AT502119B1

AT502119B1 - Schwingungs- und schalldämpfer

Info

Publication number: AT502119B1
Application number: AT19452001A
Authority: AT
Original assignee: Bonatrans Group A S
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2008-07-15
Also published as: CZ292368B6; CZ20004646A3; DE10161006A1; ITMI20012646A1; CH695641A5; AT502119A1

Description

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Die Erfindung betrifft Schwingungs- und Schalldämpfer mit mehreren untereinander verbundenen Schichten, insbesondere für die Räder von Gleisfahrzeugen, an denen er mittels Schrauben, Bolzen, Nieten, Kleben oder Distanzringen befestigbar ist.

In sich bewegenden Maschinenteilen und Baugruppen entstehen Vibrationen, die weiter übertragen werden. Solche vibrierende Systeme bilden eine bestimmte Energie, die unter anderem auch als Lärm bezeichnete Schallbildung verursacht. Zur Senkung von Schwingungen und Lärm werden Schwingungs- und Schalldämpfer benutzt, die mit den vibrierenden Maschinenteilen durch Schrauben, Bolzen, Nieten, Kleben oder Distanzringe verbunden sind.

Bisher verwendete Schwingungs- und Schalldämpfer sind als Bleche bzw. als mit einer Antischwingungsmasse versehene Bleche ausgeführt. Andere Arten von Schwingungs- und Schalldämpfern sind als zwischen Blechen eingelegte Gummischichten oder als aus Metalllamellen und Plasten zusammengesetzte Segmente ausgebildet.

In der EP 0 278 248 A2 oder der EP 0 510 974 A1 sind Schwingungs- und Schalldämpfer angeführt, die als verschiedene Kombinationen von Blech und viskoelastischen Massen, eventuell durch adhäsive Schichten ergänzt, ausgebildet sind. Aus der US 4 297 154 A sind Schwingungs- und Schalldämpfer bekannt, die aus Streckmetall und einer oder zwei Elastomerschichten zusammengesetzt sind. In der CZ 285 423 B6 bzw. in der WO 95/27975 A1 sind Schwingungs- und Schalldämpfer beschrieben, bei denen die von Streckmetall und Blech gebildeten Metallschichten durch Schichten einer viskos plastischen Masse getrennt sind.

In der GB 1 137 693 A ist ein luftgekühlter Einzylindermotor mit vom Kurbelgehäuse baulich getrenntem Zylinderrohr beschrieben, bei welchem das Zylinderrohr und die Lagerbüchsen der Hauptlager der Kurbelwelle unter Zwischenschaltung von schwingungsdämpfenden Hülsen mit dem Kurbelgehäuse starr verbunden sind. Die Hülsen sind aus einem homogenen Dämpfungsmaterial oder aus einem glasfaserverstärkten, mit Lochblech- oder Drahteinlagen versehenen Kunststoff hergestellt.

In der GB 2 170 861 A ist eine Dämpfungskulisse für einen Kulissenschalldämpfer für Lüftungskanäle beschrieben, bei der eine Seite als Plattenabsorber und die andere Seite als poröser Absorber ausgebildet ist und die zwei im Luftstrom hintereinander angeordnete Dämpfungskulissen ersetzt, von denen die eine als Plattenabsorber und andere als poröser Absorber ausgebildet ist.

In der EP 1 186 760 A2 ist eine Schallschutzhaube beschrieben, bei der zur Verringerung der Dicke des Dämpfungsmateriales eine Schallabsorptionsstruktur vorgesehen ist, die ein oder mehrere übereinander angeordnete, zweilagige Absorptionselemente vorsieht, die einen von einem offenzeiligen Schaumstoff oder einer kompakten Fasermatte gebildeten, porösen Hauptkörper und eine auf dessen Vorderseite auflaminierte, perforierte Folie aus Metall oder Fasergewebe besitzen und jeweils auf einen bestimmten Schallfrequenzbereich abgestimmt sind. Bei übereinander angeordneten Absorptionselementen sind die Perforationen der Folien mit ihrem Querschnitt auf unterschiedliche Schallfrequenzbereiche abgestimmt.

Ein Nachteil der bekannten Schwingungs- und Schalldämpfer liegt darin, dass die Dämpfung nicht im ganzen Bereich der Schwingungsfrequenzen gewährleistet ist. Die Dämpfung ist hinsichtlich Schnelligkeit und Intensität nicht perfekt. Die Langzeitwärmebeständigkeit ist ungenügend, was sich auch nachteilig auf die Wirksamkeit der Schwingungs- und Schalldämpfer auswirkt. Bei großen Gleisfahrzeuggeschwindigkeiten kommt es unter dem Einfluss von hohen Fliehkräften zu Haftfestigkeitsstörungen bei einzelnen Schichten der aus mehreren Schichten zusammengesetzten Schwingungs- und Schalldämpfer. Diese Nachteile führen zu einer kürzeren Betriebsdauer und einem frühzeitigen Austausch der Schwingungs- und Schalldämpfer, wodurch die Betriebskosten der mit diesen Schwingungs- und Schalldämpfer ausgerüsteten Maschinen steigen. 3 AT 502 119 B1

Aufgabe der Erfindung ist es diese Nachteile zu beseitigen. Dies wird bei einem Schwingungsund Schalldämpfer der Eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass zumindest eine Glasfaserschicht, zumindest eine Blechschicht und mehr als eine Polymerschicht vorgesehen sind, wobei jeweils eine Polymerschicht zwischen einer Glasfaserschicht und einer Blechschicht angeordnet ist, und dass an der Außenseite des Dämpfers eine Blechschicht oder eine Polymerschicht angeordnet ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann eine Vielzahl von entlang von Geraden, Kreisbögen oder Kurven 2. Ordnung verlaufenden Schnitten in einer oder mehreren Schichten des Schwingungs- und Schalldämpfers vorgesehen sein. Anzahl und Länge dieser Schnitte sind für die einzelnen Arten der Schwingungs- und Schalldämpfer, jeweils abhängig von Form und Anwendung, verschieden und werden bei der Optimierung nach der Methode der Finiten Elemente bestimmt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann eine Vielzahl von verschieden geformten, vorzugsweise unterschiedlich großen Öffnungen in einer oder mehreren Schichten des Schwingungs- und Schalldämpfers vorgesehen sein. Anzahl, Größe und Verteilung dieser Öffnungen sind für die einzelnen Arten der Schwingungs- und Schalldämpfer, jeweils abhängig von Form und Anwendung, verschieden und werden bei der Optimierung nach der Methode der Finiten Elemente bestimmt.

Dabei können einzelne Schnitte bzw. Öffnungen in nur einer Schicht des Schwingungs- und Schalldämpfers oder in mehreren seiner Schichten oder in allen seinen Schichten angeordnet sein. Innerhalb der Gesamtdicke des Schwingungs- und Schalldämpfers können die Schnitte bzw. Öffnungen verschiedene Tiefen aufweisen.

Der erfindungsgemäße Schwingungs- und Schalldämpfer kann verschiedene Größen und Formen aufweisen, z. B. die einer Kreisplatte, eines Kreisrings oder jedwede andere Form, und gemäß den Erfordernissen modifiziert werden, die sich aus der Form des mit ihm verbundenen, schwingenden Massenkörpers ergeben.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Schwingungs- und Schalldämpfers liegt darin, dass er Schwingungen und Schall in einem breitem Band von Frequenzen dämmt. Die Kombination von Glasfasern und Polymer weist einen kleineren Dämpfungsverlustfaktor auf. Dies führt zu einer verkürzten Dämmungszeit. Die Wärmebeständigkeit unter Last ist höher. Er widersteht lange Zeit Temperaturen von bis zu 150°C, bei der üblichen Wärmebeständigkeit, und Temperaturen von bis zu 300°C, bei einer höheren Wärmebeständigkeit. Die Glasfaserschichten erhöhen nicht nur die Dämmwirkung. Sie garantieren auch eine hohe Adhäsion an den Polymerschichten. Deshalb weist der erfindungsgemäße Schwingungs- und Schalldämpfer eine hohe Tragfähigkeit auf, die seinen Einsatz bei Teilen mit hohen Drehzahlen erlauben, z. B. bei bis zu 200-350 Stundenkilometer schnellen Gleisfahrzeugen, ohne dass es bei ihm unter dem Einfluss von hohen Fliehkräften zu Haftfestigkeitsstörungen kommt. Die Kombination von Glasfaser- und Polymerschichten führt zu einer hohen Homogenität des Schwingungs- und Schalldämpfers und gewährleistet eine Minimalisierung der Restunwucht des mit einem erfindungsgemäßen Schwingungs- und Schalldämpfer versehenen Systems.

Bei einem in einer oder mehreren seiner Schichten mit Schnitten oder Öffnungen versehenen, erfindungsgemäßen Schwingungs- und Schalldämpfer kann über die Wahl der Anordnung und Ausbildung dieser Schnitte bzw. Öffnungen seine Wirksamkeit in ausgewählten Frequenzbereichen erhöht werden.

Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 - 8 verschiedene Modifikationen des Schwingungs- und Schalldämpfers im Querschnitt, Fig. 9 einen mit einer Vielzahl von kurvenförmigen Schnitten versehenen Teil eines Schwingungs- und Schalldämpfers, und Fig. 10 ein 4 AT 502 119 B1 mit einer Vielzahl von kreisförmigen Öffnungen versehenen Teil eines Schwingungs- und Schalldämpfers.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Schwingungs- und Schalldämpfers. Dieses besteht aus einer Blechschicht 1, zwei Glasfaserschichten 3 und vier Polymerschichten 2. Eine Polymerschicht 2 ist zwischen der Blechschicht 1 und einer Glasfaserschicht 3 angeordnet, eine Polymerschicht 2 ist zwischen den beiden Glasfaserschichten 3 angeordnet und zwei Polymerschichten 2 bilden die beiden äußeren Schichten des Schwingungs- und Schalldämpfers.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Schwingungs- und Schalldämpfers. Dieses besteht aus einer Blechschicht 1, einer Glasfaserschicht 3 und drei Polymerschichten 2. Eine Polymerschicht 2 ist zwischen der Blechschicht 1 und der Glasfaserschicht 3 angeordnet und zwei Polymerschichten 2 bilden die beiden äußeren Schichten des Schwingungs- und Schalldämpfers.

Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Schwingungs- und Schalldämpfers. Dieses besteht aus zwei Glasfaserschichten 3, einer Blechschicht 1 und drei Polymerschichten 2. Eine äußere Schicht des Schwingungs- und Schalldämpfers wird von der Blechschicht 1 gebildet und die andere äußere Schicht wird von einer Polymerschicht 2 gebildet. Eine Polymerschicht 2 ist zwischen der Blechschicht 1 und einer Glasfaserschicht 3 angeordnet und eine Polymerschicht 2 zwischen den beiden Glasfaserschichten 3 angeordnet.

Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel des Schwingungs- und Schalldämpfers. Dieses besteht aus einer Glasfaserschicht 3, einer Blechschicht 1 und zwei Polymerschichten 2. Eine äußere Schicht des Schwingungs- und Schalldämpfers wird von einer Polymerschicht 2 gebildet und die andere äußere Schicht wird von der Blechschicht 1 gebildet. Eine Polymerschicht 2 ist zwischen der Blechschicht 1 und der Glasfaserschicht 3 angeordnet.

Fig. 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel des Schwingungs- und Schalldämpfers. Dieses besteht aus zwei Glasfaserschichten 3, zwei Blechschichten 1 und fünf Polymerschichten 2. Die beiden äußeren Schichten des Schwingungs- und Schalldämpfers werden jeweils von einer Polymerschicht 2 gebildet. Eine Polymerschicht 2 ist zwischen einer Blechschicht 1 und einer Glasfaserschicht 3 angeordnet und eine Polymerschicht 2 ist zwischen den beiden Glasfaserschichten 3 angeordnet.

Fig. 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel des Schwingungs- und Schalldämpfers. Dieses besteht aus zwei Glasfaserschichten 3, zwei Blechschichten 1 und drei Polymerschichten 2. Die beiden äußeren Schichten des Schwingungs- und Schalldämpfers werden jeweils von einer Blechschicht 1 gebildet. Eine Polymerschicht 2 ist zwischen einer Blechschicht 1 und einer Glasfaserschicht 3 angeordnet und eine Polymerschicht 2 ist zwischen den beiden Glasfaserschichten 3 angeordnet.

Fig. 7 zeigt ein siebentes Ausführungsbeispiel des Schwingungs- und Schalldämpfers. Dieses besteht aus einer Glasfaserschicht 3, zwei Blechschichten 1 und vier Polymerschichten 2. Die beiden äußeren Schichten des Schwingungs- und Schalldämpfers werden jeweils von einer Blechschicht 1 gebildet. Die Blechschichten 1 sind von der Glasfaserschicht 3 jeweils durch eine Polymerschicht 2 getrennt.

Fig. 8 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel des Schwingungs- und Schalldämpfers. Dieses besteht aus einer Glasfaserschicht 3, zwei Blechschichten 1 und zwei Polymerschichten 2. Die beiden äußeren Schichten des Schwingungs- und Schalldämpfers werden jeweils von einer Blechschicht 1 gebildet. Die Blechschichten 1 sind von der Glasfaserschicht 3 jeweils durch eine Polymerschicht 2 getrennt.

Der erfindungsgemäße Schwingungs- und Schalldämpfer ist besonders für die Räder von Gleis-

Claims

5 AT 502 119 B1 fahrzeugen konstruiert. Er kann aber auch bei Bremsscheiben, Bolzen, Getrieberädern und bei Maschinenteilen eingesetzt werden, die eine hohe Gesamtschwingungsenergie aufweisen. Patentansprüche: 1. Schwingungs- und Schalldämpfer mit mehreren untereinander verbundenen Schichten, insbesondere für die Räder von Gleisfahrzeugen, an denen er mittels Schrauben, Bolzen, Nieten, Kleben oder Distanzringen befestigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Glasfaserschicht (3), zumindest eine Blechschicht (1) und mehr als eine Polymerschicht (2) vorgesehen sind, wobei jeweils eine Polymerschicht (2) zwischen einer Glasfaserschicht (3) und einer Blechschicht (1) angeordnet ist, und dass an der Außenseite des Dämpfers eine Blechschicht (1) oder eine Polymerschicht (2) angeordnet ist. 2. Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer oder mehreren seiner Schichten eine Vielzahl von entlang von Geraden, Kreisbögen oder Kurven 2. Ordnung verlaufenden Schnitten vorgesehen ist. 3. Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer oder mehreren seiner Schichten eine Vielzahl von verschieden geformten, vorzugsweise unterschiedlich großen Öffnungen vorgesehen ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen