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Körperschalldämpfer
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Die Erfindung betrifft einen Körperschaildämpfer mit einem Wellenleiter,
der mittels. einer diesen zumindest teilweise.umgebenden Dämpfungsmasse reflexionsfrei
abgeschlossen ist und der mit einem zu.bedämpEenden Körper kraftschlüssig verbindbar
ist.
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Ein derartiger Wellenleiter.ist beispielsweise aus der DE-OS 22 29
420 bekannt, bei welchem Körperschallschwingungen in einen hornteilförmigen Wellenleiter
eingeleitet und an dessen freien, sich verjüngenden Ende durch eine Dämpfungsmasse
absorbiert werden Ein anderer Rdrperschalldämpfer ist aus der DE-OS 28 35 020 bekannt,
bei dem mehrere Resonanzzungen als Wellenleiter dienen, wobei die Schwingungen der
Zungen durch Zwischenlagen aus einem Dämpfungsstoff gedämpft werden.
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Es istAufgabe der Erfindung, den Wirkungsgrad derartiger Kdrperschalldämpfer
durch eine bessere Ausnützung der Dämpfungsmasse zu erhöhen. Diese Aufgabe gelingt
erfindungsgemäß durch einen nach den Patentansprüchen ausgebildeten Körper schalldämpfer.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei der Ausbreitung
von Körperschallschwingungen in einem homogenen Wellenleiter die Punkte mit maximaler
Auslenkungsdifferenz den Abstand einer halben Wellenlänge haben,. im Hörbereich
kann die Wellenlänge bei Körperschallschwingungen einige cm betragen. Unmittelbar
benachbarte Punkte des Wellenleiters besitzen daher nur eine geringe Auslenkungsdifferenz,
d.h., benachbarte Punkte bewegen sich relativ zueinander nur wenig, so daß die lokale
Verformung der Dämpfungsmasse ebenfalls nur gering ist.
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Bei mathematischer Formulierung kann die Relativbewegung im Wellenleiter
und der umgebenden Dämpfungsmasse durch den örtlichen Gradienten der Auslenkungsfunktion
beschrieben werden.
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In einem homogenen Medium ist dieser umgekehrt proportional zur Wellenlänge
und damit im Hörbereich vergleichsweise klein.
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Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen lokalen Steifigkeitsverringerungen,
z.B. durch einen Einschnitt oder eine Einkerbung, macht die Auslenkungsfunttion
einen Sprung, so daß der Gradient an dieser Stelle groß ist. Die Dämpfungsmasse'
wird daher wesentlich stärker verformt und daher besser zur Dämpfung ausgenutzt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgeväßen Kdrperschalldämpfers
k6EnenS den Unteransprüchen bzw. den nachfolgend beschriebenen Figuren entnommen
werden Es zeigen. in teilweise schematischer Darstellung: Fig. 1 einen flächenhaften
Körperschalldämpfer mit linienförmiger Befestigung, Fig. 2 einen flächenhaften Körperschalidämpfer
mit punktförmiger Befestigung; Fig. 3 einen kreisscheibenförmigen Körperschalldämpfer
mit radialen und konzentrischen Steif igkeitsverringerungen; Fig. 4 einen kreisscheibenförmigen
Körperschalldämpfer mit spiralförmiger Steifigkeitsverringerung; Fig. 5 einen Querschnitt.
durch einen Körperschalldämpfer mit einem Wellenleiter; Fig. 6 einen Querschnitt
durch einen Körperschalldämpfer mit zwei übereinander angeordneten Wellenleitern;
Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Körperschalldämpfer mit mehreren übereinander
angeordneten Wellenleitern, welche in einem Gehäuse mit einer flüssigen Dämpfungsmasse
angeordnet sind.
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Der in Fig. 1 dargestellte Körperschalldämpfer 1 weist einen flächenhaften
Wellenleiter 2 aus einem hartelastischen Material, z.B. Stahl, auf, welcher längs
einer Befestigungslinie 3 mit einem nicht dargestellten, zu bedämpfenden Körper
kraftschlüssig verbindbar ist. Der Wellenleiter ist durch Einschnitte oder Einkerbungen
4.1 bis. 4.4 und 5.1 bis 5.4 in nebeneinanderliegende Bereiche 2.1 bis 2.5 bzw 2.6
bis 2,10 unterteilt Die Einschnitte bzw. Einkerbungen 4.1 bis 4.4 bzw. 5.1 bis 5.4
gehen von der äußeren Umrandung des Wellenleiters 2 aus und verlaufen schräg nach
innen in Richtung auf die Befestigungslinie 3, vor der sie in einem gewissen Abstand
enden. Die einzelnen Bereiche 2.1 bis 2.10 werden durch parallel zur Befestigungslinie
3 verlaufende Linien 2.1.1, 2,1.2,. 2,1,3 .** von den Rändern her wechselweise so
eingeschnitten bzw. eingekerbt, daß ein zick-zack-förmiger, labyrinthartiger Verlauf
des Wellenleiters innerhalb der Bereiche 2.1 bis 2.10 entsteht.
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Körperschallschwingungen, welche über die Befestigungslinie 3 senkrecht.oder
parallel zur Plattenebene in den Wellenleiter eingekoppelt werden, stoßen auf die
obengenannten Steifigkeitsverringerungen, durch welche sie in ihrer Laufrichtung
ständig abgelenkt werden. Diese physikalisch schwer- zu beschreibenden Ablenkvorgänge
fuhren dazu, daß die an eine Steifigkeitsverringerung angrenzenden Bereiche des
Wellenleiters sich ständig relativ zueinander bewegen.
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Der Wellenleiter' 2 ist nun zumindest'einseitig und zumindest im Bereich
der erwähnten Steifigkeitsverringerungen mit einer Dämpfungsmasse aus viskoelastischem
Material beschichtet. Die hohen Relativbewegungen des Wellenleiters im Bereich der
Steifigkeitsverringerungen führen zu einer entsprechend kräftigen Verformung der
Dämpfungsmasse und damit zu einer hohen Dämpfung, so daß die einmal über die Befestigungslinie
3 eingekoppelten Schwingungen in dem Körperschalldämpfer nahezu vollständig absorbiert
werden.
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Aus dem oben beschriebenen Sachverhalt wird ersichtLich, daß die Dämpfungswirkung
des Körperschalldämpfers in erheblichem Maße von der Gesamtlänge aller Steif igkeitsverringerungen
bestimmt wird.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten flächenhaften Kdrperschalldäztipfer
6 erfolgt die Befestigung. des Wellenleiters 7 an einem zu bedämpfenden Körper punktförmig
eben die Befestigungsstelle 8.
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In diesem Fall laufen die eingekoppelten Körperschallschwingungen
radial vom Punkt 8 aus nach außen und treffen auf erste, im wesentlichen senkrecht
zur Laufrichtung angeordnete Steifigkeitsverringerungen 9.1, 10.1, 11.1 und 12.1p
von denen sie dann durch weitere Steifigkeitsverringerungen 9.2,. 10¢2, 11.2 und
12.2 usw. in vier labyrinthartig unterteilte Sektoren 9,10,11 und 12.
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geleitet werden Der Wellenleiter 6 ist wie bei dem in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel zumindest einseitig und zumindest im Bereich der Steifigkeitsverringerungen
mit einer D&mpfungsmasse beschichtet. Die Dämpfung von Körperschallwellen geschieht
in gleicherWeise wie bei dem in Fig. 1 beschriebenen Ausftihrungsbeisp iel.
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Fig. 3 zeigt einen kreisscheibenförmigen Körperschaildämpfer 13, dessen
Wellenleiter-14 durch radial verlaufende Steif igkeitsverringerungen 15.1 bis 15.4
in Sektoren 14.1 bis 14.4 unterteilt wird. Die einzelnen Sektoren sind durch im
wesentlichen konzentrisch verlaufende Steifigkeitsverringerungen 16.1, 16.2, labyrinthartig
eingeschnitten. Eine derartige Scheibe kann entweder punktförmig am Befestigungspunkt
17 oder linienförmig an einem Innenradius 18 (gestrichelt dargestellt) oder Außenradius
19 mit dem zu bedämpfenden Körper kraftschlüssig verbunden werden.
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Die Belegung der Dämpfungsmasse und die dämpfende Wirkung geschieht.
in der vorbeschriebenen Art und Weise. Ein derartiger Körper schalldämpfer kann
vorteilhafterweise an Laufrädern aus Metall, wie z.B. Schienenräder, Zahnräder u.
dgl. zur Anwendung kommen.
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Der in Fig. 4 dargestellte Körperschaildämpfer 19 weist einen kreisscheibenförmigen
Wellenleiter 2Q auf, der durch eine spiralförmige Steifigkeitsverringerung 21 zu
einem spiralförmiqen Wellenleiter umgestaltet wird. Die Ankopplung des Wellenleiters
an den zu bedämpfenden Körper kann, ähnlich wie in Fig. 3, entweder über einen Befestigungspunkt
22, einen (gestrichelt dargestellten) inneren. Radius 2.3 oder an einem(ebenfalls
gestrichelt dargestellten) äußeren Radius 24 kraftschlüssig verbunden werden.
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Die Belegung der Dämpfungsmasse, die körperschaildämpfende Wirkung,
sowie die Anwendungsmöglichkeiten entsprechen dem vorbeschriebenen AusftibrungsbeispieLo
Die Fig 5. bis 7 zeigen Querschnitte durch Körperschalldämpfer, deren. Wellenleiter
beispielsweise nach Art der Fig. 1 bis 4 ausgebildet sein können Der in Fig. 5 dargestellte
Rörperschalldämpfer weist einen flächenhaften Wellenleiter 25 auf, der einseitig
vollständig mit.
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einer Dämpfungsmasse 26 aus einem viskoelastischen Material bedeckt
ist. Die Ankopplung an den zu bedämpfenden Körper geschFet auf der der Dämpfungsmasse
26 gegenüberliegenden Seite des Wellenleiters an einem.punkt- oder linienförmigen
Teil 27 aus einem Körperschallschwingungen möglichst widerstandsfrei weiterleitenden
Material. Eine derartige Befestigung muß insbesondere dann vorgesehen sein, wenn
der Wellenleiter 25 beidseitig mit der Dämpfungsmasse beschichtet ist. Bei dem in
Fig. 6 dargestellten Körperschalldämpfer sind zwei. flächenhafte Wellenleiter 28
und 29 über ein Distanzstück 30 kraftschlüssig miteinander verbundes Die Einleitung
von Körperschallschwingungen geschieht über ein Befestigungsstück 31. Zwischen den
Wellenleitern 28 und 29 befindet sich eine Dämpfungsmasse 32. Relativbewegungen
der Wellenleiter, welche zu einer Verformung der Dämpfungsmasse führen, treten somit
nicht nur an-der Grenze zu einem Wellenleiter, sondern auch zwischen beiden Wellenleitern
auf.
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Das in Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel gleicht im Aufbau der
Wellenleiter-und der Ankopplung im wesentlichen dem in Fig. 6 dargestellten und
beschriebenen Beispiel, jedoch sind hier mehrere Wellenleiter 33, 34, 35, 36 ..
übereinander angeordnet und durch entsprechende Distanzstcke 37,38,39, .. miteinander
verbunden. Diese Distanzstücke bilden zusammen mit einem Ankopplungsstück 40 eine
gemeinsame Basis, durch welche die einzelnen Wellenleiter kraftschlüssig angeregt
werden. Das so gebildete Wellenleiterpaket ist von einem Behälter 41 hermetisch
umschlossen, welcher eine Dämpfungsmasse, die in diesem Fall flüssig sein kann,
enthält.
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Es sei noch bemerkt, daß bei dem erfindungsgemäßen RdrperschaLldärnpfer
immer dann auf eine gesonderte Dämpfungsmasse verzichtet werden kann, wenn der Einsatz
in einer Flüssigkeit erfolgt, z.B.
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Zahnräder in einem ölgeschmierten Getriebe u. dgl Es sei.weiterhin
noch bemerkt, daß die erfindungsgemaß vorgesehenen Maßnahmen auch an bekannten Körperschaildämpfern
zur Anwendung kommen können. Bei einem hornteilförmigen Wellenleiter würde beispielsweise
der reflexlonsfreie Abschluß erleichtert werden, so daß dadurch die Hornteillänge
verkürzt werden kann. Bei einem Resonanzabsorber kann der wirksame Frequenzbereich
erweitert werden.
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