BRPI0809411A2

BRPI0809411A2 - Vidraça com propriedade de amortecimento vibro-acústico melhorado e processos de fabricação de uma vidraça e de proteção acústica dentro de um habitáculo de veículo

Info

Publication number: BRPI0809411A2
Application number: BRPI0809411-0A
Authority: BR
Inventors: Sylvain Payot; David Fournier; Marc Rehfeld
Original assignee: Saint Gobain
Priority date: 2007-04-06
Filing date: 2008-04-01
Publication date: 2014-09-16
Also published as: KR101641383B1; FR2914589B1; JP2014221710A; CN101652261B; US7931117B2; ES2570376T3; EP2134557B1; AU2008249874B2; PL2134557T3; FR2914589A1; RU2009140971A; JP5860924B2; RU2466034C2; AU2008249874A1; US20100133037A1; KR20100015386A; JP2010523391A; CN101652261A; EP2134557A2; WO2008139082A3

Description

“VIDRAÇA COM PROPRIEDADE DE AMORTECIMENTO VIBROACÚSTICO MELHORADO E PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE UMA VIDRAÇA E DE PROTEÇÃO ACÚSTICA DENTRO DE UM HABITÁCULO DE VEÍCULO”

A presente invenção se refere a uma vidraça com propriedade de amortecimento vibro-acústico melhorada que compreende um dispositivo de amortecimento vibro-acústico, assim como a um processo de redução do incômodo acústico e vibratório dentro de um habitáculo, em especial um habitáculo móvel tal como um veículo, notadamente um veículo automóvel.

Além dos veículos automóveis ou outros tipos de veículos tais como os caminhões, ônibus, materiais agrícolas, a invenção se aplica a todos os tipos de equipamentos de locomoção que apresentam um habitáculo fechado ou substancialmente fechado, tais como os aviões, os trens, os barcos, os submarinos...

As vidraças associadas aos veículos, notadamente os veículos automóveis, são providas de meios de amortecimento vibro-acústico que servem para absorver as ondas vibratórias que se propagam através da vidraça tendo em vista melhorar o conforto acústico no interior dos veículos.

Em um veículo automóvel, as fontes de desagrado de origem mecânica, térmica, de visibilidade, etc... foram pouco a pouco controladas. Mas a melhoria do conforto acústico permanece ainda de atualidade.

Os ruídos de origem aerodinâmica, quer dizer criados pelo atrito do ar sobre o veículo em deslocamento, puderam, pelo menos em parte, ser eles próprios tratados em sua fonte: para economizar a energia, as formas foram modificadas melhorando-se a penetração no ar e diminuindo-se as turbulências que são elas próprias fonte de ruídos. Dentre as paredes de um veículo que separam a fonte de ruídos aerodinâmicos exterior do espaço interior no qual se encontra o passageiro, as vidraças são evidentemente as mais difíceis de tratar. É atualmente conhecido propor vidraças laminadas cuja intercalação feita de matéria termoplástica é escolhida de maneira adaptada para apresentar propriedades melhoradas de amortecimento vibro-acústico.

A patente européia EP-Bl-O 387 148 propõe assim vidraças laminadas que realizam um bom isolamento contra os ruídos em especial de origem aerodinâmica, quer dizer de alta frequência, entre 800 e 10 000 Hz.

Por outro lado, tais vidraças laminadas permitem evitar uma queda brutal na frequência crítica das perdas por transmissão (transmission loss) que são representativas do isolamento acústico. A frequência crítica é própria à composição da vidraça (massa por volume e módulo de Young dos elementos constitutivos, espessuras) e corresponde a uma coincidência espacial e em frequência das ondas de flexão na vidraça e das ondas acústicas no fluido que envolve a vidraça tal como o ar. Essa frequência crítica está tipicamente nas proximidades de 4000 Hz para uma vidraça que se aproxima dos 3 mm de espessura.

r

E nessa frequência critica, que está situada na faixa de frequências especialmente audíveis pelo ouvido humano (entre 1000 e 6000 Hz), que os ruídos podem portanto ser aumentados. E portanto desejável que se tenha um bom desempenho de isolamento aos ruídos nessa frequência.

Uma solução alternativa (pois certas vidraças não são laminadas) ou complementar à utilização de vidraças laminadas com propriedade de amortecimento vibro-acústico pode consistir em associar na periferia da vidraça e entre a vidraça e a carroceria, um perfilado com propriedade de amortecimento vibro-acústico que é tomado solidário da vidraça e da carroceria e que consiste em uma justaposição ou não de vários materiais amortecedores.

Entende-se por material amortecedor na seqüência da descrição um material visco-elástico que apresenta um fator de perda superior a 0,25, que é assim próprio para dissipar energia. Ele pode por exemplo fazer parte da família dos polímeros.

Do pedido de patente WO 04/01952, é conhecido um perfilado que, para assegurar uma tal propriedade de amortecimento vibro-acústica, deve apresentar uma rigidez linear real equivalente K’eq pelo menos igual a 25 5 MPa, em combinação com um fator de perda equivalente tanôeq pelo menos igual a 0,25. A rigidez linear equivalente é a rigidez equivalente do perfilado relacionada a um metro linear de perfilado, a rigidez sendo caracterizada pela rigidez (principalmente o módulo de Young para um trabalho em traçãocompressão) dos materiais que constituem o perfilado e pela geometria do 10 perfilado.

Nesse tipo de perfilado, somente são levadas em consideração as tensões e deformações sofridas pelos materiais de acordo com um trabalho em tração-compressão na direção normal à vidraça, o trabalho de cisalhamento sendo desprezível. De fato, a carroceria é tão rígida em relação 15 ao perfilado que ela não se deforma e não pode absorver a energia vibratória. Somente o perfilado se deforma de maneira significativa e dissipa energia mecânica por um trabalho em tração-compressão principalmente.

Esse tipo de perfilado amortecedor, que constitui também a junta periférica de colagem da vidraça, convém portanto pois ele assegura a 20 ligação entre a vidraça e a carroceria. No entanto, todas as vidraças de um veículo não são fixadas em toda sua periferia na carroceria, algumas tais como as vidraças laterais que abrem são móveis. Igualmente essa configuração de junta de colagem periférica que assegura o papel de meio de amortecimento não pode convir para essas últimas vidraças.

A invenção tem portanto como objetivo trazer a uma vidraça,

mais especialmente com alta frequência, um meio de amortecimento vibroacústico que seja alternativo ou complementar aos meios existentes tais como as vidraças laminadas ou as juntas periféricas de colagem de uma vidraça.

De acordo com a invenção, a vidraça que é destinada a ser alojada em uma carroceria compreende pelo menos uma folha de vidro e pelo menos um perfilado de amortecimento vibro-acústico que é solidarizado com pelo menos uma das faces da folha de vidro e que compreende pelo menos um elemento feito de material amortecedor de fator de perda pelo menos igual a 5 0,4, e é caracterizada pelo fato de que o perfilado não é associado a nenhum outro dispositivo no lado oposto à folha de vidro, em especial é independente da carroceria, e pelo fato de que ele compreende também pelo menos um elemento pesado, que apresenta uma massa linear superior a 0,05 kg/m e que é solidarizado com o elemento feito de material amortecedor, a massa linear 10 correspondendo à relação entre a massa do elemento pesado e o comprimento do dito elemento pesado de acordo com sua maior extensão em contato com o elemento amortecedor, o elemento feito de material amortecedor sendo intercalado entre a folha de vidro e o elemento pesado e apresentando um módulo de Young inferior a 200 MPa a 20°C e para as frequências inferiores a 15 5000 Hz, o elemento pesado só sendo associado à face do elemento feito de material amortecedor oposta àquela em contato com a face da folha de vidro.

O perfilado é associado a uma face da vidraça, quer dizer a uma superfície da vidraça que se estende de acordo com suas maiores extensões; deve portanto ser excluída uma associação com uma espessura da vidraça.

Deve ser notado que a massa linear corresponde à relação entre a massa do elemento pesado e o comprimento do dito elemento pesado em contato com o elemento amortecedor. A massa linear pode também ser de maneira equivalente definida pelo produto entre a massa por volume do 25 material que constitui o elemento pesado e a superfície de sua seção quando a dita seção é idêntica de acordo com todo o comprimento do elemento, ou se o elemento é constituído por vários materiais, a soma dos produtos entre a massa por volume de cada material e a seção de cada material.

Quando o elemento pesado apresenta uma seção variável em seu comprimento, será preferido calcular a massa linear pela relação entre a massa do elemento e seu comprimento total em contato com o elemento amortecedor.

Assim, a vidraça fornece propriedades de amortecimento 5 vibro-acústico, qualquer que seja sua associação com a carroceria do veículo e independentemente da carroceria, o material amortecedor podendo plenamente desempenhar seu papel de dissipador da energia vibratória pois é disposto entre dois elementos maciços que são o vidro da vidraça e o elemento pesado do perfilado.

É imperativo que o perfilado só seja associado à vidraça e seja

independente de qualquer outra massa no lado oposto à vidraça. Nenhum dispositivo é associado à parte do perfilado oposta àquela associada à folha de vidro da vidraça. Em especial, ainda que a vidraça possa pelo menos em parte estar associada à carroceria para sua retenção notadamente em um alojamento 15 ligado à carroceria, o perfilado solidário da vidraça permanece em contrapartida totalmente independente da carroceria, quer dizer que ele não toca nem a carroceria.

Além disso, o elemento pesado só deve estar em contato com uma única face do elemento feito de material amortecedor, a face que é oposta àquela em contato com a vidraça.

Ainda que a superfície do elemento pesado não seja equivalente à superfície da folha de vidro da vidraça, o conjunto formado pelo perfilado e pela folha de vidro constitui de maneira inesperada um sistema substancialmente equivalente a um sistema massa-mola-massa.

Em um sistema massa-mola-massa, a rigidez da mola pode ser

ajustada a fim de maximizar o trabalho da mola para uma certa frequência tomada como alvo (ressonância do sistema massa-mola-massa), de maneira a dissipar nessa frequência um máximo de energia.

O sistema da invenção não pode responder estritamente à relação conhecida relativa à rigidez de uma mola em um sistema massa-molamassa, mas os inventores souberam fornecer uma relação adaptada ao sistema da invenção cuja mola pode ser assimilada ao elemento amortecedor, de maneira a caracterizar a rigidez do elemento amortecedor.

Também é possível vantajosamente adaptar a seção s do

perfilado do qual um lado somente dessa seção está em contato com a vidraça e corresponde a uma das menores extensões, ao mesmo tempo em que se leva em consideração o módulo de Young que o material amortecedor apresenta de maneira a que a dissipação da energia vibratória pelo elemento amortecedor 10 seja máxima a uma frequência especial para a qual se deseja obter um isolamento ao ruído especialmente melhorado.

Para dissipar vantajosamente um máximo de energia, a seção s do elemento feito de material amortecedor definida por uma largura L em contato com a vidraça de acordo com uma das menores extensões e por uma 15 espessura e normal à vidraça, deve apresentar dimensões tais que a rigidez linear equivalente K’eq do elemento amortecedor verifique, a uma frequência especial fp tomada como alvo o critério:

^ <s

P ,Αλω; 2 onde

E'L

_ Ls Ls

eq ” e com

- Eo módulo de Young do material amortecedor na frequência fp e a 20°C;

- L, a largura do elemento amortecedor em contato com a

vidraça;

- e, a dimensão do elemento amortecedor normal à vidraça; e na qual

- Pv é a massa por volume do material que constitui a vidraça,

- evé a. espessura da vidraça,

- COp é a pulsação alvo na frequência especial fp definida por ωρ

=2 nfp

- λρ é o comprimento de onda na vidraça que corresponde à frequência especial fp e que é definido de maneira conhecida por:

X, = 2*4/--7

p2(l-v;)pt.ü>;

onde E \ e Vv são respectivamente o módulo de Young e o coeficiente de Poisson do material que constitui a vidraça.

De preferência, a frequência especial fp corresponde à

frequência crítica da vidraça, ou a mais ou menos 30 % próximo dessa frequência crítica.

De acordo com uma característica, o elemento pesado está em contato com uma só face do elemento feito de material amortecedor e de acordo com a maior extensão do elemento amortecedor.

De acordo com uma outra característica, o perfilado é disposto em uma parte marginal da vidraça, notadamente na proximidade da borda ou na borda da vidraça, e se estende em no máximo o comprimento de um lado da vidraça.

Várias variantes de realização do perfilado podem ser

consideradas:

- o perfilado compreende um só elemento feito de material amortecedor e um só elemento pesado;

- o perfilado compreende vários elementos feitos de material amortecedor que são justapostos ou não e que se estendem lado a lado de

acordo com sua maior extensão, e um só elemento pesado que cobre uma das faces de cada elemento feito de material amortecedor;

- o perfilado compreende uma pluralidade de elementos pesados que são solidarizados a um só elemento feito de material amortecedor e que se estendem de acordo com a maior extensão do elemento amortecedor sendo para isso unidos pelos extremos ou não.

O elemento pesado que deve apresentar uma certa massa linear é escolhido em função do ou dos materiais que o constituem. Sua geometria pode ser adaptada de acordo em especial com a natureza do material e o espaço disponível que será fornecido para a montagem da vidraça em sua 10 destinação final. Ele é pelo menos constituído por uma alma que é solidarizada com uma das faces do elemento feito de material amortecedor e pode compreender vantajosamente um reforço ligado à alma.

O elemento pesado pode ser constituído por um ou por vários materiais, o conjunto dos materiais devendo assegurar ao elemento uma massa linear de pelo menos 0,05 kg/m.

De acordo com uma outra característica, o elemento feito de material amortecedor é constituído por um ou por vários materiais amortecedores que apresentam cada um deles um fator de perda pelo menos igual a 0,4 para assegurar uma dissipação de energia suficiente.

Naturalmente, a vidraça pode compreender vários perfilados

da invenção.

De acordo com um exemplo de realização, o material amortecedor é um elastômero e o elemento pesado é uma placa metálica.

Vantajosamente, a vidraça da invenção é alojada na carroceria de um veículo, notadamente um veículo automóvel, o perfilado estando escondido da visão.

A invenção tem também como objetivo um processo de fabricação de uma vidraça tendo em vista a redução do incômodo acústico e vibratório dentro de um habitáculo de veículo, notadamente de veículo automóvel, que compreende uma tal vidraça, o processo que consiste em associar à vidraça pelo menos um perfilado de amortecimento vibro-acústico, é caracterizado pelo fato de que:

- fomece-se um perfilado que compreende pelo menos um 5 elemento feito de material amortecedor que apresenta um fator de perda pelo menos igual a 0,4 e um módulo de Young inferior a 200 MPa a 20°C e para as frequências inferiores a 5000 Hz, e pelo menos um elemento pesado de massa linear de pelo menos 0,05 kg/m solidarizado a uma só face do elemento amortecedor de acordo com sua maior extensão;

- adapta-se a seção s do elemento feito de material

amortecedor (20), definida por uma largura L em contato com a vidraça de acordo com sua menor extensão e por uma espessura e normal à vidraça, em função do módulo de Young que o material amortecedor apresenta de maneira a que a rigidez linear equivalente K’eq do elemento amortecedor verifique, a uma frequência especial fp o critério:

<I

ρ,«Ά>ω» 2

Na qual:

_ E L K

e

com

- E\ o módulo de Young do material amortecedor na frequência fpe a20°C;

- L, a largura do elemento amortecedor em contato com a

vidraça;

- e, a dimensão do elemento amortecedor normal à vidraça; e na qual

- pv é a massa por volume do material que constitui a vidraça, - evé a espessura da vidraça,

-0péa pulsação alvo na frequência especial fp definida por ωρ

= 2 Kfp

- λρ é o comprimento de onda na vidraça que corresponde à frequência na frequência especial fp e que é definido de maneira conhecida

por:

na qual E’v e Vv são respectivamente o módulo de Young e o coeficiente de Poisson do material que constitui a vidraça;

- solidariza-se o perfilado à vidraça pela face do elemento feito de material amortecedor oposta àquela fixada ao elemento pesado, nenhum outro dispositivo sendo associado ao perfilado.

Finalmente a invenção também é relativa a um processo de proteção acústica dentro de um habitáculo de veículo, notadamente de veículo automóvel, que compreende uma vidraça de amortecimento vibro-acústico melhorada que compreende pelo menos um perfilado de amortecimento vibro-acústico, caracterizado pelo fato de que ele consiste em utilizar um perfilado que compreende pelo menos um elemento feito de material amortecedor de fator de perda pelo menos igual a 0,4, e de módulo de Young inferior a 200 MPa a 20°C e para frequências inferiores a 5000 Hz, e pelo menos um elemento pesado solidarizado a uma só face do elemento amortecedor de acordo com sua maior extensão, o perfilado sendo solidarizado via o elemento feito de material amortecedor a uma das faces da vidraça e no lado oposto ao elemento pesado, nenhum outro dispositivo que não seja a vidraça sendo associado ao perfilado, em especial via o elemento pesado.

Para os processos de fabricação ou de proteção acústica, será utilizada vantajosamente uma vidraça da invenção tal como descrita acima, em especial, se adaptará a seção do material amortecedor em função do módulo de Young que o material amortecedor apresenta de modo que a frequência de dissipação máxima do elemento amortecedor seja tomada como alvo em uma frequência especial, notadamente a frequência crítica da vidraça.

As características do fator de perda e do módulo de Young serão de preferência medidas com o auxílio de um viscoanalisador.

Outros detalhes e vantagens da invenção vão agora ser descritos, em referência aos desenhos anexos nos quais:

- a figura 1 é uma vista em perspectiva de uma vidraça provida

de um perfilado de amortecimento vibro-acústico de acordo com a invenção;

- a figura 2 é uma vista esquemática parcial em corte da figura

1, a vidraça sendo integrada em uma carroceria de veículo;

- as figuras 3 a 7 são vistas esquemáticas parciais em corte de várias variantes da invenção de um perfilado de amortecimento vibro-acústico

associado a uma vidraça;

- as figuras 8 a 10 são vistas em corte de outras variantes de associação de perfilados de acordo com a invenção a uma vidraça;

- a figura 11 mostra curvas comparativas de isolamento acústico nas altas frequências entre uma vidraça nua e dois exemplos de

vidraças providas de um perfilado da invenção;

- a figura 12 mostra curvas das vidraças da figura 11 que se estendem das baixas até as altas frequências.

As figuras 1 a 10 não são vistas na escala para facilitar a compreensão das mesmas.

A figura 1 ilustra uma vidraça 1 munida dos meios de amortecimento vibro-acústico da invenção formados por pelo menos um perfilado 2.

A vidraça 1 é destinada a ser alojada em uma carroceria 4 de veículo, tal como um veículo automóvel, por exemplo em um caixão de porta para formar um vidro lateral (figura 2), a estanqueidade sendo assegurada graças a uma junta usual 40. Essa vidraça é aqui monolítica e compreende portanto uma folha de vidro 10, mas ela poderia por exemplo ser laminada e 5 compreender uma folha intercalar plástica tomada em sanduíche entre duas folhas de vidro.

A vidraça 1 apresenta duas faces opostas 11 e 12, uma é destinada a estar em frente ao interior do veículo, enquanto que a outra será voltada para o ambiente exterior.

Além disso, a vidraça 1 compreende uma parte marginal 13

que é situada ao nível de um lado 14 e que é delimitada pelos pontilhados na figura 1. Essa parte é chamada banda baixa no caso de uma vidraça que abre lateral. Essa parte marginal é destinada a não ser visível pois ela deve ser alojada dentro da carroceria para a fixação da vidraça.

O perfilado 2 é alojado nessa parte marginal 13 mas

permanece imperativamente independente da carroceria. Ele é simplesmente adaptado contra a face da folha de vidro da vidraça e não está em contato com nenhum outro dispositivo no lado oposto à vidraça, como ilustrado na figura 2.

O perfilado constitui portanto um dispositivo adaptado contra

a vidraça e independente de qualquer outro sistema ao qual a vidraça pode estar associada.

O perfilado 2 compreende um primeiro elemento 20 feito de material amortecedor e um segundo elemento 3, chamado de elemento

pesado, que apresenta uma massa linear de pelo menos 0,05 kg/m.

O elemento feito de material amortecedor 20 é tomado solidário por um lado, da vidraça por uma de suas faces, e por outro lado, do elemento pesado 3 por sua face oposta. O elemento pesado 3 só apresenta uma solidarização com o elemento feito de material amortecedor por uma só de suas faces e de acordo com sua maior extensão, essa face sendo aquela oposta à face de solidarização do elemento feito de material amortecedor com a vidraça. O elemento pesado 3 não apresenta nenhuma outra solidarização com exceção daquela efetiva com o elemento feito de material amortecedor 20.

O elemento feito de material amortecedor 20 apresenta um

fator de perda pelo menos igual a 0,4, e um módulo de Young inferior a 200 MPa, a 20°C e para frequências inferiores a 5000 Hz.

Por outro lado, o elemento amortecedor 20 apresenta uma seção s que se decompõe de acordo com pelo menos uma dimensão L em 10 contato com a vidraça de acordo com a menor extensão e uma dimensão e normal à vidraça, essas dimensões sendo adaptadas em função do módulo de Young do material de modo que a frequência de dissipação máxima do dito elemento esteja situada dentro de uma faixa de frequências predefinida em relação com o isolamento ao ruído que se deseja obter para a dita faixa de 15 frequências.

O comprimento não tem influência sobre a frequência de dissipação máxima, em contrapartida, quanto mais longo for o perfilado, maior será a dissipação. Será tido o cuidado de projetar um perfilado do qual o comprimento que corresponde à maior extensão seja superior à dimensão L, e de preferência superior a pelo menos duas vezes essa grandeza L.

Para um elemento amortecedor paralelepipédico, a seção s se decompõe em uma largura L que corresponde ao lado em contato com a vidraça, e em uma espessura e que corresponde ao lado perpendicular à largura (figura 1).

Para adaptar essas dimensões, recorre-se à noção de rigidez

linear equivalente K’eq que o elemento amortecedor deverá apresentar na frequência para a qual se deseja dissipar um máximo de energia.

Se for anotada fp essa frequência especial que se tem como alvo e para a qual se deseja trazer um amortecimento máximo, a rigidez linear equivalente K’eq do elemento amortecedor será definida no caso de um único material por:

EtL

na qual:

- E’ é o módulo de Young do material amortecedor na frequência fpe a 20°C;

- L é a largura do elemento amortecedor em contato com a

vidraça;

- eéa dimensão do elemento amortecedor normal à vidraça.

Os inventores colocaram em evidência que a rigidez linear

equivalente K’eq do elemento amortecedor deverá, para que o sistema seja eficaz ao nível da frequência alvo, necessariamente verificar a condição seguinte:

OeX G) 2

r yvv vpwp

na qual:

- pv é a massa por volume do material que constitui a vidraça, -evéa espessura da vidraça,

-cüpéa pulsação alvo na frequência especial fp definida por cop

= 2 Tifp

=

*lm-v?)ç>w®2p

Na qual E’v e vv são respectivamente o módulo de Young e o

coeficiente de Poisson do material que constitui a vidraça. Acontece que para os veículos, em especial os veículos automóveis, a faixa de frequências para a qual se deseja obter um isolamento melhorado corresponde à faixa de frequências situada em tomo da frequência crítica da vidraça. Se escolherá portanto vantajosamente uma frequência 5 especial igual, ou a mais ou menos 30 % próxima, à frequência crítica da vidraça (fp = fc ou fc± 30 %). É de fato em tomo dessa frequência crítica que a transmissão dos ruídos a partir do exterior do veículo, através da vidraça, é a mais marcada, se traduzindo em termos de medições por uma queda pronunciada do isolamento acústico. A invenção tem portanto mais 10 especialmente como objeto essa faixa em frequência para melhorar o amortecimento vibro-acústico de uma vidraça. Assim, a frequência especial fp poderá mais especialmente corresponder à frequência crítica da vidraça.

A frequência crítica fc da vidraça depende unicamente das propriedades do material que a constituem e da espessura da vidraça. Seu valor é calculado de maneira conhecida pela fórmula seguinte:

= |l2p„(l—V,.2)

2% V E' e 2

W ·'·"’* If

Na qual C0 é a celeridade do som no fluido, geralmente o ar.

O elemento amortecedor 20 compreende uma face 21 de solidarização com uma das faces 12 da vidraça e uma face oposta 22 de solidarização com o elemento pesado 3. No lado oposto ao elemento amortecedor, o elemento pesado não está em contato com nenhum outro dispositivo.

A solidarização em cada uma das faces é realizada por meios adesivos compatíveis com cada um dos materiais. Os meios adesivos são de tipo conhecido, por exemplo meios autoadesivos ou constituídos por uma cola ativada por aporte térmico.

A solidarização pode ainda ser feita por processos técnicos adaptados quando o elemento amortecedor e o elemento pesado são feitos em materiais que permitem esses tipos de processo. Trata-se por exemplo da soldagem dos materiais por aporte térmico.

O elemento amortecedor 20 pode ser constituído por um único material amortecedor ou por uma justaposição de uma pluralidade de materiais amortecedores.

Cada um dos materiais deverá apresentar um fator de perda pelo menos igual a 0,4, e a geometria dada a cada material será adaptada para responder à relação (1). Será verificada então a relação (1) medindo-se para isso a rigidez linear equivalente do elemento amortecedor com o auxílio de um viscoanalisador.

O elemento pesado 3 deve necessariamente estar em contato com pelo menos uma face do elemento amortecedor de acordo com sua maior extensão, que corresponde à face 22 oposta àquela 21 que repousa contra a 15 vidraça, de modo que o elemento amortecedor tomado em sanduíche entre dois elementos maciços, o vidro da vidraça e o elemento 3, assegure completamente seu trabalho em tração-compressão na maneira de uma mola para dissipar um máximo de energia.

O elemento pesado 3 apresenta para isso uma massa linear de pelo menos 0,05 kg/m.

A natureza maciça do elemento pesado é não somente obtida pela natureza do material, mas também agindo-se sobre a geometria do elemento (espessura da alma solidária do material amortecedor e/ou adição de reforços).

Naturalmente, o elemento pesado pode ser formado por uma

pluralidade de materiais que asseguram o papel de massa e que são unidos em laminados por exemplo, ou combinados para formar uma estrutura geométrica especial.

O elemento 3 ilustrado na figura 1 é formado por uma alma 30 simples que tem uma espessura de pelo menos 1 mm, tal como uma placa de aço de 2 mm por exemplo.

As figuras 3,4 a 6 mostram variantes de forma para o elemento rígido com para cada uma delas uma alma 30 solidária do elemento amortecedor 20.

A figura 3 apresenta uma forma em L com uma aba 31 de extremidade perpendicular à alma 30.

A figura 4 apresenta uma forma em L com uma aba 31 de extremidade que é perpendicular à alma 30, e um retomo 32 que é paralelo à alma 30 e de direção oposta. O retomo 32 permanece em frente à mesma face 12 da vidraça que leva o elemento amortecedor 20.

A figura 5 apresenta uma forma em u com uma aba 31 de extremidade que é perpendicular à alma 30, e um retomo 33 que é paralelo e está em frente à alma 30. A aba 31 é suficientemente estendida de modo que o retomo 33 seja disposto em frente à face 11 da vidraça oposta àquela que leva o elemento amortecedor 20.

A figura 6 apresenta uma forma em T com uma porção central 34 que é perpendicular à alma 30 e oposta à face de solidarização com o elemento amortecedor.

Para as variantes das figuras 3, 4 e 5, a alma 30 do elemento

pesado compreende uma porção que se estende de acordo com uma das pequenas extensões do elemento amortecedor, aqui sob a forma da aba 31. Para assegurar a função ótima de amortecimento vibratório, essa aba não está em contato com o elemento amortecedor, tal como ilustrado justamente nas figuras.

O elemento pesado 3 do perfilado é unitário tal como ilustrado na figura 1 se estendendo para isso de acordo com o comprimento do elemento amortecedor 2. Mas de acordo com a natureza do material do elemento pesado e notadamente a forma sob a qual ele é encontrado no comércio, por exemplo de acordo com certas dimensões, é possível considerar uma pluralidade de elementos pesados 3 que se estendem de acordo com o comprimento do elemento amortecedor 2 ao mesmo tempo em que são unidos pelos extremos (figura 7).

Finalmente, as figuras 8, 9 e 10 mostram modos de realização

suplementares dos meios amortecedores.

A figura 8 ilustra um perfilado 2 que compreende dois elementos feitos de material amortecedor 20 que são dispostos um ao lado do outro ao mesmo tempo em que estão afastados, e um único elemento pesado 3 de forma em L que recobre as faces de solidarização 22 dos dois elementos e o espaço de afastamento.

A vidraça pode também compreender vários perfilados amortecedores 2 de mesma configuração ou não, tais como visíveis respectivamente nas figuras 9 e 10.

A figura 9 mostra a associação de vários perfilados 2 que

correspondem àquele da figura 1.

A figura 10 ilustra a associação de dois perfilados 2 que correspondem respectivamente ao perfilado da figura 1 e da figura 3.

As variantes de realização descritas acima apresentam um ou vários perfilados dispostos em um só lado da vidraça, pode também ser considerado prever em excesso um ou vários perfilados na face da vidraça oposta, quando esse modo de realização é compatível com o volume da instalação destinada a acolher a vidraça.

Para demonstrar a eficácia dos meios amortecedores da invenção, foi colocada em evidência a atenuação do nível vibratório de uma vidraça munida com os meios amortecedores em relação a uma vidraça nua, em uma gama de frequências de 2500 a 10000 Hz que compreende a frequência crítica da vidraça.

Uma vidraça nua excitada por via aérea apresenta níveis vibratórios superiores à vidraça munida com os meios amortecedores da invenção pois a energia vibratória da vidraça é dissipada através do elemento feito de material amortecedor 20. Desde logo, os níveis de pressão dentro do habitáculo são menores, e em conseqüência disso os ruídos são atenuados.

A figura 11 mostra assim curvas comparativas de isolamento

acústico no interior, por um lado, de um veículo do qual uma das vidraças é provida dos meios amortecedores da invenção, e por outro lado, de um veículo similar do qual a vidraça equivalente não compreende os meios da invenção.

O processo para reduzir o incômodo acústico e vibratório

dentro de um habitáculo de veículo, em especial de veículo automóvel, consiste portanto em forneces uma vidraça ornamentada de um perfilado de acordo com a invenção.

O veículo utilizado para a demonstração é um carro de tipo Mégane II do construtor automobilístico RENAULT.

A vidraça que serve de teste corresponde a uma vidraça que abre lateral feita de vidro de porta dianteira, sua espessura sendo de 3,85 mm. Sua frequência crítica fc se aproxima assim dos 3100 Hz.

Dois exemplos de vidraça que compreendem os meios amortecedores da invenção que trabalham em tração-compressão foram escolhidos para compará-los com uma vidraça que é desprovida deles.

Cada exemplo de perfilado como meios de amortecimento apresenta um comprimento de 0,5 m, e compreende como elemento pesado, uma placa feita de aço de 2 mm de espessura que tem uma massa linear de 25 0,32 kg/m, e como elemento amortecedor, um elastômero, tal como a butila Terostat 969 comercializada por Henkel para o exemplo I, e o ViscoDamp T comercializado por ENAC para o exemplo 2. O elemento amortecedor é tomado solidário da placa feita de aço e da vidraça por aporte térmico. A tabela abaixo resume as características relativas ao material amortecedor de cada exemplo de perfilado. Exemplo 1 à base de Exemplo 2 à base de Butila Terostat 969 ViscoDamp T Módulo de Young E’ a 4000 Hz 50 MPa 50 MPa e a 20°C Fator de perda tanô a 4000 Hz e 1,1 1,6 20°C Seção (L x e) 5 mm x 6 mm 6 mm x 5,2 mm K1 0,1 0,14 p»-eA»J A seção Lxe do elemento amortecedor foi escolhida para que a relação (1) descrita mais acima seja verificada a uma frequência especial fp que corresponde à frequência crítica da vidraça.

A relação K'

o e X CO2

V v *pwp

assim obtida é aproximadamente igual a 0,1 e respeita portanto o critério formulado mais acima, inferior a 0,5.

De maneira conhecida, o veículo é disposto em uma sala reverberante adaptada para as medições de isolamento acústico. A vidraça é submetida a um campo difuso enquanto que as outras vidraças do veículo são mascaradas por um revestimento adequado (septo) que absorve as ondas vibratórias de maneira a minimizar as contribuições dessas vidraças para a irradiação acústica dentro do habitáculo e a só qualificar a vidraça em teste.

As medições de isolamento são feitas na temperatura ambiente

de 18°C.

É colocado em evidencia comparativamente às curvas da figura 10 que se consegue diminuir o furo habitualmente significativo das perdas por transmissão (“transmission loss”) desde a frequência crítica e para além dessa última, aqui em especial a aproximadamente 4000 Hz, de modo que o isolamento acústico permanece relativamente de bom desempenho nessa frequência.

Se de acordo com o primeiro objetivo da invenção, se consegue dissipar um máximo de energia vibratória na região da frequência crítica da vidraça (em uma faixa que se estende de menos 30 % a mais 30 % da frequência crítica), a invenção permite também assegurar um bom amortecimento vibro-acústico em uma faixa de frequências mais larga,

r

inclusive nas baixas frequências. E visto de fato na figura 11 que as curvas de isolamento relativas às vidraças da invenção estão acima da curva que corresponde à vidraça nua.

Claims

1. Vidraça (1) com propriedade de amortecimento vibroacústico melhorada que compreende pelo menos uma folha de vidro (10) e pelo menos um perfilado de amortecimento vibro-acústico (2) que é solidarizado com pelo menos uma das faces (12) da folha de vidro e que compreende pelo menos um elemento feito de material amortecedor (20) de fator de perda pelo menos igual a 0,4, caracterizada pelo fato de que o perfilado não é associado a nenhum outro dispositivo no lado oposto à folha de vidro, e pelo fato de que o perfilado (2) compreende também pelo menos um elemento pesado (3) que apresenta uma massa linear superior a 0,05 kg/m e que é solidarizado com o elemento feito de material amortecedor (20), a massa linear correspondendo à relação entre a massa do elemento pesado e o comprimento do dito elemento pesado de acordo com sua maior extensão em contato com o elemento amortecedor, o elemento feito de material amortecedor (20) sendo intercalado entre a folha de vidro (10) e o elemento pesado (3) e apresentando um módulo de Young inferior a 200 MPa a 20°C e para as frequências inferiores a 5000 Hz, o elemento pesado (3) só sendo associado à face do elemento feito de material amortecedor oposta àquela em contato com a face da folha de vidro.

2. Vidraça de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento feito de material amortecedor (20) apresenta uma seção s, da qual um lado somente dessa seção está em contato com a vidraça e corresponde a uma das menores extensões do elemento amortecedor, que apresenta dimensões adaptadas em função do módulo de Young do material amortecedor de maneira a que o elemento amortecedor dissipe um máximo de energia para uma frequência especial.

3. Vidraça de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a seção s do elemento feito de material amortecedor definida por uma largura L em contato com a vidraça e por uma espessura e normal à vidraça, apresenta dimensões tais para que a rigidez linear equivalente K’eq do elemento amortecedor verifique, a uma frequência especial fp tomada como alvo o critério: <table>table see original document page 24</column></row><table> com - Eo módulo de Young do material amortecedor na frequência fp e a 20°C; - L, a largura do elemento amortecedor em contato com a vidraça; - e, a dimensão do elemento amortecedor normal à vidraça; e na qual - pv é a massa por volume do material que constitui a vidraça, -evéa espessura da vidraça, - COp é a pulsação alvo na frequência especial fp definida por ωρ =2 nfp - λρ é o comprimento de onda na vidraça que corresponde à frequência especial fp e que é definido de maneira conhecida por: <table>table see original document page 24</column></row><table> onde E’v e vv são respectivamente o módulo de Young e o coeficiente de Poisson do material que constitui a vidraça.

4. Vidraça de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que a frequência especial corresponde à frequência crítica fc da vidraça ou a uma frequência da faixa [fc — 0,3 fc; fc + 0,3 fc],

5. Vidraça de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o elemento pesado (3) está em contato com somente uma só face (22) do elemento feito de material amortecedor (20) e de acordo com a maior extensão do elemento amortecedor.

6. Vidraça de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o perfilado (2) é disposto na proximidade da borda ou na borda da vidraça, e se estende em no máximo o comprimento de um lado da vidraça.

7. Vidraça de acordo com uma qualquer das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o perfilado (2) compreende um só elemento feito de material amortecedor (20) e um só elemento pesado (3).

8. Vidraça de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o perfilado (2) compreende vários elementos feitos de material amortecedor (20) que são justapostos ou não e que se estendem lado a lado de acordo com sua maior extensão, e um só elemento pesado (3) que cobre uma das faces (22) de cada elemento feito de material amortecedor.

9. Vidraça de acordo com uma qualquer das reivindicações, caracterizada pelo fato de que o perfilado (2) compreende uma pluralidade de elementos pesados (3) que são solidarizados a um só elemento feito de material amortecedor (20) e que se estendem de acordo com a maior extensão do elemento amortecedor sendo para isso unidos pelos extremos ou não.

10. Vidraça de acordo com uma qualquer das reivindicações, caracterizada pelo fato de que o elemento pesado (3) é constituído por uma alma (30) que é solidarizada com uma das faces (22) do elemento feito de material amortecedor (20) e compreende um reforço (34) ligado à alma (30).

11. Vidraça de acordo com uma qualquer das reivindicações, caracterizada pelo fato de que o elemento feito de material amortecedor (20) é constituído por um ou por vários materiais amortecedores que apresentam cada um deles um fator de perda pelo menos igual a 0,4.

12. Vidraça de acordo com uma qualquer das reivindicações, caracterizada pelo fato de que o elemento pesado (3) é constituído por um ou por vários materiais que lhe asseguram uma massa linear de pelo menos 0,05 kg/m.

13. Vidraça de acordo com uma qualquer das reivindicações, caracterizada pelo fato de que ela compreende vários perfilados (2).

14. Vidraça de acordo com uma qualquer das reivindicações, caracterizada pelo fato de que o perfilado (2) compreende pelo menos um elastômero como elemento amortecedor e uma placa metálica como elemento pesado.

15. Vidraça de acordo com uma qualquer das reivindicações, caracterizada pelo fato de que ela é alojada na carroceria de um veículo, notadamente um veículo automóvel, o perfilado sendo escondido da visão e independente da carroceria.

16. Processo de fabricação de uma vidraça (1) que tem em vista a redução do incômodo acústico e vibratório dentro de um habitáculo de veículo, notadamente de veículo automóvel, que compreende uma tal vidraça, o processo consistindo em associar à vidraça pelo menos um perfilado de amortecimento vibro-acústico (2), caracterizado pelo fato de que: - fomece-se um perfilado que compreende pelo menos um elemento feito de material amortecedor que apresenta um fator de perda pelo menos igual a 0,4 e um módulo de Young inferior a 200 MPa a 20°C e para as frequências inferiores a 5000 Hz, e pelo menos um elemento pesado de massa linear de pelo menos 0,05 kg/m solidarizado a uma só face (22) do elemento amortecedor de acordo com sua maior extensão; - adapta-se a seção s do elemento feito de material amortecedor (20), definida por uma largura L em contato com a vidraça de acordo com uma das menores extensões e por uma espessura e normal à vidraça, em função do módulo de Young que o material amortecedor apresenta de maneira a que a rigidez linear equivalente K’eq do elemento amortecedor verifique, a uma frequência especial fp o critério: <image>image see original document page 27</image> - Eo módulo de Young do material amortecedor na frequência JpQ a20°C; - L, a largura do elemento amortecedor em contato com a vidraça; - e, a dimensão do elemento amortecedor normal à vidraça; e na qual - pv é a massa por volume do material que constitui a vidraça, -evéa espessura da vidraça, - COp é a pulsação alvo na frequência especial fp definida por ωρ = 2 Tif1 p - λρ é o comprimento de onda na vidraça que corresponde à frequência na frequência especial fp e que é definido de maneira conhecida por: <image>image see original document page 27</image> onde qual E ’v e v, são respectivamente o módulo de Young e o coeficiente de Poisson do material que constitui a vidraça; - solidariza-se o perfilado à vidraça pela face (21) do elemento feito de material amortecedor oposta àquela (22) fixada ao elemento pesado, nenhum outro dispositivo sendo associado ao perfilado.

17.Processo de fabricação de uma vidraça de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a frequência especial fp corresponde à frequência crítica da vidraça.

18.Processo de fabricação de uma vidraça, caracterizado pelo fato de que ele utiliza uma vidraça de acordo com uma das reivindicações 1 a 15.

19.Processo de proteção acústica dentro de um habitáculo de veículo, notadamente de veículo automóvel, que compreende uma vidraça (1) de amortecimento vibro-acústico melhorado que compreende pelo menos um perfilado (2) de amortecimento vibro-acústico, caracterizado pelo fato de que ele consiste em utilizar um perfilado que compreende pelo menos um elemento feito de material amortecedor (20) de fator de perda pelo menos igual a 0,4, e de módulo de Young inferior a 200 MPa a 20°C e para frequências inferiores a 5000 Hz, e pelo menos um elemento pesado (3) solidarizado a uma só face (22) do elemento amortecedor de acordo com sua maior extensão, o perfilado sendo solidarizado via o elemento feito de material amortecedor (20) a uma das faces (13) da vidraça e no lado oposto ao elemento pesado (3), nenhum outro dispositivo que não seja a vidraça sendo associado ao perfilado.

20.Processo de proteção acústica dentro de um habitáculo de veículo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que ele utiliza uma vidraça de acordo com uma das reivindicações 2 a 15.