DE102012210513A1 - Dämpfungselement zur Dämpfung von Schwingungen, Schallwandleranordnung mit einem Dämpfungselement sowie Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements - Google Patents

Dämpfungselement zur Dämpfung von Schwingungen, Schallwandleranordnung mit einem Dämpfungselement sowie Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements Download PDF

Info

Publication number
DE102012210513A1
DE102012210513A1 DE201210210513 DE102012210513A DE102012210513A1 DE 102012210513 A1 DE102012210513 A1 DE 102012210513A1 DE 201210210513 DE201210210513 DE 201210210513 DE 102012210513 A DE102012210513 A DE 102012210513A DE 102012210513 A1 DE102012210513 A1 DE 102012210513A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
filler particles
damping
damping element
membrane
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201210210513
Other languages
English (en)
Inventor
Kai von Garnier
Andre Gerlach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE201210210513 priority Critical patent/DE102012210513A1/de
Publication of DE102012210513A1 publication Critical patent/DE102012210513A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • 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
    • G10K11/165Particles in a matrix
    • GPHYSICS
    • 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
    • G10K11/002Devices for damping, suppressing, obstructing or conducting sound in acoustic devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521Constructional features

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Es wird erfindungsgemäß ein Dämpfungselement (130) zur Dämpfung von schwingenden Bauteilen (110) vorgeschlagen. Das Dämpfungselement umfasst ein Dämpfungsmaterial, das Füllstoffpartikel aufweist, die erfindungsgemäß als Hohlkörper ausgebildet sind. Es ist vorgesehen, dass das Dämpfungsmaterial zu einem Anteil von 1 bis 99 Volumenprozent Füllstoffpartikel aufweist. Bevorzugt ist ein Volumenanteil der Füllstoffpartikel von ca. 40 bis 60 Prozent. Durch die als Hohlkörper ausgebildeten Füllstoffpartikel wird erreicht, dass das Dämpfungselement eine definierte Anzahl, Größe und Verteilung von Hohlräumen aufweist. Dies erlaubt, die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungselements präzise und prozesssicher, also reproduzierbar, einzustellen. Vor allem für den Einsatz des Dämpfungselements in einem Schallwandler ist der Einfluss auf die Dämpfungskonstante und die Resonanzfrequenzen damit vorhersagbar. Eine spätere Anpassung bzw. Nachbearbeitung des Dämpfungselements ist nicht mehr erforderlich.

Description

  • Stand der Technik
  • Für Aufgaben der passiven Schwingungsdämpfung ist es bekannt porige Schäume einzusetzen. Diese Schäume werden in Kontakt mit schwingenden Bauteilen gebracht, nehmen Schwingung auf und setzen diese in Wärme um. Ein Beispiel für derartige Schäume ist der Werkstoff FermasilTM A-33-1 / B-33-1 der Firma Sonderhoff.
  • Wie in der DE 10 2006 011 155 A1 beschrieben ist, kann ein derartiger Silikonschaum für die Schwingungsdämpfung von Ultraschallwandlern verwendet werden, wie sie in Fahrzeugen, beispielsweise bei Park- oder Fahrassistenzsystemen zum Einsatz kommen. Der Schaum besteht aus zwei Komponenten, die gemischt werden und anschließend auf die zu dämpfenden Bauteile gegossen oder dispenst werden. Der anschließend eintretende Aushärtungsvorgang weist im Wesentlichen zwei Teilprozesse auf: Es findet eine Ausgasung statt, die in das zähflüssigen Gemisch Gashohlräume einbringt. Außerdem vernetzt sich das Silikon und bildet so einen Festkörper. Somit entsteht ein schaumartiges Dämpfungselement.
  • Das Problem derartiger Materialien mit Hohlräumen besteht darin, dass die Materialeigenschaften nach dem Aushärten insbesondere in Bezug auf die Dämpfungseigenschaften nur eine ungenügende Konstanz und Vorhersagbarkeit aufweisen. Die oben beschriebenen Prozesse der Bildung der Gashohlräume und der Festkörpervernetzung sind gegenläufig arbeitende Vorgänge. Die Anzahl, Größe und Verteilung der Gashohlräume im fertigen Dämpfungselement sind wesentlich für die Dämpfungseigenschaften. Diese Größen sind jedoch, wie die Erfahrung zeigt, starken Schwankungen unterworfen und mit üblichen Kontrollparametern wie z.B. Temperatur, Dauer der Temperatureinwirkung, oder Mischungsverhältnis der Komponenten nicht stabil einstellbar. Die entstehenden Dämpfungselemente müssen folgedessen nachbearbeitet werden um die vorgegebenen Dämpfungseigenschaften zu erzielen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es wird erfindungsgemäß ein Dämpfungselement zur Dämpfung von schwingenden Bauteilen vorgeschlagen. Das Dämpfungselement umfasst ein Dämpfungsmaterial, das Füllstoffpartikel aufweist, die erfindungsgemäß als Hohlkörper ausgebildet sind. Es ist vorgesehen, dass das Dämpfungsmaterial zu einem Anteil von 1 bis 99 Volumenprozent Füllstoffpartikel aufweist. Bevorzugt ist ein Volumenanteil der Füllstoffpartikel von ca. 40 bis 60 Prozent vorgesehen.
  • Durch die als Hohlkörper ausgebildeten Füllstoffpartikel wird erreicht, dass das Dämpfungselement eine definierte Anzahl, Größe und Verteilung von Hohlräumen aufweist. Dies erlaubt, die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungselements präzise und prozesssicher, also reproduzierbar, einzustellen. Vor allem für den Einsatz des Dämpfungselements in einem Schallwandler ist der Einfluss auf die Dämpfungskonstante und die Resonanzfrequenzen damit vorhersagbar. Eine spätere Anpassung bzw. Nachbearbeitung des Dämpfungselements ist nicht mehr erforderlich.
  • Bei den als Hohlkörper ausgebildeten Füllstoffpartikeln handelt es sich bevorzugt um Partikel, die aus einem Kunststoff wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid oder einem Hochtemperaturkunststoff, wie z.B. Polythersulfon oder Polyamidimid bestehen. Ebenfalls in Frage kommen auch Partikel aus Glas. Es können auch Mischungen von Füllstoffpartikeln aus verschiedenen Materialien verwendet werden. Die Partikel sind als Hohlkörper ausgebildet und weisen eine Wandstärke im Bereich von 1% bis 20% ihres Durchmessers auf.
  • Bevorzugt ist zumindest ein Anteil der Füllstoffpartikel kugelförmig oder ellipsoid oder tropfenförmig ausgebildet sind. Alternativ können die Füllstoffpartikel auch eine polyedrische oder unregelmäßige Form aufweisen. Es ist ebenfalls möglich eine Mischung aus unterschiedlich geformten Partikeln zu verwenden. Vor allem bei kugelförmigen, ellipsoiden Partikeln kann die Verteilung, Größe und Form der zwischen den Partikeln gebildeten Hohlräume in vorteilhafter Weise vorhergesagt und eingestellt werden.
  • Um vorteilhafte Dämpfungseigenschaften des Dämpfungselements zu erzielen werden bevorzugt Füllstoffpartikel mit einem mittleren Durchmesser in einem Bereich von 20 bis 500 µm eingesetzt. Es können auch gezielt Füllstoffpartikel unterschiedlicher Größenklassen gemischt werden, um eine gewünschte Verteilung und der Hohlräume in Verbindung mit einer gewünschten Dichte des Dämpfungselements zu erzielen. Bevorzugt weist das Dämpfungselement dabei einen ersten Anteil von Füllstoffpartikeln einer ersten Größenklasse einen zweiten Anteil von Füllstoffpartikeln einer zweiten Größenklasse auf. Es liegt selbstverständlich auch im Rahmen der Erfindung drei oder mehr verschiedene Größenklassen zu verwenden.
  • So wird beispielsweise durch den Einsatz einer Mischung von großen und kleinen Füllstoffpartikeln ein hoher Füllungsgrad bei einer geringen Dichte erzielt. Durch diese Maßnahme wird der Kontaktflächeninhalt der Füllstoffpartikel untereinander vergrößert wodurch wiederum eine höhere Dämpfung erzielt wird. Die Verwendung von verschiedenen Größenklassen ist daher für Anwendungen bei denen Dämpfungselemente mit besonders hohen Dämpfungskonstanten benötigt werden, besonders vorteilhaft.
  • Dabei ist es vorteilhaft, wenn der mittlere Durchmesser der Füllstoffpartikel deutlich kleiner als die erwartete Wellenlänge der zu dämpfenden Schwingungswelle und deutlich kleiner als die räumlichen Abmessungen des Dämpfungselements gewählt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass am Dämpfungsvorgang lokal immer mehrere Füllstoffpartikel beteiligt sind und durch die damit verbundenen Mittelungsprozesse der Dämpfungswert einen genau definierten Wert mit einer kleinen Schwankungsbreite aufweist.
  • Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Dämpfungselements werden die Füllstoffpartikel einem härtbaren Basismaterial, beispielsweise einem Klebstoff, beigemischt. Dadurch entsteht eine Paste, die in eine entsprechende Form dispenst oder gegossen werden kann. Bei der Form kann es sich auch um das zu dämpfende Bauteil selbst handeln, wobei die Paste direkt an die gewünschte Stelle aufgebracht werden kann. Nach dem Aushärten des Basismaterials liegt ein erfindungsgemäßes Dämpfungselement vor. Die Größe der Gas-Hohlräume in dem Dämpfungselement ist durch die Größe der Füllstoffpartikel definiert. Der Anteil und die Verteilung der Gas-Hohlräume ergeben sich durch das Mischungsverhältnis und durch den Mischungsprozess der Füllstoffpartikel in dem Basismaterial.
  • Bei dem Basismaterial kann es sich insbesondere um einen UV-härtbaren Klebstoff handeln, so dass der Aushärtevorgang in vorteilhafter Weise mittels eines UV-Belichtungskopfes durchgeführt werden kann, wodurch sich Startzeitpunkt und Dauer des Härtungsvorgangs steuern lassen.
  • Gemäß der Erfindung ist weiterhin eine Schallwandleranordnung vorgesehen, die ein Dämpfungselement, das wie beschrieben ausgebildet ist, umfasst. Derartige Schallwandleranordnungen werden insbesondere als Ultraschallwandler bei Fahrzeugen zur Messung von Entfernungen eingesetzt, beispielsweise bei Fahrerassistenzsystemen oder Parkassistenzsystemen.
  • Eine derartige Schallwandleranordnung umfasst üblicherweise ein Gehäuse (als Resonanzkörper) mit einem Membranelement und ein an dem Membranelement angeordnetes Wandlerelement, beispielsweise ein Piezoelement zur Erzeugung und Detektion von Schallwellen. Da eine derartige Schallwandleranordnung sowohl zum Aussenden las auch zum Empfangen von Schallwellen eingerichtet ist, muss die Membran zwischen Sende- und Empfangsvorgang effektiv und in vorhersehbarer Weise gedämpft werden. Erfindungsgemäß ist dazu mindestens ein Dämpfungselement vorgesehen, das in berührendem Kontakt mit dem Membranelement angeordnet ist und das ein Dämpfungsmaterial umfasst, das als Hohlkörper ausgebildete Füllstoffpartikel aufweist.
  • Das Gehäuse der Schallwandleranordnung kann beispielsweise topfartig mit einer als Membran ausgebildeten Bodenfläche und einer umlaufenden Seitenfläche ausgebildet sein, wobei das Wandlerelement bevorzugt auf der Innenfläche der Membran angeordnet ist. Das Dämpfungselement umschließt das Wandlerelement zumindest teilweise.
  • Besonders bevorzugt ist eine Anordnung, bei der das Dämpfungselement den Raum im Inneren des Gehäuses zumindest teilweise ausfüllt. Dabei kann das Dämpfungselement beispielsweise als eine dünne Schicht auf der Membran ausgebildet sein.
  • Alternativ ist eine Schallwandleranordnung möglich, bei der das Gehäuse zumindest teilweise in das Dämpfungselement eingebettet ist. Dabei wird eine großflächige Dämpfung des gesamten schwingenden Gehäuses erzielt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schallwandleranordnung nach einer ersten Ausführung der Erfindung.
  • 2 zeigt eine erfindungsgemäße Schallwandleranordnung nach einer zweiten Ausführung der Erfindung.
  • 3 zeigt eine erfindungsgemäße Schallwandleranordnung nach einer dritten Ausführung der Erfindung.
  • 4 zeigt eine erfindungsgemäße Schallwandleranordnung nach einer vierten Ausführung der Erfindung.
  • 5 zeigt schematisch eine vergrößerte Darstellung eines erfindungsgemäßen Dämpfungselements mit Füllstoffpartikeln einer einzigen Größenklasse.
  • 6 zeigt schematisch eine vergrößerte Darstellung eines erfindungsgemäßen Dämpfungselements mit Füllstoffpartikeln zweier verschiedener Größenklassen.
  • 7 zeigt schematisch eine vergrößerte Darstellung eines erfindungsgemäßen Dämpfungselements mit ellipsoidförmigen Füllstoffpartikeln.
  • Ausführungen der Erfindung
  • 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Schallwandleranordnung 100 nach einer ersten Ausführung der Erfindung. Die Schallwandleranordnung 100 weist ein Gehäuse 110 auf, das beispielsweise aus Aluminium gefertigt ist. Das Gehäuse 110 umfasst eine Bodenfläche 140, die als Membran 104 ausgebildet ist, sowie eine umlaufende Seitenfläche 112. Das Gehäuse ist demnach im Wesentlichen topfförmig aufgebaut. Auf der Innenfläche der Membran 104 ist ein Wandlerelement 120, das beispielsweise als piezoelektrisches Element ausgebildet ist, angeordnet bzw. befestigt. Das Wandlerelement 120 ist geeignet, bei entsprechender Anregung durch eine elektronische Ansteuerung (nicht dargestellt) die Membran 104 zu Schwingungen anzuregen, so dass die Membran 104 Schallwellen, insbesondere Ultraschallwellen, aussendet. Eingehende Schallwellen können wiederrum Schwingungen der Membran anregen, die in dem Wandlerelement 120 über den piezoelektrischen Effekt Spannungssignale verursachen. Die Schallwandleranordnung 100 kann damit sowohl als Sender als auch als Empfänger für Schallwellen dienen und beispielsweise zur Entfernungsmessung und Objekterkennung in einem Fahrzeug eingesetzt werden, indem Schallwellen ausgesendet und an einem Objekt reflektierte Schallwellen empfangen werden, wobei in bekannter Weise beispielsweise aus der Laufzeit des reflektierten Schallsignals eine Entfernung zu dem Objekt bestimmt werden kann.
  • Damit die Schwingung der Membran 104 nach einem Sendevorgang möglichst schnell gedämpft wird und die Schallwandleranordnung 100 somit schon kurze Zeit nach dem Senden bereit für das Empfangen von Schallwellen ist, ist ein Dämpfungselement 103 vorgesehen, das das topfartige Gehäuse 110 zu einem Anteil füllt und dabei das Wandlerelement 120 einschließt. Das Dämpfungselement 130 ist erfindungsgemäß aus einem Dämpfungsmaterial ausgebildet, das Füllstoffpartikel aufweist, die als Hohlkörper ausgebildet sind. Dadurch weist das Dämpfungselement 130 genau definierte Dämpfungseigenschaften auf.
  • Das Dämpfungselement 130 wird in das Gehäuse eingebracht, indem zunächst einem Klebstoff Füllstoffpartikel im Volumenverhältnis von ca. 50% beigemengt werden. Die Füllstoffpartikel sind als Hohlkugeln ausgebildet und bestehen in diesem Beispiel aus Glas oder alternativ aus einem Polymer. Die Auswahl des Klebstoffes hängt von der Wahl des Materials der Füllstoffpartikel ab. Es werden demnach jeweils passende Material-Kleber-Paarungen ausgewählt. Die Füllstoffpartikel weisen beispielsweise einen mittleren Durchmesser von ca. 100 µm auf mit einer Schwankungsbreite im Durchmesser von ca. 12% auf.
  • Es entsteht eine pastöse Masse, die in das topfartige Gehäuse 110 eingefüllt wird. Der Klebstoff härtet aus und es entsteht das erfindungsgemäße Dämpfungselement 130, dessen Dämpfungseigenschaften im Wesentlichen durch die Füllstoffpartikel, genauergesagt, die von den Füllstoffpartikeln gebildeten Hohlräumen, bestimmt werden. In diesem Beispiel ist die Dicke 138 des Dämpfungselements gering im Vergleich zur Höhe 118 des Gehäuses 110. Beispielsweise kann das Dämpfungselement 130 auch als dünne Schicht ausgebildet sein, die die Membran 104 und das Wandlerelement 130 bedeckt. Dadurch wird erzielt, dass das Dämpfungselement selbst im relevanten Frequenzbereich, in dem die Schallwandleranordnung 100 betrieben wird keine Resonanz besitzt, die Dämpfung wird demnach auf alle Schwingungsfrequenzen gleichmäßig verteilt sein.
  • 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schallwandleranordnung 200. Die Schallwandleranordnung 200 weist ein Gehäuse 110 auf, das dem in 1 gezeigten Gehäuse entspricht. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In diesem Beispiel ist ein Dämpfungselement 230 vorgesehen, das erfindungsgemäß aus einem Dämpfungsmaterial ausgebildet ist, das Füllstoffpartikel aufweist, die als Hohlkörper ausgebildet sind. Das Dämpfungselement 230 füllt das Gehäuse 110 in diesem Beispiel vollständig aus. Damit wird eine insgesamt sehr hohe Dämpfung erzielt. In dem in 2 dargestellten Fall, dass ein großes Volumen des Dämpfungselements 230 vorgesehen ist, können in den Dämpfungselement 230 Resonanzen auftreten. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, das Dämpfungselement 230 mit einem Dämpfungsmaterial mit Füllstoffpartikeln unterschiedlicher Größenklassen zu vorzusehen, da dadurch eine breitbandige Dämpfung erzielt werden kann. Denkbar ist auch durch eine geeignete Wahl der Größenklassen, gezielt verschiedene Resonanzen einzustellen, um gezielt bestimmte Frequenzen zu dämpfen.
  • 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schallwandleranordnung 300. Die Schallwandleranordnung 300 weist ein Gehäuse 110 auf, das dem in 1 gezeigten Gehäuse entspricht. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In diesem Beispiel ist ein Dämpfungselement 330 vorgesehen, das erfindungsgemäß aus einem Dämpfungsmaterial ausgebildet ist, das Füllstoffpartikel aufweist, die als Hohlkörper ausgebildet sind. Das Dämpfungselement 330 ist hierbei nicht in Berührkontakt mit der Membran 104 angeordnet, sondern bedeckt lediglich die freiliegende Oberfläche des Wandlerelements 120. Das Dämpfungselement 330 umschließt als das Wandlerelement 120 nur teilweise. Diese Ausführung ist besonders für Anwendungen geeignet, in denen die Dämpfung lokal begrenzt wirksam sein soll und das Dämpfungsvermögen dieses begrenzten Volumens ausreichend ist.
  • 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schallwandleranordnung 400. Die Schallwandleranordnung 400 weist ein Gehäuse 110 auf, das dem in 1 gezeigten Gehäuse entspricht. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In diesem Beispiel ist ein Dämpfungselement 430 vorgesehen, das erfindungsgemäß aus einem Dämpfungsmaterial ausgebildet ist, das Füllstoffpartikel aufweist, die als Hohlkörper ausgebildet sind. Die Schallwandleranordnung ist in diesem Beispiel derart ausgebildet, dass das Gehäuse 110 in ein Dämpfungselement 430 eingebettet ist, so dass sowohl das Innere des Gehäuses 110, als auch das die umlaufende Seitenfläche 112 umgebende Volumen mit Dämpfungsmaterial ausgefüllt ist. Lediglich die nach außen weisende Stirnfläche 142 der Membran 104 ist frei von Dämpfungsmaterial, so dass Schallwellen in diese Richtung ungedämpft abgestrahlt werden.
  • Durch diese Anordnung wird eine besonders effektive Dämpfung der Schallwandleranordnung 400 erzielt. Wie bereits im Zusammenhang mit 2 beschrieben, müssen aufgrund des großen Volumens des Dämpfungselements 430, im Dämpfungselement 430 auftretende Resonanzen berücksichtigt werden. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, das Dämpfungselement 430 mit einem Dämpfungsmaterial mit Füllstoffpartikeln unterschiedlicher Größenklassen zu vorzusehen, um gezielt bestimmte Frequenzen zu dämpfen.
  • 5 zeigt schematisch einen vergrößerten Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Dämpfungselements 540. Das Dämpfungselement 540 umfasst ein ausgehärtetes Basismaterial 550, beispielsweise einen Klebstoff, der beispielsweise Epoxydharze, Polyesterharze, Polyurethanharz, Vinylesterharz, Polymere und/oder Co-Polymere enthalten kann. Beigemischt sind Füllstoffpartikel 560, die in diesem Beispiel als Hohlkugeln 565 ausgebildet sind. Die Füllstoffpartikel 560 gehören in diesem Beispiel einer einzigen Größenklasse an. Das bedeutet dass der mittlere Durchmesser der Füllstoffpartikel 560 innerhalb einer gewissen statistischen Schwankungsbreite übereinstimmt. Die Schwankungsbreite ist durch den Herstellungsprozess der Füllstoffpartikel bedingt. Die Füllstoffpartikel haben in diesem Beispiel einen mittleren Durchmesser von ca. 100 µm. Damit sind die Füllstoffpartikel wesentlich kleiner als die üblichen Wellenlängen der zu dämpfenden Schwingung. Dadurch wird sichergestellt, dass an einem Dämpfungsvorgang lokal immer mehrere Füllstoffpartikel beteiligt sind Der Volumenanteil der Füllstoffpartikel beträgt in diesem Beispiel ca. 50%.
  • 6 zeigt schematisch einen vergrößerten Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Dämpfungselements 640. Im Unterschied zur 5 sind hier hohlkugelförmige Füllstoffpartikel 660, 670 zweier verschiedener Größenklassen einem Basismaterial 650 beigemengt. Durch die Verwendung von Partikeln 660, 670 zweier unterschiedlicher Größenklassen ergibt sich ein insgesamt höherer Füllgrad des Dämpfungselements 640. Weiterhin lassen sich die Dämpfungseigenschaften durch eine Variation der Anteile der verschiedenen Größenklassen sowie eine Variation der relativen und absoluten mittleren Durchmesser erhalten. So weisen in diesem Beispiel die Füllstoffpartikel 660 der ersten Größenklasse einen mittleren Durchmesser von ca. 100 µm auf, die Füllstoffpartikel 670 der zweiten Größenklasse weisen einen deutlich kleineren mittleren Durchmesser von ca. 50 µm auf. Das Verhältnis der Anzahl der Füllstoffpartikel 660 der ersten Größenklasse und der Anzahl der Füllstoffpartikel 670 der zweiten Größenklasse beträgt ca. 2:1. Der Volumenanteil der Füllstoffpartikel beträgt in diesem Beispiel ca. 60%. Diese Kombination von Werten ist lediglich als mögliches Beispiel zu verstehen. Auch jede andere Kombination ist denkbar und liegt im Rahmen der Erfindung. Zum Beispiel, ist es auch möglich, ein Gemisch von Füllstoffpartikel mit drei oder mehr verschiedenen Größenklassen einzusetzen. Auch die Kombination verschiedener Materialien oder verschiedener Formen von Füllstoffpartikeln ist denkbar. Wesentlich ist, dass durch die verschiedenen beschriebenen Stellgrößen möglich ist, die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungsmaterials eines erfindungsgemäßen Dämpfungselements gezielt zu beeinflussen und reproduzierbar herzustellen.
  • Die Verteilung der Füllstoffpartikel 560, 660, 670 im jeweiligen Dämpfungselement 540, 640 wird durch die verwendeten Materialen und den Mischungsvorgang bestimmt. Auch der Aushärtevorgang, insbesondere die Dauer und Temperatur haben Einfluss auf die Zusammensetzung des fertigen Dämpfungselements 540, 640. So lassen sich auch Dämpfungselemente erzeugen, die einen Gradienten im Volumenanteil der Füllstoffpartikel aufweisen, beispielsweise indem Füllstoffpartikel mit einer hohen Dichte verwendet werden, die im Verlauf des Aushärtevorgangs durch Einwirkung der Gravitation langsam zu Boden sinken.
  • In 7 ist schematisch ein vergrößerter Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Dämpfungselements 740 dargestellt. Im Unterschied zu den in den 5 und 6 dargestellten Ausführungen ist der Füllgrad hier so hoch gewählt, dass eine dichte Packung der Füllstoffpartikel 760 entsteht, wobei jeder der Füllstoffpartikel 760 ein oder mehrere benachbarte Füllstoffpartikel berührt. Es ist nur so viel Basismaterial 750 verwendet, dass sich eine dünne Schicht auf der jeweiligen Oberfläche der Füllstoffpartikel 760 bildet. Als Basismaterial wird hierbei ein Klebstoff verwendet, beispielsweise ein UV-härtender Klebstoff. Die Füllstoffpartikel 760 sind als hohle Ellipsoide 765 ausgebildet und gehören einer Größenklasse an.
  • Beim Aushärten bleibt die Klebstoffschicht 750 auf der Oberfläche der Füllstoffpartikel 760 erhalten. Somit entsteht ein Verbund aus Klebstoff und Füllstoffpartikeln, der in im Wesentlichen regelmäßigen Abständen Hohlräume 780 aufweist, die ebenfalls zur Schwingungsdämpfung beitragen. So wird in besonders materialsparender Weise ein erfindungsgemäßes Dämpfungselement 740 dargestellt. Ein derartiges Dämpfungselement kann selbstverständlich auch andersartig geformte Füllstoffpartikel aufweisen, etwa kugelförmige oder polyedrische Partikel.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006011155 A1 [0002]

Claims (14)

  1. Dämpfungselement (130, 230, 330, 430, 540, 640, 740) zur Dämpfung von schwingenden Bauteilen (110), wobei das Dämpfungselement (130, 230, 330, 430, 540, 640, 740) ein Dämpfungsmaterial umfasst dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmaterial als Hohlkörper ausgebildete Füllstoffpartikel (560, 660, 670) aufweist.
  2. Dämpfungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmaterial zu einem Anteil von 10 bis 90 Volumenprozent, insbesondere 40 bis 60 Volumenprozent, Füllstoffpartikel (560, 660, 670, 760) aufweist.
  3. Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffpartikel (560, 660, 670, 760) mindestens eines der folgenden Materialien aufweisen: Polyethylen, Polypropylen, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid, Hochtemperaturkunststoff, Glas.
  4. Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anteil der Füllstoffpartikel (560, 660, 670) kugelförmig (565) oder ellipsoid (765) oder tropfenförmig ausgebildet sind.
  5. Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anteil der Füllstoffpartikel eine polyedrische oder unregelmäßige Form aufweisen.
  6. Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffpartikel (560, 660, 670) einen mittleren Durchmesser in einem Bereich von 20 bis 500 µm aufweisen.
  7. Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Anteil der Füllstoffpartikel (660) einer ersten Größenklasse zugeordnet ist und ein zweiter Anteil der Füllstoffpartikel (670) einer zweiten Größenklasse zugeordnet ist.
  8. Dämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmaterial wenigstens eines der folgenden Materialen aufweist: Silikon, Klebstoff, insbsondere UV-härtbarer Klebstoff, Epoxydharz, Polyesterharz, Polyurethanharz, Vinylesterharz.
  9. Schallwandleranordnung (100, 200, 300, 400), insbesondere für ein Fahrzeug, umfassend – ein Gehäuse (110) mit einem Membranelement (104), – ein an dem Membranelement (104) angeordnetes Wandlerelement (120), zur Erzeugung und Detektion von Schallwellen, – mindestens ein Dämpfungselement (130, 230, 330, 430, 540, 640) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das in berührendem Kontakt mit dem Membranelement (104) und/oder der Wandlerelement (120) angeordnet ist.
  10. Schallwandleranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (102) topfartig mit einer als Membran (104) ausgebildeten Bodenfläche (140) und einer umlaufenden Seitenfläche (112) ausgebildet ist, wobei das Wandlerelement (120) auf der Innenfläche der Membran (104) angeordnet ist und das Dämpfungselement (130, 230, 330, 430) das Wandlerelement (120) zumindest teilweise umschließt.
  11. Schallwandleranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (130, 230, 430) derart angeordnet ist, dass es den Raum im Inneren des Gehäuses (110) zumindest teilweise ausfüllt.
  12. Schallwandleranordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (110) zumindest teilweise in das Dämpfungselement (430) eingebettet ist.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements (130, 230, 330, 430, 540, 640) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit folgenden Verfahrensschritten: – Mischen von Füllstoffpartikeln (560, 660, 670, 760) mit einem härtbaren Basismaterial (550, 650, 750), wodurch eine Paste entsteht, – Füllen oder Dispensen der Paste in eine Form, – Aushärten der Paste.
  14. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Basismaterial (550, 650, 750) als UV-härtbarer Klebstoff ausgebildet ist und das Aushärten mittels eines UV-Belichtungskopfes durchgeführt wird.
DE201210210513 2012-06-21 2012-06-21 Dämpfungselement zur Dämpfung von Schwingungen, Schallwandleranordnung mit einem Dämpfungselement sowie Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements Withdrawn DE102012210513A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210210513 DE102012210513A1 (de) 2012-06-21 2012-06-21 Dämpfungselement zur Dämpfung von Schwingungen, Schallwandleranordnung mit einem Dämpfungselement sowie Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210210513 DE102012210513A1 (de) 2012-06-21 2012-06-21 Dämpfungselement zur Dämpfung von Schwingungen, Schallwandleranordnung mit einem Dämpfungselement sowie Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012210513A1 true DE102012210513A1 (de) 2013-12-24

Family

ID=49713733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201210210513 Withdrawn DE102012210513A1 (de) 2012-06-21 2012-06-21 Dämpfungselement zur Dämpfung von Schwingungen, Schallwandleranordnung mit einem Dämpfungselement sowie Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012210513A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018101865A1 (en) * 2016-11-30 2018-06-07 Saab Ab Sonar with damping structure
DE102021203028A1 (de) 2021-03-26 2022-09-29 Eichler Geschäftsführung GmbH Schwingungsdämpfer und Schwingungsdämpfungssystem
US11686831B2 (en) * 2016-11-30 2023-06-27 Saab Ab Sonar device with holder

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1400610A (en) * 1972-12-09 1975-07-16 Nat Res Corp Energy absorning compositions
DE3440747A1 (de) * 1984-11-08 1986-05-07 Honeywell-Elac-Nautik Gmbh, 2300 Kiel Akustischer daemmkoerper, insbesondere fuer unterwasser-schallanlagen
DE9306444U1 (de) * 1993-04-29 1993-08-19 Vega Grieshaber Gmbh & Co, 77709 Wolfach Vorrichtung zum Messen des Pegelstands einer Flüssigkeit in einem Behälter
DE69403737T2 (de) * 1993-07-06 1997-10-30 Dow Corning Toray Silicone Organosiloxan-Zusammensetzung und Herstellungsverfahren
DE102006011155A1 (de) 2006-03-10 2007-09-13 Robert Bosch Gmbh Ultraschallsensor
EP1961786A1 (de) * 2005-12-13 2008-08-27 Kaneka Corporation Härtbare zusammensetzung für dämpfungsmaterial und dämpfungsmaterial
DE102008055126A1 (de) * 2008-12-23 2010-07-01 Robert Bosch Gmbh Ultraschallwandler zum Einsatz in einem fluiden Medium
DE102010029283A1 (de) * 2010-05-25 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Ultraschallwandler zum Einsatz in einem fluiden Medium
DE102010062593A1 (de) * 2010-12-08 2012-06-14 Robert Bosch Gmbh Ultraschallsensor mit einer Dämpfungseinrichtung und Verwendung desselben

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1400610A (en) * 1972-12-09 1975-07-16 Nat Res Corp Energy absorning compositions
DE3440747A1 (de) * 1984-11-08 1986-05-07 Honeywell-Elac-Nautik Gmbh, 2300 Kiel Akustischer daemmkoerper, insbesondere fuer unterwasser-schallanlagen
DE9306444U1 (de) * 1993-04-29 1993-08-19 Vega Grieshaber Gmbh & Co, 77709 Wolfach Vorrichtung zum Messen des Pegelstands einer Flüssigkeit in einem Behälter
DE69403737T2 (de) * 1993-07-06 1997-10-30 Dow Corning Toray Silicone Organosiloxan-Zusammensetzung und Herstellungsverfahren
EP1961786A1 (de) * 2005-12-13 2008-08-27 Kaneka Corporation Härtbare zusammensetzung für dämpfungsmaterial und dämpfungsmaterial
DE102006011155A1 (de) 2006-03-10 2007-09-13 Robert Bosch Gmbh Ultraschallsensor
DE102008055126A1 (de) * 2008-12-23 2010-07-01 Robert Bosch Gmbh Ultraschallwandler zum Einsatz in einem fluiden Medium
DE102010029283A1 (de) * 2010-05-25 2011-12-01 Robert Bosch Gmbh Ultraschallwandler zum Einsatz in einem fluiden Medium
DE102010062593A1 (de) * 2010-12-08 2012-06-14 Robert Bosch Gmbh Ultraschallsensor mit einer Dämpfungseinrichtung und Verwendung desselben

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018101865A1 (en) * 2016-11-30 2018-06-07 Saab Ab Sonar with damping structure
EP3548921A4 (de) * 2016-11-30 2020-08-05 Saab Ab Sonar mit dämpfungsstruktur
US11635503B2 (en) * 2016-11-30 2023-04-25 Saab Ab Sonar with damping structure
US11686831B2 (en) * 2016-11-30 2023-06-27 Saab Ab Sonar device with holder
DE102021203028A1 (de) 2021-03-26 2022-09-29 Eichler Geschäftsführung GmbH Schwingungsdämpfer und Schwingungsdämpfungssystem

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2577236B1 (de) Ultraschallwandler zum einsatz in einem fluiden medium
DE102008055123B3 (de) Ultraschallwandler zum Einsatz in einem fluiden Medium
EP2082258B1 (de) Ultraschallwandler
WO2016113241A1 (de) Schalldämpfendes bzw. schallabsorbierendes verbundmaterial
DE102009055661A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
DE102012210513A1 (de) Dämpfungselement zur Dämpfung von Schwingungen, Schallwandleranordnung mit einem Dämpfungselement sowie Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements
EP3010654A1 (de) Umfeldsensiereinrichtung mit ultraschallwandler, und kraftfahrzeug mit einer derartigen umfeldsensiereinrichtung
DE102012103753A1 (de) Überwachung eines Herstellungsprozesses
DE102010025194A1 (de) Ultraschallwandler, Anordnung eines Ultraschallsensors in einem Kunststoffbauteil eines Kraftfahrzeugs und Herstellung der Anordnung
EP3020038B1 (de) Schallwandleranordnung
DE102010018993A1 (de) Ultraschallsensor, zugehöriges Herstellungsverfahren und Umfelderkennungssystem
DE102012210522A1 (de) Dämpfungselement zur Dämpfung von Schwingungen, Schallwandleranordnung mit einem Dämpfungselement sowie Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements
WO2018224325A1 (de) Ultraschallsensor
EP3600698A1 (de) Schallwandler, mit in schwingfähige membran integriertem piezokeramischem wandlerelement
EP2463854B1 (de) Ultraschallsensor mit einer Dämpfungseinrichtung und Verwendung desselben
DE102012104227A1 (de) Ultraschallwandler
WO2019101434A1 (de) Anordnung für ein kraftfahrzeug mit einem ultraschallsensor und mit einem dämpfungselement, welches armierungselemente aufweist sowie vorrichtung
DE4140040A1 (de) Ultraschall-daempfungsmaterial
DE4325398C1 (de) Schallwandler mit einer chemisch beständigen Anpaßschicht und Verfahren zur Herstellung einer solchen Anpaßschicht
WO2020030535A1 (de) Ultraschallwandler mit resonanzraum
WO2019057375A1 (de) Schallwandler
EP3600697B1 (de) Schallwandler, mit in schwingfähige membran integriertem wandlerelement mit elektrisch aktivem polymer
DE102022002274A1 (de) Verfahren und Sensoren zur Überwachung der Härtung von Füllstoff-Edukten in Faser-Verbund-Werkstoffen
DE102016112262A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Faserverbundbauteils
DE102018205527A1 (de) Schallwandler

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination