[发明专利]使用超声焊接的库仑阻尼和/或粘性阻尼插件

说明书

技术领域

本发明涉及用于抵靠振动金属物品的选择表面区域保持和限制振动阻尼材料层的方法，以通过实现物品的至少相邻部分的库仑阻尼和/或粘性阻尼来减少由物品产生的或者在物品中传输的机械振动。更具体地，一个或多个相对薄的振动阻尼材料层设置在所述表面区域上或者在表面区域的合适浅凹部中，且由合适金属成分的上覆片材层覆盖。覆盖片材层的周边通过超声焊接紧固地结合到物品表面，从而覆盖层将振动阻尼材料限制为与所述表面区域界面接触。

背景技术

机动车辆车身结构、部件和推进装置是在其结构中经受机械振动的许多制造物品的示例。振动可例如在壁、或壳体或分隔结构中发生，或者在轴或易受振动或传送振动的其它结构中发生。通常，这种操作性或强加振动具有一定的频率，如果以使得它们可听到的方式与周围氛围耦合，可能对车辆或其它物品的使用者产生苦恼的噪音。此外，如果幅值、频率和模式结构未被控制，结构中的振动可导致减少的疲劳寿命。机动车辆具有许多车身结构、马达、发动机部件、功率传输部件、制动器等，除了以可接受振动或噪音水平操作之外，其设计成起到许多功能。另外，仍需要减少从许多这种振动车辆部件和其它制造物品输出的振动和噪音的实践。

至少在机动车辆的情况下，在设计新车辆部件以用于安静操作和在改型现有车辆部件以减少噪音传播且使得振动幅值最小化两方面都需要这种实践。

发明内容

振动制造物品通常特征在于一个或多个成形主体部分和相应表面层。根据本发明的实施例，提供一种在金属物品的主体部分上或内在物品的精加工表面处或下方结合一个或多个未附连但被限制的振动阻尼材料薄层的方法。在本发明的一些实施例中，振动阻尼材料可以是具有与物品主体类似或者与主体成分相容的成分的一个或多个薄金属片材或箔的形式。每个这种金属层的厚度适当地在大约0.05毫米（50微米）至大约0.5毫米（500微米）的范围内。在许多实施例中，金属片材或多个片材的总厚度将从50微米一直到大约2000微米。这种片材在抵靠相邻金属主体表面摩擦接合时用作库仑阻尼器。在本发明的其它实施例中，阻尼材料可以是例如聚合物材料薄层，其用作抵靠金属主体表面的粘性能量吸收层且阻尼源于相邻主体部分或者传输通过相邻主体部分的振动。

库仑阻尼材料层通常具有一致厚度且定形为使得其主表面与相邻主体表面紧密接触，以提供用于主体部分的摩擦振动阻尼的界面接触。粘性阻尼材料层通常具有一致厚度且定形为使得其主表面与相邻主体表面紧密接触，以提供主体部分的振动阻尼。典型粘性阻尼材料包括展现强迟滞阻尼的橡胶或橡胶类材料和聚合物；即，在以感兴趣频率变形时，它们在应力-应变空间中形成大迟滞环。这种材料的示例将包括丁基橡胶、氯丁二烯橡胶、聚氨酯和其它聚合物，例如乙烯基或尼龙。阻尼层的平面图形状设计成覆盖主体区域以实现合适的界面振动阻尼效果。当两个或更多阻尼材料层施用到主体部分上时，两层都可用于实现库仑阻尼或粘性阻尼或两个阻尼机制的结合。粘性阻尼材料的厚度通常在大约25微米至大约1000微米的范围内。

在本发明的一些实施例中，阻尼材料层施用到主体部分的未变表面或者在表面中形成以用于接收阻尼材料的浅凹部中。通常优选在主体表面中设置浅凹部，所述凹部定形或配置成接收并横向限制一个或多个振动阻尼材料层。设置在凹部中的插入阻尼材料可与主体的周围表面齐平或者高于主体的周围表面。在本发明的大多数实施例中，具有一直到大约1000微米且小于振动阻尼材料总厚度的深度的凹部将是合适的。在每个这种实施例中，薄金属片材设置在振动阻尼材料上，从而将其限制为与下面的表面界面接触。金属盖片材的周边超声焊接到物品金属主体的周围表面。在每个实施例中，阻尼材料层用薄金属片材全部覆盖，所述片材优选具有与物品邻近主体相同的成分。覆盖金属片材的形状使得其可以围绕其整个周边超声焊接，以捕获和限制振动阻尼层抵靠物品主体部分界面接触。在大多数实施例中，一直到大约300微米的覆盖金属片材厚度将是合适的。

在本发明的一些实施例中，振动阻尼材料可在制造主体部分时引入物品的未精加工主体部分中。在本发明的其它实施例中，先前制造的主体部分中的一些部分可适合于通过本发明方法设置和覆盖振动阻尼材料。主体部分的表面或主体部分内的层可基本上是平坦或带轮廓的。在阻尼材料层或多层已经通过覆盖金属层的超声焊接而限制在物品主体部分上或内之后，物品表面能以任何期望方式精加工，以用于物品的外观、使用和性能。

阻尼材料或多种材料的选择以及材料在物品主体中或上的位置通过试验或经验确定，以在振动制造物品中提供期望振动阻尼效果。