УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ПОДВИЖНОГО СТЕКЛА ОКНА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1997 года по МПК B60J10/04 

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности, к уплотнительным устройствам опускных стекол окон дверей автомобилей.

Уплотнительные узлы опускных стекол транспортных средств выполняют роль герметизирующего теплозвукоизолирующего элемента и в значительной степени ответственны за тепловой и акустический комфорт в салоне. В случае негерметичности этого узла, возможно заметное ухудшение этих важных параметров. В частности, шум истечения воздуха в салоне транспортного средства является одним из видов аэродинамического шума, неблагоприятно воздействующего на организм человека. Он возникает как при несовершенствах конструкции и дефектах изготовления уплотнителей замкнутых пространств пассажирских салонов транспортных средств (дверей, стекол, вытяжной вентиляции), так и при неплотно закрытых окнах автомобилей.

Данный шум образуется следующим образом. При движении легкового автомобиля с высокими скоростями по боковым контурам его кузова образуются зоны пониженного давления воздуха. При испытании автомобиля в аэродинамической трубе разность давлений в пространстве салона и вблизи наружной боковой зоны кузова автомобиля достигает 800 н/м². В случае, если уплотнители дверей или стекол дверей не выдерживают такого перепада и вследствие их деформации образуется щель, то через нее начинается истечение потока воздуха из пространства салона наружу. Для устранения (ослабления) этого дефекта известно применение устройства, см. заявку Японии n 60-99724, кл. B 60 j 1/16,05.10.85, БИ M-4119, заявку Франции 2608713, кл. F 16 j 15/10, 24.06.88, БИ 25.

В качестве прототипа выбран уплотнительный узел опускного стекла двери транспортного средства, заявка Японии 2-58129, кл. B 60 j 10/04, 06.12.90, БИ 2-1454, содержащий смонтированный на кромке рамки двери упругий элемент, образованный наружной и внутренней боковыми стенками, соединенными донной перемычкой, причем внутренняя стенка снабжена упругим выступом, образующим с наружной стенкой паз, в котором размещено стекло.

Описанная конструкция представляет собой наиболее распространенное техническое решение, позволяющее исключить появление шума за счет увеличения зоны и усилия контакта уплотнителя и стекла, при одновременном введении дублирующих элементов герметизации в конструкции уплотнителя. Однако, на практике, по компоновочным, конструктивным, технологическим, стоимостным и иным соображениям, не всегда удается обеспечить значительную зону и усилие в контакте стекла с уплотнителем, что может привести даже при небольших неточностях изготовления к появлению щели, что обязательно вызовет дефектный шум истечения.

Техническая задача данного изобретения снижение аэродинамического шума истечения потока из салона транспортного средства в окружающую среду, при нарушении герметичности уплотнителя со стеклом, или при неполном закрытии стекла.

Техническая задача решается путем образования в конструкции уплотнительного узла дополнительного специального шумопонижающего элемента в виде резонатора Гельмгольца, представляющего резонансную систему типа "масса-пружина".

Сущность изобретения заключается в том, что в известном уплотнительном узле опускного стекла двери транспортного средства, содержащем смонтированный на кромке рамки двери упругий элемент, образованный наружной и внутренней боковыми стенками, соединенными донной перемычкой, причем внутренняя стенка снабжена упругим выступом, образующим с наружной стенкой паз, в котором размещено стекло, а со стороны внутренней стенки замкнутый обьем, последний сообщается с полостью рамки посредством по крайней мере одного калиброванного отверстия.

При этом, полость рамки двери может быть заполнена звукопоглощающим материалом, и/или в калибрированных отверстиях могут быть установлены заглушки из воздухопроницаемого звукопоглощающего материала (волокнистого и/или пенистого с открытоячеистой структурой).

При таком конструктивном исполнении снижение аэродинамического шума, вызванного появлением щели между стеклом и уплотнителем, и/или неполным закрытием стекла, достигается за счет образования в уплотнительном узле резонатора Гельмгольца, камерой которого является замкнутая полость в верхней части рамки двери, а горлом одно или несколько калиброванных отверстий перфорации. Заполнение зоны за горлом, непосредственно горла и/или полностью или частично объема замкнутой полости рамки двери шумопоглощающим воздухопроницаемым материалом позволит расширить эффективный частотный диапазон шумоглушения, уменьшить нелинейность резонатора и его чувствительность к потоку.

На фиг. 1 показано поперечное сечение предлагаемого уплотнительного узла; на фиг. 2 вариант изготовления резонатора с задемпфированным горлом; на фиг. 3 динамическое состояние горла резонатора (с учетом присоединенной массы).

Уплотнительный узел опускного стекла, фиг. 1, окна транспортного средства содержит смонтированный на кромке 1 полой рамки 2 двери упругий элемент, образованный наружной 3 и внутренней 4 боковыми стенками, соединенными донной перемычкой 5, причем внутренняя стенка 4 снабжена по крайней мере одним упругим выступом 6, образующим с наружной стенкой паз 7, в котором размещено стекло 8, а со стороны внутренней стенки воздушную полость зоны 9 контактирования 9, которая сообщается с полостью 10 рамки 2 двери посредством по крайней мере одного калиброванного отверстия 11.

Полость 10 может быть заполнена звукопоглощающим воздухопроницаемым материалом, а в отверстиях 11 могут быть установлены заглушки 12 из звукопоглощающего, воздухопроницаемого материала.

Непосредственно источник излучения звука находится снаружи, у кромки щели E и излучает свою энергию в 2-х направлениях: в окружающую среду и в салон автомобиля через воздушный аттический канал EK, образуемый щелью между стеклом и уплотнителем в салон к приемнику звукового давления (ушам водителя и пассажиров), фиг. 1. Наиболее интенсивное звуковое излучение при этом регистрируется на первой собственной моде этого образованного щелевого сквозного акустического волновода
f_b c/2 B Гц,
где
c скорость звука;
B длина канала, образуемая (отсекаемая) 2-мя параллельными плоскостями, располагаемыми перпендикулярно стеклу и проведенными через крайние точки боковых стенок упругого элемента и замеряемая по наружной поверхности стекла размещенного в пазу уплотнителя.

Для подавления излучения данного шума, который может проявиться как при дефектах конструкции уплотнителя, так и при неплотно закрытом окне, могут быть использованы комбинированные конструкции уплотнителя с интегрированными шумопонижающими элементами в виде резонаторов Гельмгольца, фиг. 1.

Как уже было отмечено, при движении легкового автомобиля с высокими скоростями, по боковым контурам его кузова образуются зоны пониженного давления воздуха. При этом разность давлений внутри салона и вблизи наружной боковой поверхности кузова достигает значительной величины, что в ряде случаев приводит к деформации уплотнителей стекол 8, особенно при неплотно закрытых окнах дверей, и образованию щели между стенкой 3, выступом 6 и перемычкой 5, через которую щель начинается истечение потока воздуха из салона наружу, что является фактором возникновения аэродинамического шума, спектр которого содержит ярко выраженные резонансные пики, обусловленные как присутствием твердых турбулизирующих элементов в зоне потока, так и "провалами" функции акустического сопротивления звукопередающего тракта от источника (внешняя кромка щели) к приемнику (органам слуха водителя). Наиболее энергоемким является звуковое излучение на низшей (первой) собственной моде названного щелевого волновода, f_b c/2 B Гц.

Для ее эффективного ослабления в конструкции уплотнительного узла образован резонатор Гельмгольца, собственная частота которого (f_p) совпадает с частотой названной выше низшей собственной моды щелевого волновода (f_b), что и обеспечивает настройку резонатора на подавление указанного дефектного шума.

Настройка резонатора обеспечивается соответствующей калибровкой отверстий 11 (их диаметром, толщиной и числом). Поскольку объем камеры резонатора (полость 10) является практически неизменным (штатным), настройка резонатора путем изменения величины объема камеры не осуществляется, хотя чисто технически это вполне возможно.

Размещение в полости 10 звукопоглощающего материала и/или воздухопроницаемых, звукопоглощающих заглушек 12 в отверстиях 11 расширяет частотный диапазон шумоподавления и обеспечивает надежность получения эффекта шумоглушения за счет компенсации неточностей изготовления элементов уплотнительного узла, вызывающих некоторый разброс акустических параметров (т.е. шумоглушащее устройство слабочувствительно к влиянию различных технологических факторов).

Таким образом, простым и эффективным техническим средством, без введения в конструкцию двери автомобиля сложных по исполнению специальных элементов, достигается уменьшение аэродинамического шума при наличии зазора между стеклом и уплотнителем или при неполностью закрытом окне двери.

Звуковые упругие волны, распространяющиеся по щелевому волноводу, воздействуют динамически на приведение в движение колеблющейся массы воздуха, сосредоточенной в горлышке резонатора, и частично на сжатие воздуха в камере резонатора упругой массы воздуха, сосредоточенной непосредственно в камере, т. е. механический аналог системы это масса подвешенная на пружине. Для случая совпадения частот распространяющихся (падающих) звуковых волн с собственной частотой резонатора (определяемой соотношением масс воздуха, сосредоточенных в горлышке и камере), проводимость горла и податливость массы в нем, как колеблющегося поршня, будет максимальной, что вызовет интенсивное колебательное проталкивание воздушной пробки внутрь камеры и соответствующее интенсивное колебание массы воздушной пробки в горлышке. Частицы воздушной пробки в горлышке движутся (колеблются) "вперед-назад" гораздо быстрее, чем частицы воздуха в падающей звуковой волне, в результате чего расход энергии на преодоление вязкого трения в горлышке становится весьма значительным. При увеличении трения в горлышке, например установкой волокнистой или открытоячеистой пробки непосредственно в горлышке или за горлышком, (фиг. 2), отражаемая энергия звуковых волн становится меньше. Так как существенные колебания воздуха в горлышке резонатора и рассеивание энергии происходит только на собственной частоте резонатора, то и эффективность резонатора обеспечивается только на близкой и совпадающих частотах падающих волн с собственной частотой резонатора (фиг. 3).

где
k проводимость отверстия резонатора, м;
V- объем камеры, м³;

где
s площадь отверстия, м²;
n число отверстий;
L_отв длина отверстий (толщина стенки), здесь ориентировочно учтено влияние присоединенной массы, м (фиг. 3).

Настройка резонатора производится на наиболее интенсивно звучащую низшую собственную моду щелевого (сквозного) волновода с частотой
f_b c/2 B Гц,
где
c скорость звука;
B длина канала, образуемая (отсекаемая) 2-я параллельными плоскостями (x-x и y-y); располагаемыми перпендикулярно стеклу и проведенными через крайние точки боковых стенок упругого элемента и замеряемая по наружной поверхности стекла размещенного в пазу уплотнителя.

Таким образом настройка предусматривает равенство частот

Использование: в транспортных средствах, в частности, в конструкциях уплотнительных узлов опускных стекол дверей автомобилей. Сущность изобретения: устройство содержит смонтированный на кромке 1 полой рамки 2 двери упругий элемент, образованный наружной 3 и внутренней 4 боковыми стенками, соединенными донной перемычкой 5, причем внутренняя стенка 4 снабжена по крайней мере одним упругим выступом 6, образующим с наружной стенкой паз 7, в котором размещено стекло 8, а со стороны внутренней стенки - воздушную полость зоны 9 контактирования, которая сообщается с замкнутой полостью 10 рамки 2 двери посредством по крайней мере одного калиброванного отверстия 11. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Уплотнительный узел подвижного стекла окна транспортного средства, содержащий смонтированный на кромке полой рамки двери упругий элемент, образованный наружной и внутренней боковыми стенками, соединенными донной перемычкой, причем внутренняя стенка выполнена с по меньшей мере одним упругим выступом, образующим с наружной стенкой паз для размещения в нем стекла, при этом стекло, стенки и донная перемычка упругого элемента образуют воздушную полость, отличающийся тем, что упомянутая воздушная полость сообщена с полостью, рамки двери посредством по меньшей мере одного калиброванного отверстия с образованием резонатора с каналом щелевого волновода, образованного стеклом, внутренней стенкой и выступом упругого элемента, причем камерой резонатора является замкнутая полость рамки двери. 2. Узел по п. 1, отличающийся тем, что геометрические параметры резонатора и канала щелевого волновода в зоне уплотнения стекла выражены следующим математическим соотношением

где B длина канала щелевого волновода, м;
K проводимость калиброванных отверстий, м;
V объем камеры резонатора, м³. 3. Узел по п. 1, отличающийся тем, что непосредственно за калиброванным отверстием установлен слой воздухопроницаемого, звукопоглощающего волокнистого или вспененного материала. 4. Узел по п. 1, отличающийся тем, что в калибрированных отверстиях установлены заглушки из воздухопроницаемого, звукопоглощающего материала. 5. Узел по п. 1, отличающийся тем, что полость рамки двери заполнена воздухопроницаемым звукопоглощающим материалом.