Resposta rápida
Automotive cabin noise mainly reaches occupants through two transmission paths: airborne noise and structure-borne noise. Airborne noise is typically controlled using porous sound absorbers and barrier systems. Structure-borne noise usually requires damping, vibration isolation, decoupling, and structural optimization. PP/PET fibrous automotive acoustic materials are mainly used to absorb airborne sound and reduce interior sound reflection. They are commonly applied in roofs, headliners, doors, firewalls, floors, trunks, pillars, and interior trim. In electric vehicles, reduced engine masking makes tire noise, wind noise, and electric-drive high-frequency noise more noticeable, increasing demand for lightweight broadband acoustic materials.
Como os materiais acústicos para automóbiles melloran a comodidade da cabina
Para os enxeñeiros de fabricantes de equipos orixinais de automóbiles e de nivel 1, a comodidade da cabina non se trata simplemente de reducir uns poucos decibelios.
A enxeñaría acústica eficaz do automóbil comeza con tres preguntas fundamentais:
- De onde vén o ruído?
- Como viaxa ata a cabina?
- Que material ou solución estrutural é a máis axeitada para controlalo?
Na enxeñaría de NVH do automóbil, o ruído xeralmente chega ao habitáculo a través de dúas vías principais:
- Ruído aéreo
- Ruído transmitido pola estrutura
Comprender a diferenza entre estas dúas vías de transmisión é esencial á hora de seleccionar absorbentes acústicos para automóbiles, materiais de illamento, capas de amortiguamento, desacopladores e sistemas acústicos multicapa.
Resposta rápida
Os materiais acústicos para automóbiles melloran o confort da cabina ao controlar o son e a vibración a través de varios mecanismos diferentes.
Os materiais de fibra porosa úsanse principalmente para absorber o son aéreo.
Os materiais de amortecemento axudan a reducir a vibración do panel.
As capas de barreira reducen a transmisión do son.
Os materiais de desacoplamento axudan a limitar a transferencia de vibracións entre estruturas.
En aplicacións reais de vehículos, estas funcións adoitan combinarse nun paquete acústico integrado en lugar de depender dun único material para resolver todos os problemas de NVH.
- Que é o NVH da automoción?
NVH significa:
- Ruído
- Vibración
- Aspereza
Conxuntamente, estes factores inflúen fortemente en como os condutores e os pasaxeiros perciben a comodidade e a calidade do vehículo.
Ruído
O ruído refírese ao son que escoitan os ocupantes dun vehículo.
As fontes típicas de ruído nos automóbiles inclúen:
- Ruído dos pneumáticos e da estrada
- Ruído do vento
- Ruído do motor
- Ruído do motor eléctrico
- Chirrido de engrenaxe
- Ruído de climatización
- Ruído do sistema de refrixeración
- Radiación do panel da carrocería
Diferentes rangos de frecuencia crean impresións subxectivas moi diferentes.
O ruído de baixa frecuencia pode percibirse como:
- boom
- retumbar
- zumbido
O ruído de alta frecuencia pode percibirse como:
- queixándose
- asubío
- ruído tonal agudo
- ruído de alta frecuencia do motor eléctrico
É por iso que o nivel de presión sonora global por si só non pode describir completamente a calidade acústica da cabina.
Vibración
A vibración orixínase por excitación mecánica.
As fontes típicas inclúen:
- Interacción pneumático-estrada
- Movemento de suspensión
- Excitación do tren de potencia
- Motores eléctricos
- Sistemas de engrenaxes
- Resonancia estrutural
Estas vibracións poden viaxar a través de:
- Compoñentes da suspensión
- Subbastidores
- Chasis
- Paneis do corpo
- Carrís do asento
- Sistemas de dirección
Algunhas vibracións son percibidas directamente polos ocupantes.
Outros excitan os paneis da carrozaría, que logo irradian son cara á cabina.
Aspereza
A dureza refírese máis á percepción subxectiva da vibración e da calidade do son do vehículo que a un único parámetro físico.
Os exemplos inclúen:
- Forte impacto ao conducir por irregularidades da estrada
- Vibración excesiva de baixa frecuencia
- Cabina que retumba a velocidades específicas do vehículo
- Resonancia estrutural desagradable
Polo tanto, o obxectivo dunha boa enxeñaría de NVH non é eliminar todos os sons.
É para controlar a enerxía acústica e vibratoria indesexable.
- Como entra o ruído na cabina do vehículo?
Desde a perspectiva da vía de transmisión, o ruído da cabina dun automóbil xeralmente pódese dividir en dúas categorías principais:
Ruído aéreo
Ruído transmitido pola estrutura
Estes dous mecanismos requiren estratexias de control diferentes.
- Que é o ruído aéreo?
O ruído aéreo é a enerxía sonora que viaxa principalmente polo aire antes de chegar ao habitáculo.
Por exemplo, a interacción entre o pneumático e a estrada xera enerxía acústica arredor da zona da roda.
Parte dese son viaxa a través do aire e pode entrar no vehículo a través do chan, o paso de roda, as portas ou outras estruturas da carrozaría.
Do mesmo xeito, os ventiladores de climatización xeran son que viaxa directamente a través dos condutos de aire e da cabina.
As fontes típicas de ruído aéreo inclúen:
- Ruído do vento
- Ruído de radiación dos pneumáticos
- Ruído de climatización
- Ruído do ventilador de refrixeración
- Ruído do tráfico exterior
- Algún ruído de motor eléctrico
- Algún ruído do tren motriz
Unha vez que o son aéreo entra na cabina, tamén pode reflectirse repetidamente nas superficies interiores.
Se o interior do vehículo non ten unha absorción acústica suficiente, a enerxía sonora pode seguir reflectíndose en zonas como:
- Teito
- Cabeza de cabeza
- Portas
- panel de control
- Andar
- Tronco
Isto aumenta a enerxía acústica percibida polos ocupantes.
É por iso que os materiais fonoabsorbentes úsanse amplamente en todo o interior dos vehículos.
- Como absorben o son os materiais acústicos fibrosos para automóbiles?
Os materiais acústicos fibrosos de PP/PET son absorbentes de son porosos típicos.
Cando unha onda sonora entra na rede de fibra, as partículas de aire móvense a través dunha complexa estrutura porosa.
Durante este proceso, a enerxía acústica redúcese mediante mecanismos como:
- Fricción entre o aire e as fibras
- Perdas viscosas
- Intercambio térmico
- Disipación de enerxía causada polo fluxo de aire a través da rede porosa
Unha pequena parte da enerxía acústica convértese finalmente en calor.
Como resultado, reflíctese menos enerxía sonora de volta á cabina.
Este é o principio básico dos amortecedores acústicos fibrosos para automóbiles.
- Por que non abonda co grosor por si só?
Unha suposición común é que un material acústico máis groso sempre ten un mellor rendemento.
En realidade, a absorción do son nos automóbiles depende de moitos parámetros, entre eles:
- espesor
- Peso base
- Densidade
- Diámetro da fibra
- Estrutura de fibras
- Porosidade
- Resistencia ao fluxo de aire
- Relación de compresión
- Condición de instalación
- Rango de frecuencia obxectivo
Un dos parámetros máis importantes é a resistencia ao fluxo de aire.
Se un material é demasiado aberto, o son pode pasar a través del facilmente, pero a interacción entre o aire en movemento e a rede de fibras pode ser insuficiente.
Se un material é demasiado denso, pode reflectirse demasiado son na superficie en lugar de entrar na estrutura porosa.
Polo tanto, os materiais acústicos de alto rendemento requiren un equilibrio axeitado entre:
Porosidade, estrutura da fibra e resistencia ao fluxo de aire.
- Que é o ruído transmitido polas estruturas?
O ruído estrutural comeza como vibración mecánica transmitida a través da estrutura do vehículo.
Un exemplo típico é:
Excitación da estrada
↓
Vibración dos pneumáticos
↓
Suspensión
↓
Submarco
↓
Carrozaría do vehículo
↓
Vibración do panel da carrozaría
↓
Radiación sonora na cabina
O son final aínda pode escoitarse a través do aire, pero a vía de transmisión orixinal era estrutural.
Esta é a diferenza fundamental entre o ruído estrutural e o ruído aéreo.
- Por que a fibra acústica non pode resolver todo o ruído transmitido polas estruturas?
Esta é unha das distincións máis importantes na enxeñaría acústica da automoción.
A fibra acústica porosa está deseñada principalmente para absorber a enerxía do son transportada polo aire.
Se o problema principal é unha forte vibración dun panel de porta, dun panel de chan, dun puente de mando ou doutro compoñente estrutural, engadir máis fibra acústica por si só non eliminará a causa raíz.
O ruído transmitido pola estrutura normalmente require unha combinación de varios métodos de control.
Materiais de amortecemento
As capas de amortecemento utilízanse para reducir a amplitude das vibracións en paneis metálicos ou compostos.
As áreas de aplicación típicas inclúen:
- Paneis exteriores das portas
- Paneis de chan
- Zonas de timón
- Paneis do maletero
- Chapa de metal da carrozaría
Materiais de desacoplamento
As capas de desacoplamento axudan a reducir o acoplamento mecánico entre estruturas.
Tamén son importantes en sistemas acústicos multicapa onde se require unha capa flexible entre unha barreira e a carrozaría do vehículo.
Materiais de barreira
As capas de barreira úsanse para reducir a transmisión do son.
Normalmente dependen dunha maior masa superficial ou dunha construción multicapa para mellorar a perda de transmisión.
Materiais absorbentes
As capas absorbentes reducen a enerxía do son aéreo unha vez que esa enerxía chega á cabina ou ao paquete acústico.
No deseño práctico de vehículos, estas funcións adoitan combinarse como:
Amortecemento + Desacoplamento + Barreira + Absorción
- O ruído aéreo e o ruído estrutural adoitan estar acoplados
Nos problemas reais de NVH de vehículos, os mecanismos aéreos e os estruturais non son completamente independentes.
Por exemplo:
A excitación da estrada xera primeiro vibracións mecánicas.
Esa vibración viaxa a través da suspensión e da estrutura da carrozaría.
Entón, o panel da carrozaría excítase.
O panel vibrante irradia son ao aire da cabina.
Polo tanto, a ruta completa pode ser:
Excitación da estrada
↓
Vibración transmitida pola estrutura
↓
Vibración do panel da carrozaría
↓
Radiación sonora transmitida polo aire
↓
Percepción dos pasaxeiros
Por este motivo, os enxeñeiros de NVH dos fabricantes de equipos orixinais non se limitan a preguntar se un problema é transmitido polo aire ou pola estrutura.
Necesitan entender:
- Cal fonte é dominante?
- Cal é a ruta de transferencia que máis contribúe?
- Que rango de frecuencias require mellora?
- Diferentes rangos de frecuencia requiren diferentes estratexias NVH
Ningún material por si só pode resolver eficazmente todos os problemas de ruído en todo o espectro de frecuencias.
Os diferentes rangos de frecuencias adoitan requirir diferentes estratexias de enxeñaría.
Frecuencia baixa
Os problemas de baixa frecuencia adoitan estar relacionados con:
- Modos corporais
- Vibración estrutural
- Resonancia do panel
- Excitación en suspensión
- Excitación do tren de potencia
Os problemas graves de baixa frecuencia non adoitan poder resolverse só con absorbedores porosos lixeiros.
As solucións típicas poden incluír:
- Optimización estrutural
- Despejo
- Illamento de vibracións
- Optimización de montaxe
- Optimización da rixidez corporal
Frecuencia media
O ruído de frecuencia media require a miúdo unha combinación de:
- Despejo
- Disociación
- Rendemento da barreira
- Absorción sonora
Frecuencia media-alta
Os absorbentes porosos fibrosos son particularmente útiles no rango de frecuencias medias a altas.
O seu rendemento acústico pódese axustar axustando:
- espesor
- Peso base
- Estrutura de fibras
- Resistencia ao fluxo de aire
É por iso que os materiais acústicos para automoción non se deben avaliar por un único valor de absorción.
A curva de absorción completa en todo o rango de frecuencias relevante é moito máis significativa.
- Por que os vehículos eléctricos cambian os requisitos de materiais acústicos?
Os vehículos eléctricos non facilitan a enxeñaría de NVH.
Cambian o espectro de ruído.
Nos vehículos de combustión interna, o ruído do motor crea un son de fondo relativamente forte que pode enmascarar outras fontes de ruído.
Nos vehículos eléctricos, este efecto de enmascaramento redúcese.
Como resultado, os sons que antes eran menos perceptibles poden volverse máis prominentes, como por exemplo:
- Ruído dos pneumáticos
- Ruído da estrada
- Ruído do vento
- Chirrido do motor eléctrico
- Ruído de engrenaxes
- Ruído tonal do inversor
- Ruído de climatización
- Ruído do sistema de refrixeración
Polo tanto, o deseño acústico dos vehículos eléctricos fai maior fincapé en:
- Absorción acústica de banda ancha
- Control de ruído de media a alta frecuencia
- Lixeiro
- Integración de materiais
- Optimización acústica local
- Por que son cada vez máis importantes os materiais acústicos lixeiros?
Engadir máis material NVH pode mellorar o rendemento acústico.
Non obstante, o material adicional tamén aumenta a masa do vehículo.
Isto pode afectar directamente a:
- Peso do vehículo
- Consumo de enerxía
- Autonomía de condución de vehículos eléctricos
- Custo de fabricación
- Complexidade da montaxe
Por este motivo, o obxectivo non é simplemente engadir máis material.
O obxectivo é conseguir o rendemento acústico requirido cun peso menor e menos espazo de instalación.
Esta é unha das principais vantaxes dos materiais acústicos fibrosos para automóbiles.
Axustando:
- Composición da fibra
- Peso base
- espesor
- Densidade
- Estrutura de capas
o material pódese optimizar para diferentes localizacións e plataformas de vehículos.
- Onde se usan os materiais acústicos para automóbiles?
As diferentes zonas de vehículos teñen diferentes requisitos acústicos.
Teito e forro do teito
As preocupacións típicas inclúen:
- Ruído do vento
- Reverberación da cabina
- Ruído de impacto da choiva
- Absorción acústica de banda ancha
O baixo peso é especialmente importante nesta área.
Portas
Os sistemas de portas poden verse afectados por:
- Ruído aéreo exterior
- Vibración do panel da porta
- Resonancia da cavidade
- Interacción do falante
Por este motivo, os sistemas acústicos de portas adoitan requirir tanto control da absorción como control da vibración estrutural.
Cortafuegos e área do panel de control
Esta é unha das zonas de control de NVH máis importantes.
As fontes de ruído típicas inclúen:
- Ruído do tren motriz
- Ruído da estrada
- Ruído de climatización
- Radiación estrutural
Aquí úsanse habitualmente sistemas acústicos multicapa en lugar dun único absorbente.
Andar
As preocupacións típicas inclúen:
- Excitación pneumático-estrada
- Ruído da suspensión
- Ruído baixo a carrocería
- Vibración estrutural
Os sistemas acústicos de chan comúns poden incluír:
Absorbedor + Desacoplador + Barreira
con amortiguación localizada onde sexa necesario.
Arco de roda
A zona das rodas é unha das fontes de ruído máis importantes do vehículo.
Os materiais acústicos empregados aquí poden ter que abordar:
- Ruído dos pneumáticos
- Excitación da estrada
- Impacto de pedra
- Exposición á auga
- Contaminación
Polo tanto, a selección de materiais tamén debe ter en conta:
- Resistencia á humidade
- Durabilidade
- Resistencia á contaminación
Tronco
A excitación das rodas traseiras e da carrozaría traseira pode introducir unha enerxía acústica significativa na cavidade do maleteiro.
Os materiais absorbentes poden reducir a reflexión na cavidade e axudar a limitar a propagación do son cara ao habitáculo.
Pilares e cavidades corporais
As cavidades dos vehículos poden actuar como vías de transmisión acústica.
Uso axeitado de:
- Absorbentes acústicos
- Recheos de caries
- Sistemas de selado
pode reducir a transmisión do son a través destas zonas.
- Que parámetros de materiais deberían avaliar os enxeñeiros de fabricantes de equipos orixinais?
Os materiais acústicos para automóbiles non se deben avaliar só pola súa "boa capacidade para absorber o son".
Unha avaliación máis completa debería incluír os seguintes parámetros.
Actuación acústica
- Coeficiente de absorción acústica
- Curva de absorción dependente da frecuencia
- Resistencia ao fluxo de aire
- Resistividade do fluxo de aire
Propiedades físicas
- espesor
- Peso base
- Densidade
- Recuperación por compresión
- Estabilidade dimensional
Desempeño Ambiental
- Resistencia á calor
- Resistencia á humidade
- Resistencia ao envellecemento
Requisitos de automoción
- Inflamabilidade
- rendemento dos COV
- olor
- Nebulización
- Compatibilidade de materiais
Rendemento do procesamento
- Die corte
- Termoformado
- Laminación
- Soporte autoadhesivo
- Laminación de lámina de aluminio
- Conversión de forma complexa
Sustentabilidade
- Lixeiro
- Reciclabilidade
- Simplificación de materiais
- Contido reciclado
- Por que é tan importante a condición de instalación como os datos do material?
O mesmo material acústico pode funcionar de xeito moi diferente en diferentes condicións de instalación.
Os factores importantes inclúen:
- Fenda aérea
- Compresión
- Superficie de apoio
- Área de instalación
- xeometría
- Fuga de bordo
- Materiais adxacentes
- Construción multicapa
Por exemplo, un material cun grosor en estado libre de 20 mm pode comportarse de forma moi diferente se se comprime a 8 mm despois da instalación.
A compresión pode cambiar:
- Porosidade
- Resistencia ao fluxo de aire
- Espesor efectivo
- Actuación acústica
É por iso que os materiais acústicos para automoción non se deben avaliar unicamente a partir de fichas de datos de laboratorio.
Tamén se debe ter en conta o estado final da instalación.
- Materiais acústicos para automóbiles Transulate™
Transultar™ é unha serie de materiais de fibra bicompoñentes de PP/PET desenvolvida por SINOYQX para aplicacións de xestión acústica e térmica na automoción.
O material está deseñado para aplicacións que inclúen:
- Absorción acústica en automóbiles
- Illamento térmico
- Paquetes acústicos lixeiros
As áreas de aplicación típicas inclúen:
- Teito
- Cabeza de cabeza
- Por
- panel de control
- Devasa
- Andar
- Tronco
- soporte
- Revestimento interior
Dependendo do proxecto, pódense personalizar os parámetros clave do material, incluíndo:
- Peso base
- espesor
- Densidade
- Estrutura de fibras
- Estrutura de laminación
- Como elixir a serie Transulate™
Transultar™ Serie LT
Gramaxe típica:
100-200 g/m²
Espesor típico:
10-20 mm
Apto para aplicacións lixeiras como:
- Teito
- Cabeza de cabeza
- Por
- soporte
- Revestimento interior
O obxectivo principal é o baixo peso.
Transultar™ Serie AP
Gramaxe típica:
300-500 g/m²
Espesor típico:
20-30 mm
Indicado para:
- Devasa
- Por
- Andar
- Tronco
- Paquetes acústicos xerais
Serie Transulate™ HP
Gramaxe típica:
600-900 g/m²
Espesor típico:
30-50 mm
Adecuado para aplicacións que requiren unha maior absorción acústica e onde hai máis espazo de instalación dispoñible.
- Que opcións de procesamento adicionais están dispoñibles?
Dependendo dos requisitos do proxecto OEM e de Nivel 1, Transulate™ pódese subministrar ou converter como:
- Rolls
- Follas
- Pezas troqueladas
- Pezas autoadhesivas
- Produtos laminados con folla de aluminio
- Produtos con cara non tecida
- Compostos multicapa
- espesor personalizado
- Peso base personalizado
A estrutura acústica final debe seleccionarse segundo:
Frecuencia obxectivo + Localización de instalación + Espazo dispoñible + Peso obxectivo
- A enxeñaría acústica do automóbil está a pasar da selección de materiais ao deseño de sistemas
O futuro do desenvolvemento de NVH para automóbiles non se trata simplemente de identificar que absorbedor ten o coeficiente de absorción acústica máis alto.
As preguntas máis importantes son:
- Cal fonte de ruído é dominante?
- Cal é a ruta de transferencia máis importante?
- Que rango de frecuencias necesita melloras?
- Que material é o máis axeitado para o lugar?
- Como se pode acadar o rendemento obxectivo con menos peso?
Un proceso de desenvolvemento máis eficaz é:
Identificar a fonte de ruído
↓
Analizar a ruta de transferencia
↓
Definir a frecuencia obxectivo
↓
Selecciona a estratexia de control
↓
Relaciona o material
↓
Validar a nivel de compoñente
↓
Validar a nivel de vehículo
Así é como o rendemento dos materiais pode converterse en confort real na cabina.
Conclusión
A comodidade da cabina do vehículo non está controlada por un só material.
O ruído aéreo xestiónase principalmente mediante:
Absorción acústica e illamento acústico.
O ruído transmitido pola estrutura xeralmente require:
Amortiguación, illamento de vibracións, desacoplamento e optimización estrutural.
Os materiais acústicos fibrosos para automóbiles desempeñan un papel importante na redución da enerxía do son aéreo, na limitación das reflexións na cabina e na mellora do rendemento acústico de media a alta frecuencia.
Isto faise aínda máis importante nos vehículos eléctricos, onde o enmascaramento reducido do motor fai que o ruído dos pneumáticos, o ruído do vento e o ruído tonal da tracción eléctrica sexan máis perceptibles.
Ao mesmo tempo, os fabricantes de vehículos seguen reducindo o peso.
Por este motivo, a próxima xeración de sistemas acústicos para automóbiles non consiste en engadir máis material.
Trátase de:
Empregando o material axeitado, no lugar axeitado, para o rango de frecuencia correcto.
Os materiais acústicos para automóbiles Transulate™ pódense personalizar segundo os requisitos do fabricante de equipos orixinais (OEM) e do nivel 1, incluíndo a localización da aplicación, a frecuencia obxectivo, o grosor, o peso base, a estrutura de laminación e a demanda anual.
Preguntas máis frecuentes
Cal é a diferenza entre o ruído aéreo e o ruído estrutural nun vehículo?
O ruído aéreo viaxa principalmente a través do aire, como o ruído do vento, o ruído dos sistemas de climatización e algúns ruídos dos pneumáticos.
O ruído estrutural comeza como vibración mecánica transmitida a través da suspensión, a carrozaría ou outros compoñentes estruturais antes de irradiarse como son.
Pode a fibra acústica para automóbiles reducir directamente o ruído estrutural?
Non completamente.
Os materiais fibrosos porosos absorben principalmente o son transmitido polo aire.
Se o principal problema é a vibración do panel estrutural, adoita requirirse amortiguación, illamento, desacoplamento ou optimización estrutural adicionais.
Cales son os parámetros máis importantes para os amortecedores de ruído de automóbiles?
Os parámetros importantes inclúen o grosor, o peso base, a estrutura da fibra, a resistencia ao fluxo de aire, o rendemento de absorción en toda a frecuencia, a condición de compresión, o espazo de instalación e o rango de frecuencia obxectivo.
Por que son importantes os materiais acústicos lixeiros para os vehículos eléctricos?
Os vehículos eléctricos teñen menos ruído de enmascaramento do motor, polo que o ruído dos pneumáticos, o ruído do vento, o ruído do motor eléctrico e outros sons de alta frecuencia fanse máis perceptibles.
Ao mesmo tempo, unha menor masa do vehículo axuda a mellorar a eficiencia enerxética e a autonomía.
Onde se poden usar os materiais acústicos para automóbiles Transulate™?
As aplicacións típicas inclúen o teito, o forro do teito, as portas, o cortafuegos, o taboleiro de instrumentos, o chan, o maleteiro, os piares e os acabados interiores.
A especificación final do material debe seleccionarse segundo o espazo de instalación, a frecuencia obxectivo, o gramaxe e os requisitos de grosor.