DE3119499A1 - Koerperschalldaempfer - Google Patents

Koerperschalldaempfer

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    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/162Selection of materials
    • G10K11/168Plural layers of different materials, e.g. sandwiches

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Description

  • Körperschalldämpfer
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Bei mathematischer Formulierung kann die Relativbewegung im Wellenleiter und der umgebenden Dämpfungsmasse durch den örtlichen Gradienten der Auslenkungsfunktion beschrieben werden.
  • In einem homogenen Medium ist dieser umgekehrt proportional zur Wellenlänge und damit im Hörbereich vergleichsweise klein.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Aus dem oben beschriebenen Sachverhalt wird ersichtLich, daß die Dämpfungswirkung des Körperschalldämpfers in erheblichem Maße von der Gesamtlänge aller Steif igkeitsverringerungen bestimmt wird.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Leerseite

Claims (12)

  1. Körperschalidämpfer PATENTANSPRUCHE Körperschalidämpfer mit einem Wellenleiter, der mittels einer diesen zumindest teilweise umgebenden Dämpfungsmasse reflexionsfrei abgeschlossen ist und der mit einem zu bedämpfenden Körper kraftschlüssig verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet , a) daß der Wellenleiter (2,7,14,20) lokale Steif igkeitsver-* ringerungen/ zur Erzeugung hoher, durch Körperschallschwingungen verursachter Relativbewegungen zwischen den an die Steifigkeitsverringerungen angrenzenden Bereichen aufweist und, b) daß die Dämpfungsmasse (26,32) zumindest im Bereich der Steifigkeitsverringerungen angeordnet ist.
  2. * (2.1.1, 2.1.2, ...; 9.1, 9.2, ...; 16.1, 16.2, ...; 21) 2. Rörperschalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Steifigkeitsverringerungen linienförmig ausgebildet sind.
  3. 3. Körperschalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daB die Steifigkeitsverringerungen durch Einschnitte in das Wellenleitermaterial gebildet werden.
  4. 4. Körperschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Steifigkeitsserringerungen im wesentlichen senkrecht zu den lokalen Laufrichtungen der Kör»erschallschwingungen innerhalb des Wellenleiters angeordnet sind.
  5. 5. Körperschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die an eine Steifigkeitsverringerung angrenzenden Bereiche des Wellenleiters verschiedene Wellengeschwindigkeiten aufweisen.
  6. 6. Körperschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Wellenleiter flächenhaft ausgebildet ist.
  7. 7 Körperschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, g e: k e n n z e i c h n e t durch zwei oder mehrere flächenhaft ausgebildete und übereinander angeordnete Wellenleiter*, welche über die Dämpfungsmasse miteinander verbunden sind..
  8. * (28,29; 33 bis 36) -8. Körper schalldämpfer nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Steifigkeitsverringerungen der einzelnen Wellenleiter deckungsgleich übereinander angeordnet sind (Fig. 6 und 7).
  9. 9. Körperschalldampfer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Wellenleiter mit dem zu bedämpfenden Körper über eine gemeinsame Basis*zur Einkopplung von Körperschallschwingungen verbindbar sind * (30,31; 37 bis 40)
  10. 10. Körperschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9~ dadurch g e k e n n z e i c h n e. t , daß die Kopplungsstelle*zur kraftschlüssigen Verbindung des Wellenleiters mit dem zu bedämpfenden Körper punkt-, linienförmig oder flächenhaft. ausgebildet ist.
    * (27,31)
  11. 11. Körperschalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welcher als schalldämmender Schirm ausgebildet ist.
  12. 12. Körperschalldämpfer nach Anspruch 11, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Schirm lediglich über die Kopplungsstelle zur Einleitung von Körper schallschwingungen mit dem zu bedämpfenden Körper verbunden ist.
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