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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen an Gleisschienen, die zur Führung von Schienenfahrzeugen, wie Zügen, U-Bahnen oder Straßenbahnen dienen, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Das Befahren von Schienen durch Schienenfahrzeuge ist häufig mit der Erzeugung von Schwingungen der Schiene verbunden, die teilweise zu einer nicht unerheblichen Schallabstrahlung führen. Insbesondere in langgezogenen Kurven, wie sie häufig an Einfahrten in Ortschaften auftreten, ergeben sich aufgrund dieser Schwingungen häufig störende Geräusche, die gerade in Ortschaften unerwünscht sind.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung, die darauf abzielt, diese Schwingungen zu dämpfen, ist aus der
DE 43 22 468 A1 bekannt. Einen ähnlichen Stand der Technik beschreibt auch die
DE 37 22 439 A1 .
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Ein weiteres Schwingungsdämpfungssystem ist aus der
DE 602 00 701 T2 bekannt. Hierbei sind die Schienen auf einer Trägheitsplatte montiert, die auf einem schwingungsdämpfenden Bett ruht, das einen elastischen Teppich umfasst, der mit durchgehenden Aussparungen versehen ist. In einige der Aussparungen sind Klötze aus einem elastischen Material eingefügt, wodurch die Steifigkeit des schwingungsdämpfenden Betts reguliert werden kann. Dieses Schwingungsdämpfungssystem kann im Prinzip nur bei neuen Gleisanlagen eingesetzt werden, da es als Nachrüstlösung einen viel zu großen Aufwand erforderlich macht.
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Die
DE 32 42 915 C2 beschreibt eine elastische Schienenunterlage für Schienenfahrzeuge, bei welcher die Schiene auf einer mittels Gummiplatten elastisch gelagerten Schienentragplatte angebracht sind. Auch diese Lösung ist mit einem sehr hohen Aufwand verbunden und daher für Nachrüstlösungen nicht und für neue Gleisanlagen nur bedingt geeignet.
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Aus der
DE 10 2004 039 706 B3 ist ein plattenförmiges Element zur akustischen und thermischen Abschirmung bekannt, welches wenigstens eine Schicht aus einem gewalzten Metall- oder Kunststoffgewebe mit Kett- und Schussdrähten aufweist, wobei das Metall- oder Kunststoffgewebe Poren umfasst und die Kett- und Schussdrähte an ihren Berührungspunkten nicht versintert sind.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen an Gleisschienen zu schaffen, welche eine einfache Konstruktion aufweist, die insbesondere auch als Nachrüstlösung an bereits bestehenden Schienenanlagen eingesetzt werden kann und die eine wirkungsvolle Dämpfung der Schwingungen von Gleisschienen ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Das erfindungsgemäße, aus Kunststoff bestehende Schwingungsdämpfungselement sorgt zusammen mit dem an demselben angebrachten plattenförmigen Element für eine gegenüber bekannten Lösungen erheblich verbesserte Schwingungsdämpfung, da der erfindungsgemäße Aufbau in der Lage ist, die durch das Befahren der Schienen mit Schienenfahrzeugen entstehenden Schwingungen sehr viel besser zu dämpfen. Dadurch wird die von solchen Schienen beim Befahren mit einem Gleisfahrzeug erzeugte Schallentwicklung erheblich reduziert, was insbesondere bei in bewohnten Gebieten verlegten Schienen sehr vorteilhaft ist.
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Die Verwendung eines Gewebes mit Kettdrähten und Schussdrähten weist gegenüber den alternativen Lösungen des mikroperforierten Blechs oder des mit Schlitzen versehenen Streckmetallblechs den Vorteil auf, dass an den Berührungspunkten zwischen den Kettdrähten und den Schussdrähten eine Reibung entsteht, welche durch Energieumwandlung die Dämpfung zusätzlich erhöht. Darüber hinaus kann ein solches Gewebe gleichermaßen schnell und kostengünstig hergestellt werden, so dass diese Lösung insbesondere auch für die Massenfertigung sehr gut geeignet ist. Des weiteren können für ein Gewebe sehr dünne Drähte verwendet werden, wodurch entsprechend dünne und flexible Gewebe gebildet werden können.
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In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das plattenförmige Element mittels Vergießen mit dem Schwingungsdämpfungselement verbunden ist. Auf diese Weise wird zum einen eine sehr einfache Verbindung des plattenförmigen Elements mit dem Schwingungsdämpfungselement erreicht, zum anderen führt dies jedoch auch zu einer erheblichen Versteifung des Schwingungsdämpfungselements, insbesondere im Bereich dessen der Schiene abgewandten Oberfläche, wodurch die Dämpfung desselben stark erhöht wird, was wiederum zu einer geringeren Schallabstrahlung der Schiene führt, an der das Schwingungsdämpfungselementangebracht ist. Durch das Vergießen des plattenförmigen Elements mit dem Material des Schwingungsdämpfungselements, was bereits bei der Herstellung des Schwingungsdämpfungselements erfolgen kann, werden die Poren des plattenförmigen Elements verschlossen und dieses verklammert sich mit dem Schwingungsdämpfungselement. Die Schwingungsdämpfung wird bei dieser Ausführungsform also durch das Schwingungsdämpfungselement selbst, das innerhalb desselben angeordnete, das Schwingungsdämpfungselement versteifende plattenförmige Element sowie durch das sich in den Poren des plattenförmigen Elements befindliche Material des Schwingungsdämpfungselements erreicht.
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Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass das plattenförmige Element mittels einer Klebeschicht mit dem Schwingungsdämpfungselement verbunden ist. Diese Lösung hat einen ähnlichen Effekt wie das oben beschriebene Vergießen, nämlich eine erheblich verbesserte Dämpfung der Schwingungen der Schiene, es wird jedoch ein anderes Verfahren zur Verbindung dieser beiden Bauteile eingesetzt, wobei durch die Wahl des Materials der Klebeschicht auch Einfluss auf die Schwingungsdämpfungswirkung genommen werden kann.
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Um eine besonders gute Verbindung des Schwingungsdämpfungselements mit der Schiene zu erreichen, kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass an der der Schiene zugewandten Seite des Schwingungsdämpfungselements eine Folie angeordnet ist. Eine derartige Folie verbessert durch das Ausgleichen der Unebenheiten der Schiene die Anlage des Schwingungsdämpfungselements an derselben erheblich, wodurch auch die schalldämpfenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung stark verbessert werden, da die Schwingungen somit vollständig über die Folie an das Schwingungsdämpfungselement und damit auch an das plattenförmige Element übertragen werden.
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Wenn zusätzlich vorgesehen ist, dass die Folie einerseits mit der Schiene und andererseits mit dem Schwingungsdämpfungselement verklebt ist, so ist eine besonders einfache Art und Weise der Anbringung des Schwingungsdämpfungselements an der jeweiligen Schiene gegeben.
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Es hat sich herausgestellt, dass besonders gute Ergebnisse hinsichtlich der Schwingungsdämpfung erreicht werden können, wenn das Schwingungsdämpfungselement zumindest zu seinem überwiegenden Teil aus Polypropylen besteht.
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Des weiteren kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Schwingungsdämpfungselement eine Dicke von 15 bis 30 mm aufweist. Da die Dicke des aus Kunststoff bestehenden Schwingungsdämpfungselements quadratisch in die zu erreichende Schwingungsdämpfung eingeht, sollte die Dicke desselben besonders sorgfältig ausgewählt werden.
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Die gesamte Schwingungsdämpfungseinrichtung kann sehr einfach an der Schiene angebracht werden, wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, dass das Schwingungsdämpfungselement und das plattenförmige Element mittels eines Halteelements an der Schiene gehalten sind. Mit einem derartigen Halteelement lässt sich besonders gut eine Nachrüstlösung realisieren, also eine Lösung, bei welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung an bereits bestehenden Schiene angebracht wird.
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Mit dem erfindungsgemäßen Halteelement lassen sich das Schwingungsdämpfungselement und das plattenförmige Element besonders gut an der Schiene anbringen, wenn das Halteelement eine Federeinrichtung aufweist oder aus einem Material mit federnden Eigenschaften besteht, um eine sowohl zur Schwingungsdämpfung als auch zum Anpressen dienende Kraft auf das Schwingungsdämpfungselement und das plattenförmige Element auszuüben. Auf diese Weise wird außerdem die Anlage des Schwingungsdämpfungselements an der Schiene und des plattenförmigen Elements an dem Schwingungsdämpfungselement erheblich verbessert.
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Es hat sich des weiteren erwiesen, dass eine besonders gute Schwingungs- und damit auch Schalldämpfung erreicht werden kann, wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mehrere Lagen des plattenförmigen Elements benachbart zueinander angeordnet sind.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
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1 eine Draufsicht auf ein Schienenpaar mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer sehr schematischen Darstellung;
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2 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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3 eine Draufsicht auf das plattenförmige Element in seiner Ausführung als Gewebe mit Kettdrähten und Schussdrähten;
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4 eine erste Ausführungsform der Verbindung des plattenförmige Elements mit dem Schwingungsdämpfungselement; und
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5 eine zweite Ausführungsform der Verbindung des plattenförmige Elements mit dem Schwingungsdämpfungselement.
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1 zeigt eine Draufsicht auf ein Gleisschienenpaar 1, das zwei parallel zueinander verlaufende Gleisschienen bzw. Schienen 1a, 1b aufweist und in an sich bekannter Weise auf mehreren Schwellen 2 angebracht ist. Prinzipiell kann die Länge des Gleisschienenpaars 1 beliebig sein, im vorliegenden Fall ist jedoch nur ein kurzer Ausschnitt desselben dargestellt. Das Gleisschienenpaar 1 bzw. die Schienen 1a, 1b desselben dienen zur Führung von Schienenfahrzeugen, wie Zügen, U-Bahnen, Straßenbahnen und dergleichen, die jedoch nicht dargestellt sind.
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Zur Dämpfung von Schwingungen an dem Gleisschienenpaar 1 ist eine in 1 nur schematisch angedeutete Vorrichtung 3 vorgesehen, die über eine bestimmte Länge des Gleisschienenpaars 1 verläuft. Über die Länge des Gleisschienenpaars 1 können mehrere der Vorrichtungen 3 vorgesehen sein und es ist auch möglich, die Länge der Vorrichtung 3 entlang des Gleisschienenpaars 1 zu variieren. Des weiteren ist es auch möglich, die Vorrichtung 3 nur an einer der beiden Schienen 1a, 1b anzubringen oder, wie dargestellt, an beiden Schienen 1a, 1b. Des weiteren kann sich die Vorrichtung 3 sowohl innerhalb als auch außerhalb der Schienen 1a, 1b befinden, wobei durch eine größere Anzahl an Vorrichtungen 3 deren Wirkung erhöht wird.
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In der perspektivischen Ansicht gemäß 2 ist der Aufbau der Vorrichtung 3 zur Dämpfung von Schwingungen an dem Gleisschienenpaar 1 bzw. an einer der Gleisschienen des Gleisschienenpaars 1 detaillierter dargestellt. Die Vorrichtung 3 weist eine an einer der Schienen 1a, 1b, im vorliegenden Fall an der Schiene 1a, angebrachte Schwingungsdämpfungseinrichtung 4 auf, welche ein im vorliegenden Fall aus Kunststoff bestehendes Schwingungsdämpfungselement 5 aufweist, das zumindest mittelbar mit der Schiene 1a verbunden ist. Das Schwingungsdämpfungselement 5 besteht im vorliegenden Fall zumindest zu seinem überwiegenden Teil aus Polypropylen und weist eine Dicke von 15 bis 30 mm auf. Dieses Material und die angegebene Dicke haben sich als besonders vorteilhaft bei der Dämpfung der beim Befahren des Gleisschienenpaars 1 mit einem Schienenfahrzeug auftretenden Schwingungen erwiesen. Um die Dichte und somit die Masse des Schwingungsdämpfungselements 5 zu erhöhen, kann dem Grundmaterial desselben beispielsweise Gesteinsmehl, Metallpulver oder ähnliche Materialien beigemischt werden. Vorzugsweise geschieht dies bei bzw. vor der Herstellung desselben, welche zum Beispiel durch Spritzgießen, Stranggießen oder ein ähnliches Verfahren durchgeführt werden kann. Eine auf diese Weise erhöhte Masse führt zu einer besseren Schwingungsdämpfung durch das Schwingungsdämpfungselement 5.
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Zwischen dem Schwingungsdämpfungselement 5 und der Schiene 1a ist im vorliegenden Fall eine Folie 6 angeordnet, welche die an derartigen Schienen zwangsläufig vorhandenen Unebenheiten ausgleicht. Die Folie 6 kann beispielsweise aus Gummi oder einem gummiartigen Material bestehen und ist vorzugsweise mittels Verkleben einerseits mit der Schiene 1a und andererseits mit dem Schwingungsdämpfungselement 5 verbunden. Prinzipiell sind selbstverständlich auch andere Möglichkeiten zur Verbindung der Folie 6 mit der Schiene 1a einerseits und mit dem Schwingungsdämpfungselement 5 andererseits denkbar, das Verkleben hat sich jedoch als besonders einfach herausgestellt und führt zu einer guten Verbindung.
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In einer nicht dargestellten Ausführungsform des Schwingungsdämpfungselements 5 wäre es auch möglich, dasselbe an seiner der Schiene 1a zugewandten Seite aus einem weicheren Material auszuführen als an seiner der Schiene 1a abgewandten Seite, wodurch auch ohne das Vorhandensein der Folie 6 ein Ausgleich der Unebenheiten der Schiene 1a erreicht werden kann. Es könnte dabei sogar vorgesehen sein, das Schwingungsdämpfungselement 5 durch ein entsprechendes Fertigungsverfahren in einem Vorgang herzustellen.
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Aus 2 geht des weiteren hervor, dass auf der der Schiene 1a abgewandten Seite des Schwingungsdämpfungselements 5 ein plattenförmiges Element 7 angebracht ist, welches, wie nachfolgend näher beschrieben, zu einer erheblichen Verbesserung der Schwingungs- und Schalldämpfung der Schalldämpfungseinrichtung 4 beiträgt und daher auch als plattenförmiges Schwingungs- und Schalldämpfungselement bezeichnet werden kann. Das plattenförmige Element 7 und das Schwingungsdämpfungselement 5 sind im vorliegenden Fall mit einem nur sehr schematisch dargestellten Halteelement 8 an der Schiene 1a gehalten. Hierbei kann das Halteelement 8 eine nicht dargestellte Federeinrichtung aufweisen oder aus einem Material mit federnden Eigenschaften bestehen, beispielsweise aus Federstahl, sodass durch das Halteelement 8 eine hohe Dämpf- und Haltekraft auf das plattenförmige Element 7 und damit auch auf das Schwingungsdämpfungselement 5 ausgeübt wird, um diese beiden Bauteile mit einer ausreichenden Kraft auf die Schiene 1a des Gleisschienenpaars 1 zu drücken. Zusätzlich wird auf diese Weise auch das plattenförmige Element 7 an das Schwingungsdämpfungselement 5 gepresst. Das Halteelement 8 kann dabei auch zur Einstellung einer bestimmten Dämpfungskraft bzw. zur Dämpfung bestimmter Schwingungsfrequenzen der Schiene 1a abgestimmt werden, wozu die Festigkeit, das Material, die Länge und/oder andere Eigenschaften des Halteelements 8 verändert werden können. Obwohl das Halteelement 8 für eine Nachrüstlösung besonders gut geeignet ist, können bei der Neuverlegung des Gleisschienenpaars 1 das Schwingungsdämpfungselement 5 und das plattenförmige Element 7 auch in die Schienen 1a und/oder 1b integriert werden.
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Zusätzlich ist es auch denkbar, das plattenförmige Element 7 mit dem Schwingungsdämpfungselement 5 zu verkleben oder, wie nachfolgend detaillierter erläutert, das plattenförmige Element 7 in das Schwingungsdämpfungselement 5 einzugießen, wobei in beiden Fällen das Halteelement 8 eine zusätzliche Absicherung bietet. Das Halteelement 8 greift bei der dargestellten Ausführungsform in eine in dem Schwingungsdämpfungselement 5 vorhandene und sich durch die Anpassung des plattenförmigen Elements 7 an die Oberfläche des Schwingungsdämpfungselements 5 in dem plattenförmigen Element 7 fortsetzende Nut 9 ein, um für eine sichere Halterung zu sorgen.
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In 3 ist eine Ausführungsform des plattenförmigen Elements 7 im Detail dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass das plattenförmige Element 7 als Gewebe 10 mit Kettfäden bzw. Kettdrähten 11 und Schussfäden bzw. Schussdrähten 12 und sich zwischen den Kettdrähten 11 und den Schussdrähten 12 befindlichen Poren 13 ausgebildet ist. Hierbei verlaufen die Schussdrähte 12 im Wesentlichen senkrecht zu den Kettdrähten 11, wobei zwischen den Kettdrähten 11 und den Schussdrähten 12 Reibstellen 14 gebildet werden, an denen sich die Kettdrähte 11 und die Schussdrähte 12 berühren. Diese Reibstellen 14 erzeugen eine zusätzliche Schwingungsdämpfung. Die Kettdrähte 11 und die Schussdrähte 12 können an ihren Berührungspunkten versintert oder nicht versintert sein.
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Das Gewebe 10 kann durch ein Webverfahren hergestellt werden, indem die Kettdrähte 11 mit den Schussdrähten 12 verwebt werden, wobei im Prinzip sämtliche bekannten Webverfahren eingesetzt werden können. Hierbei können die Kettdrähte 11 mit den Schussdrähten 12 dicht oder auch mit Abstand voneinander gewebt sein. Um die Dicke des Gewebes 10 und insbesondere um die Größe der Poren 13 zu verringern, könnte das Gewebe 10 gewalzt werden, wobei auch durch Aufbringen einer Presskraft in einem Gesenk ein ähnliches Ergebnis erzielt werden kann. Durch dieses Verringern der Dicke des Gewebes 10 und der Poren 13 kann die Porosität des Gewebes 10 eingestellt werden, wodurch sich der Dämpfungsfaktor des plattenförmigen Elements 7 einstellen lässt. Durch das Walzen dringen die Schussdrähte 12 in die Kettdrähte 11 ein, so dass es zu einer Verformung der Kettdrähte 11 und der Schussdrähte 12 kommt. Des weiteren wird auf diese Weise die Steifigkeit des gesamten Gewebes 10 und auch die Reibung zwischen den Kettdrähten 11 und den Schussdrähten 12 erhöht. Im vorliegenden Fall handelt es sich jedoch um eine nicht gewalztes Gewebe 10, welches das plattenförmige Element 7 bildet.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Kettdrähte 11 und die Schussdrähte 12 im wesentlichen denselben Durchmesser auf, d. h. es ergeben sich maximale Unterschiede von 0,01–0,05 mm zwischen denselben. Gegebenenfalls können die Kettdrähte 11 und die Schussdrähte 12 auch stark voneinander abweichende Durchmesser aufweisen.
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Alternativ zu der Ausführungsform als das Gewebe 10 könnte das plattenförmige Element 7 auch als mikroperforiertes Blech oder als mit Schlitzen versehenes Streckmetallblech ausgebildet sein.
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In 4 ist eine erste Ausführungsform der Verbindung des plattenförmige Elements 7 mit dem Schwingungsdämpfungselement 5 dargestellt. Dabei ist das plattenförmige Element 7 mittels Vergießen mit dem Schwingungsdämpfungselement 5 verbunden. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass bei der oben kurz angesprochenen Herstellung des Schwingungsdämpfungselements 5 das plattenförmige Element 7 in die entsprechende Gießform eingelegt und mit dem Material des Schwingungsdämpfungselements 5 umgossen wird. Das Material des Schwingungsdämpfungselements 5 dringt dabei in die Poren 13 des Gewebes 10 ein. Dadurch deformiert die durch die Schwingungen der Schiene 1a erzeugte Kraft zusätzlich zu den Kettdrähten 11 und den Schussdrähten 12 auch das in den Poren 13 des Gewebes 10 enthaltene Material des Schwingungsdämpfungselements 5, das in der Art einer Feder wirkt, was zu einer weiteren, erheblichen Verbesserung der Schwingungsdämpfung durch die Schwingungsdämpfungseinrichtung 4 führt.
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5 zeigt eine alternative Ausführungsform der Verbindung des plattenförmigen Elements 7 mit dem Schwingungsdämpfungselement 5. Dabei ist das plattenförmige Element 7 mittels einer Klebeschicht 15 mit dem Schwingungsdämpfungselement 5 verbunden. Zum einen stellt die Klebeschicht 15 auf diese Weise die Verbindung des plattenförmigen Elements 7 mit dem Schwingungsdämpfungselement 5 her, zum anderen dringt, ähnlich zu der unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen Ausführungsform, das Material der Klebeschicht 15 in die Poren 13 des Gewebes 10 ein und erzeugt eine zusätzliche Schwingungsdämpfung, die durch die Wahl des Materials der Klebeschicht 15 beeinflusst werden kann. Zur Verbindung des plattenförmigen Elements 7 mit dem Schwingungsdämpfungselement 5 mittels der Klebeschicht 15 wird vorzugsweise zunächst die Klebeschicht 15 auf das Schwingungsdämpfungselement 5 aufgebracht und anschließend das plattenförmige Element 7 vorzugsweise so tief in die Klebeschicht 15 eingepresst, dass sich das plattenförmige Element 7 vollständig innerhalb der Klebeschicht 15 befindet.
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In den vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jeweils lediglich eine Lage des plattenförmigen Elements 7 dargestellt. Es wäre jedoch auch möglich, mehrere Lagen des plattenförmigen Elements 7 benachbart zueinander anzuordnen, um eine höhere Dämpfungswirkung zu erhalten. Da sich die gesamte Vorrichtung 3 im Freien befindet, ist es aus Korrosionsschutzgründen zu bevorzugen, wenn das plattenförmige Element 7 aus Edelstahl besteht. Im oben beschriebenen Fall des Eingießens des plattenförmigen Elements 7 in das Schwingungsdämpfungselement 5 können auch verzinkter oder aluminierter Stahl oder andere geeignete Materialien für das plattenförmige Element 7 verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4322468 A1 [0003]
- DE 3722439 A1 [0003]
- DE 60200701 T2 [0004]
- DE 3242915 C2 [0005]
- DE 102004039706 B3 [0006]
