peso está representado principalmente por la capa pesada y, por esta razón, los intentos de optimización hechos hasta ahora en tales casos se han concentrado en reducir la masa de la capa pesada. Sin embargo, estos intentos han mostrado que si el peso de la capa pesada se reduce más allá de un cierto límite físico, el sistema aislante ya no se comporta más como un sistema masa-muelle y ocurre inevitablemente una pérdida de confort acústico. En tales casos, en los últimos años, el uso de materiales absorbentes adicionales se probó para compensar esta pérdida de confort acústico.

En el pasado,... [Seguir leyendo]

1.- Una pieza de guarnición de atenuación sonora, que comprende al menos una zona aislante (I) con características masa-muelle acústicas que comprende al menos una capa de masa (A) y una capa de desacoplamiento (3) adyacente a la capa de masa, la capa de masa consiste en un capa fibrosa porosa (1) y una capa barrera (2), con la capa barrera estando situada entre la capa fibrosa porosa y la capa de desacoplamiento y todas la capas están laminadas juntas, caracterizado por que la capa fibrosa porosa al menos en la zona aislante se ajusta a tener un módulo de Young dinámico (Pa) de al menos

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3 12

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con AWb que es el peso superficial (g/m2) de la capa barrera, AWp que es el peso superficial (g/m2) de la capa fibrosa porosa, tp que es el espesor (mm) de la capa fibrosa porosa y v (Hz) que es la frecuencia de radiación; en la que esta frecuencia de radiación v es al menos 3. (Hz), y en la que la capa barrera tiene un peso superficial de al menos 4 (g/m2).

2 - Pieza de guarnición de atenuación sonora de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además, al menos una zona absorbente (II) con características de absorción acústica, en la que la zona absorbente comprende al menos una porción de la misma capa fibrosa porosa (1) y en la que el espesor de la porción de la capa fibrosa porosa en la zona absorbente es mayor que el espesor de la porción de la capa fibrosa porosa en la zona aislante

(I).

3 - Pieza de guarnición de atenuación sonora de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que el peso superficial AWP de la capa fibrosa porosa es entre 4 y 2. (g/m2).

4 - Pieza de guarnición de atenuación sonora de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que el espesor tp de la capa fibrosa es entre 1 y 1 (mm) en la zona aislante.

5.- Pieza de guarnición de atenuación sonora de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que al menos parcialmente está puesta una capa absorbente adicional sobre la capa fibrosa porosa.

6.- Pieza de guarnición de atenuación sonora de acuerdo con la reivindicación 5, en la que al menos parcialmente al menos la capa absorbente está cubierta con una capa de velo (4, 5).

7.- Pieza de guarnición de atenuación sonora de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que el peso superficial de la capa barrera es preferiblemente entre 5 y 2. (g/m2).

8.- Pieza de guarnición de atenuación sonora de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que la capa fibrosa porosa (1) está al menos parcialmente cubierta con una capa de velo (4, 5).

9.- Pieza de guarnición de atenuación sonora de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que una capa decorativa o una capa de alfombrilla, preferiblemente una alfombrilla de nudos o una alfombrilla no tejida, está puesta sobre la capa fibrosa porosa (1) y/o las capas absorbentes adicionales.

1.- Uso de la pieza de guarnición de atenuación sonora como un aislante o un aislante y absorbente combinado, de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes como una pieza de guarnición de un automóvil como un salpicadero interno, una cobertura de suelo o un forro de rueda en un vehículo como un coche o un camión.