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Die Erfindung betrifft eine Körperschalldämpfungsanordnung, insbesondere eine Trittschalldämpfungsanordnung. Die Trittschalldämpfungsanordnung kann Bestandteil eines Bodenaufbaus sein.
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Dämpfungen und Dämmungen für Trittschall sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie dienen dazu, Körperschallausbreitung in einem Boden beim Begehen des Bodens zu mindern. Hierfür wird eine Dämmschicht oder Dämpfungsschicht unterhalb eines begehbaren Bodenbelags angeordnet, um die Schalleinkopplung und/oder die Trittschallausbreitung zu mindern. Solche Trittschalldämpfungslagen bestehen beispielsweise aus Mineralwolle, Polystyrol-Hartschaum oder Polyurethan-Hartschaum. Auch aus natürlichen Materialien, wie Holzfasern oder Kork hergestellte Dämpfungslagen sind bekannt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, eine Trittschalldämpfungsanordnung zu schaffen, die eine verbesserte Körperschalldämmung aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Körperschalldämpfungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Eine solche Trittschalldämpfungsanordnung kann in einer Bodenanordnung beim Aufbau eines Bodens, insbesondere eines Bodens als Bestandteil eines Gebäudes, verwendet werden.
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Die erfindungsgemäße Körperschalldämpfungsanordnung, vorzugsweise Trittschalldämpfungsanordnung, hat eine Dämpfungslage. Die Dämpfungslage kann einschichtig oder mehrschichtig sein. Vorzugsweise kann die Dämpfungslage aus wenigstens einer Dämpfungsplatte und/oder wenigstens einer Dämpfungsmatte aufgebaut werden. Mehrere Dämpfungsplatten und/oder Dämpfungsmatten können horizontal unter Bildung eines Stoßes in einer ersten Raumrichtung und in einer zweiten Raumrichtung nebeneinander angeordnet sein. Bei mehrschichtigen Dämpfungslagen können auch mehrere Dämpfungsmatten und/oder Dämpfungsplatten in einer dritten Raumrichtung übereinander angeordnet sein.
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In der vorliegenden Anmeldung sind die erste Raumrichtung und die zweite Raumrichtung rechtwinklig zueinander ausgerichtet und beispielsweise im Wesentlichen horizontal, wenn die Dämpfungslage als Bestandteil eines Bodenaufbaus verwendet wird. Die dritte Raumrichtung erstreckt sich rechtwinklig zur ersten und zur zweiten Raumrichtung und beispielsweise im Wesentlichen vertikal.
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Die Dämpfungslage hat mehrere Aussparungen. Die Aussparungen sind in der dritten Raumrichtung vorzugsweise nach oben und nach unten hin offen. Sie können das Dämpfungsmaterial der Dämpfungslage optional vollständig durchsetzen.
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In der ersten Raumrichtung und der zweiten Raumrichtung sind die Aussparungen mit Abstand zueinander angeordnet. Der Abstand zwischen zwei Aussparungen der ersten Raumrichtung und/oder der zweiten Raumrichtung kann jeweils konstant sein, so dass eine matrixförmige Anordnung entsteht. Mehrere sich in der ersten Raumrichtung erstreckende Reihen von Aussparungen können jedoch auch jeweils einen anderen Abstand zwischen den Aussparungen aufweisen. Zusätzlich oder alternativ können mehrere Spalten, in denen die Aussparungen in der zweiten Raumrichtung angeordnet sind, jeweils einen anderen Abstand zwischen den Aussparungen aufweisen. Die Abstände können in verschiedenen Reihen und/oder verschiedenen Spalten unterschiedliche Beträge aufweisen, wobei die Abstände innerhalb einer Reihe und/oder die Abstände innerhalb einer Spalte konstant sein können. Es ist auch möglich, die Aussparungen beliebig statistisch verteilt in der ersten Raumrichtung und/oder der zweiten Raumrichtung anzuordnen.
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In jeder Aussparung ist eine geschlossene Tilgerkammer gebildet oder angeordnet. Jede Tilgerkammer kann teilweise oder vollständig durch einen Bestandteil der Dämpfungslage begrenzt sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Tilgerkammer teilweise oder vollständig als Hohlkörper ausgebildet sein, der in der betreffenden Aussparung angeordnet und an der Dämpfungslage befestigt ist, beispielsweise an einer oder mehreren Stellen am Rand der Tilgerkammer innerhalb der Aussparung. In diesem Fall kann der Hohlkörper aus einem anderen Material bestehen als die Dämpfungslage.
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Vorzugsweise ist die Tilgerkammer in der dritten Raumrichtung betrachtet im Wesentlichen mittig zwischen einer Oberseite der Dämpfungslage und einer Unterseite der Dämpfungslage angeordnet.
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Jede Tilgerkammer ist mit einem Füllmaterial zumindest teilweise befüllt. Das Füllmaterial enthält eine Mehrzahl von einzelnen Füllelementen. Die Füllelemente sind nicht zu einem starren Körper miteinander verbunden, sondern relativ zueinander bewegbar innerhalb der Tilgerkammer angeordnet, beispielsweise wenn die Tilgerkammer durch Einwirkung einer äußeren Kraft beschleunigt und/oder verformt wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Füllmaterial auch ein Fluid, insbesondere eine nicht gasförmiges Fluid, beispielsweise ein Gel oder anderes pastöses Material aufweisen.
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Das Füllmaterial kann Partikel und/oder Fasern und/oder beliebiges Schüttgut aus wenigstens einer Art von Füllelementen aufweisen. Das Schüttraumvolumen der Füllelemente kann vorzugsweise um einen vorgegebenen Anteil kleiner sein als das Innenvolumen der Tilgerkammer, beispielsweise um mindestens 3% oder mindestens 5% oder mindestens 10%.
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Durch die Tilgerkammern weist die Körperschalldämpfungsanordnung eine verbesserte Trittschalldämpfung in der Dämpfungslage auf. Bei einer Schallanregung mit einer Schwingungsamplitude in der dritten Raumrichtung, die sich in der ersten Raumrichtung und/oder der zweiten Raumrichtung ausbreitet, wird die Tilgerkammer und/oder das in der Tilgerkammer vorhandene Füllmaterial zu einer Bewegung in der dritten Raumrichtung angeregt. Durch die dabei entstehende Reibung wird die Schwingung gedämpft. Der Schwingung wird Energie entzogen. Nach dem Durchlaufen einer Aussparung mit einer Tilgerkammer breitet sich die Schwingung allenfalls mit einer geringeren Amplitude weiter aus. Auf diese Weise wird Trittschall erheblich besser gedämpft.
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Es ist bevorzugt, wenn wenigstens eine der Tilgerkammern oder wenn alle Tilgerkammern in der dritten Raumrichtung bewegbar in der betreffenden Aussparung gehalten sind. Die bewegbare Lagerung der Tilgerkammern kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Tilgerkammer über eine flexible Lagerung an der Dämpfungslage gehalten ist, so dass es sich bei einer Anregung durch eine Trittschallschwingung in die dritte Raumrichtung bewegen kann und vorzugsweise schwingen kann. Durch das Schwingen der gesamten Tilgerkammer wird dabei aufgrund von Reibung Schwingungsenergie in Wärme umgewandelt.
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Wie bereits erläutert, kann die Dämpfungslage eine oder mehrere Dämpfungsplatten und/oder Dämpfungsmatten aufweisen. Das Aspektverhältnis der Dicke einer Dämpfungsplatte und/oder einer Dämpfungsmatte in der dritten Raumrichtung gegenüber einer Länge in der ersten Raumrichtung sowie einer Breite in der zweiten Raumrichtung ist gering und insbesondere höchstens 0,1.
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Es ist bevorzugt, wenn die Dicke der Dämpfungslage in der dritten Raumrichtung größer ist als die maximale Höhe der Tilgerkammern, so dass eine Bewegung bzw. Schwingung der Tilgerkammern innerhalb der Aussparung möglich ist.
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Vorzugsweise hat die Dämpfungslage eine erste Materialschicht und eine zweite Materialschicht. Jede Materialschicht kann wiederum aus einer oder mehreren Dämpfungsplatten und/oder Dämpfungsmatten gebildet sein, die in der ersten Raumrichtung und/oder der zweiten Raumrichtung aneinander angrenzend angeordnet sind. Die beiden Materialschichten sind in der dritten Raumrichtung übereinander angeordnet. Sie können lokal oder flächig miteinander verbunden sein, beispielsweise mit Hilfe von Befestigungselementen und/oder durch eine Klebeverbindung.
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Es ist auch bevorzugt, wenn die Dämpfungslage, beispielsweise die erste Materialschicht und/oder die zweite Materialschicht, Textilmaterial enthält. Das Textilmaterial der Dämpfungslage kann ein Vlies und/oder ein Gewebe und/oder ein Gestrick und/oder ein Gewirk und/oder Gelege sein bzw. aufweisen. Die Fasern oder Fäden des Textilmaterials können aus einem natürlichen Material, beispielsweise Wolle oder mineralisches Material, oder aus einem Kunststoff bestehen oder ein Gemisch aus natürlichem Material und Kunststoff enthalten.
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Zusätzlich oder alternativ zu Textilmaterial kann die Dämpfungslage, beispielsweise die erste Materialschicht und/oder die zweite Materialschicht, Kunststoffmaterial und/oder Kork und/oder Holzfasern enthalten. Als Kunststoffmaterial kann Polyester (PS), insbesondere phosphorisierter Polyester, Polyethylen (PE), Polyethylentereftalat (PET), oder eine beliebige Kombination hiervon verwendet werden. In irgendeinem Kunststoff kann wenigstens ein Additiv enthalten sein, beispielsweise Graphit.
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Die Dämpfungslage und insbesondere die erste Materialschicht und/oder die zweite Materialschicht, sind vorzugsweise porös. Die Porosität beträgt beispielsweise mindestens 50% oder mindestens 75% oder mindestens 90%. Das poröse Material kann beispielsweise ein Filz- oder Vliesmaterial und/oder ein Schaummaterial und/oder ein Aerogel sein. Für das Vlies- oder Filzmaterial können Naturfasern und/oder Kunstfasern verwendet werden.
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Bei einer Ausführungsform kann zwischen der ersten Materialschicht und der zweiten Materialschicht eine Zwischenschicht vorhanden sein, die die wenigstens eine Tilgerkammer zumindest teilweise begrenzt. Die Zwischenschicht kann aus einem anderen Material bestehen als die erste Materialschicht und/oder die zweite Materialschicht. Die Zwischenschicht besteht beispielsweise aus einem flexiblen Material, das sich vorzugsweise bei den durch eine Körperschallschwingung auftretenden Kräften elastisch verformen kann. Die Zwischenschicht kann eine oder mehrere Folien und/oder Matten aufweisen. Eine Folie der Zwischenschicht kann aus Kunststoffmaterial bestehen. Eine Matte der Zwischenschicht kann aus einem Textilmaterial bestehen, beispielsweise einem Vlies und/oder Gewebe und/oder Gestrick und/oder Gewirk und/oder Gelege.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die wenigstens eine Tilgerkammer teilweise oder vollständig durch die Zwischenschicht begrenzt. Beispielsweise kann die Zwischenschicht ein Flächengebilde sein, das die in der ersten Raumrichtung und der zweiten Raumrichtung beabstandeten Tilgerkammern aufweist. Die Zwischenschicht kann vorzugsweise mit der ersten Materialschicht und/oder der zweiten Materialschicht lokal oder flächig verbunden sein, beispielsweise durch Befestigungsmittel und/oder Klebstoff und/oder mittels einer stoffschlüssigen Verbindungsmethode, wie z.B. Schweißen.
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Vorzugsweise wird bzw. werden als Füllmaterial ein rieselfähiges Material und/oder ein Schüttgut und/oder Stapelfasern verwendet. Die Füllelemente können beispielsweise Stapelfasern und/oder Partikel sein. Füllelemente in Form von Partikeln können eine regelmäßige oder unregelmäßige Form bzw. Geometrie aufweisen. Beispielsweise können kugelförmige Partikel verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ können auch unregelmäßig geformte Partikel, wie etwa Sandkörner als Füllelemente verwendet werden.
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Die Füllelemente können jeweils aus demselben oder aus unterschiedlichen Materialen bestehen, z.B. können einige oder alle Füllelemente aus einem der folgenden Materialien bestehen: natürliches Material oder Kunststoffmaterial oder Metall oder eine metallische Legierung. Für die Füllelemente können auch beliebige andere Materialien verwendet werden. Die Füllelemente aus verschiedenen Materialien können in beliebiger Kombination miteinander verwendet werden.
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Die Füllelemente, insbesondere Partikel, können dieselbe oder unterschiedliche Größen aufweisen. Die Stapelfasern können beispielsweise gleiche oder unterschiedliche Längen und/oder Durchmesser haben. Die Partikel können beispielsweise gleiche oder unterschiedliche volumenäquivalente Kugeldurchmesser haben. In Bezug auf volumenäquivalente Kugeldurchmesser können die vorhandenen Partikel zu einer oder mehreren der nachfolgend genannten Partikelgrö-ßenfraktionen gehören, wobei das Füllmaterial ausschließlich Partikel aufweisen kann, die zu einer einzigen der genannten Partikelgrößenfraktionen oder in beliebiger Kombination zu mehreren der genannten Partikelgrößenfraktionen gehören:
- 1) 0,0063 mm bis 2,0 mm (Sand);
- 2) 2,0 mm bis 3,0 mm;
- 3) 3,0 mm bis 4,0 mm;
- 4) 4,0 mm bis 5,0 mm;
- 5) 5,0 mm bis 8,0 mm.
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Zusätzlich oder alternativ zu anderen Materialien kann das Füllmaterial auch Textilmaterial enthalten, insbesondere Stapelfasern. Das Fasermaterial kann lose in der Tilgerkammer angeordnet sein und/oder die Fasern können nach Art eines Filzmaterials oder Vliesmaterials miteinander verschlungen sein.
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Wenn das Füllmaterial Stapelfasern als Füllelemente enthält, können diese lose oder in Form eines Filzes oder Vlieses miteinander verschlungen in der Tilgerkammer angeordnet sein.
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Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Aussparung in der Dämpfungslage oder zumindest ein Teil der vorhandenen Aussparungen, in denen jeweils wenigstens eine Tilgerkammer angeordnet ist, einen sich zur Oberseite und/oder zur Unterseite der Dämpfungslage hin ändernden und vorzugsweise erweiternden Querschnitt aufweist. Der Querschnitt ist dabei die Querschnittsfläche der Aussparung in einer Ebene rechtwinklig zur dritten Raumrichtung. Insbesondere ist der Querschnitt der Aussparung an der Stelle am kleinsten, an der die wenigstens eine Tilgerkammer mit der Dämpfungslage verbunden ist. Dadurch kann eine sich entlang der Dämpfungslage ausbreitende Körper- bzw. Trittschallschwingung modifiziert werden. Dabei nimmt insbesondere die Ausbreitungsgeschwindigkeit ab und die Amplitude in der dritten Raumrichtung nimmt zu. Durch die langsamere Ausbreitung mit größerer Amplitude kann mittels der Tilgerkammer ein noch größerer Anteil der Schwingungsenergie durch Reibung in Wärme umgewandelt werden. Somit ist eine verstärkte Dämpfungswirkung erreicht.
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Zum Aufbau eines Bodens innerhalb einer Bodenanordnung kann irgendein Ausführungsbeispiel der vorstehend beschriebenen Körperschalldämpfungsanordnung als Trittschalldämpfungsanordnung verwendet werden. Insbesondere wird hierbei die Körperschalldämpfungsanordnung zwischen einer Basis und einem begehbaren Bodenbelag angeordnet. Der begehbare Bodenbelag kann vorzugsweise unmittelbar auf der Dämpfungslage angeordnet und beispielsweise lokal oder flächig mit der Dämpfungslage verklebt sein. Alternativ hierzu kann der begehbare Bodenbelag auch schwimmend auf der Körperschalldämpfungsanordnung verlegt sein. Unterhalb der Körperschalldämpfungsanordnung befindet sich eine Basis der Bodenanordnung, beispielsweise ein Estrich und/oder eine Betonplatte.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Körperschalldämpfungsanordnung in Form einer Trittschalldämpfungsanordnung in einem Längsschnitt,
- 2-4 jeweils ein Ausführungsbeispiel für einen Aufbau der Körperschalldämpfungsanordnung aus 1 in einem Längsschnitt im Bereich einer der vorhandenen Aussparungen in einer Dämpfungslage der Körperschalldämpfungsanordnung,
- 5 eine Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Bodenanordnung aufweisend einen Bodenbelag, eine Basis sowie eine dazwischen angeordnete Körper- bzw. Trittschalldämpfungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
- 6-9 jeweils eine Prinzipdarstellung der Anordnung von Aussparungen und Tilgerkammern in der Dämpfungslage in einer Draufsicht auf einer Oberseite der Dämpfungslage,
- 10-12 jeweils eine schematische Darstellung von Ausführungsbeispielen einer Form oder Geometrie einer Kontur der Aussparungen,
- 13 und 14 jeweils eine schematische Prinzipdarstellung von Füllelementen eines Füllmaterials für die Tilgerkammern der Dämpfungslage und
- 15 eine Prinzipdarstellung der Wirkungsweise der Dämpfung bzw. Tilgung einer Schwingung, die sich entlang der Dämpfungslage in eine erste Raumrichtung und/oder eine zweite Raumrichtung ausbreitet.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Körperschalldämpfungsanordnung 20 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Prinzipdarstellung in einem Längsschnitt, die als Trittschalldämpfungsanordnung verwendet werden kann. Die Körperschalldämpfungsanordnung 20 hat eine Dämpfungslage 21, die durch wenigstens eine Dämpfungsmatte und/oder wenigstens eine Dämpfungsplatte gebildet sein kann. Die Dämpfungslage 21 erstreckt sich nach Art eines Flächengebildes in einer ersten Raumrichtung x und einer zweiten Raumrichtung y. Die erste Raumrichtung x und die zweite Raumrichtung y sind bei der Verwendung der Körperschalldämpfungsanordnung 20 als Trittschalldämpfungsanordnung im Wesentlichen horizontal ausgerichtet. Rechtwinklig zu der ersten Raumrichtung x und der zweiten Raumrichtung y erstreckt sich eine dritte Raumrichtung z. Die dritte Raumrichtung z kann bei der Verwendung als Trittschalldämpfungsanordnung im Wesentlichen vertikal orientiert sein.
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Die Körperschalldämpfungsanordnung 20 kann auch an oder in Wänden, Decken oder anderen Gebäudeteilen angeordnet sein. Es ist ferner möglich, die Körperschalldämpfungsanordnung 20 bei mobilen Einrichtungen zu verwenden, wie z.B. in Fahrzeugen (Wohnwägen, Kraftfahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen), Maschineneinhausungen, etc.
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In der dritten Raumrichtung z hat die Dämpfungslage 21 eine Dicke d. In der dritten Raumrichtung z wird die Dicke d zwischen einer Oberseite 22 und einer Unterseite 23 der Dämpfungslage 21 gemessen. Die Dicke d der Dämpfungslage 21 beträgt vorzugsweise mindestens 2 cm bis 3 cm, weiter vorzugsweise mindestens 5 cm.
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Zur Bildung der Dämpfungslage 21 können - wie erläutert - eine oder mehrere Dämpfungsmatten und/oder Dämpfungsplatten verwendet werden. Die Dämpfungsmatten und/oder Dämpfungsplatten können sich in der ersten Raumrichtung x und in der zweiten Raumrichtung y aneinander anschließen und damit eine Stoßfuge bilden. In der dritten Raumrichtung z kann die Dämpfungslage 21 optional mehrere Materialschichten aufweisen. Beispielsgemäß hat die Dämpfungslage 21 eine erste Materialschicht 24 und eine auf der ersten Materialschicht 24 angeordnete zweite Materialschicht 25. Zwei Materialschichten sind vorteilhaft und ausreichend, wobei auch mehr als zwei Materialschichten vorhanden sein können oder nur eine Materialschicht vorhanden sein kann.
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Die vorhandenen Materialschichten sind vorzugsweise vor dem Einbringen in die Dämpfungslage 21 separat handhabbar, d.h. die wenigstens zwei Materialschichten 24, 25 sind ursprünglich nicht unlösbar oder miteinander verbunden, aber können optional zur Bildung der Dämpfungslage 21 miteinander verbunden werden. Die beiden Materialschichten 24, 25 können einen identischen oder vergleichbaren Aufbau aufweisen und beispielsweise aus demselben Material hergestellt sein. Es ist auch möglich, die beiden Materialschichten 24, 25 mit unterschiedlichen Eigenschaften herzustellen, beispielsweise unterschiedlichen Dichten und/oder aus unterschiedlichen Materialien, usw.
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Als Material für die Dämpfungslage 21 und beispielsgemäß die erste Materialschicht 24 und/oder die zweite Materialschicht 25 kann ein natürliches Material oder ein Kunststoffmaterial verwendet werden. Beispielsweise kann die Dämpfungslage 21 bzw. die erste Materialschicht 24 und/oder die zweite Materialschicht 25 ein poröses Material aufweisen oder aus einem porösen Material bestehen, beispielsweise Textilmaterial oder Schaummaterial.
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Als Textilmaterial kann ein Gebilde oder Gemisch aus Stapelfasern (z.B. Vlies oder Filz) und/oder ein Gewebe und/oder ein Gestrick und/oder ein Gewirk und/oder ein Gelege verwendet werden. Die dabei verwendeten Fasern oder Fäden können aus einem beliebigen Material sein, beispielsweise einem mineralischen Material und/oder einem Kunststoffmaterial.
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Als Kunststoffmaterial zur Herstellung irgendeines Bestandteils der Dämpfungslage 21 bzw. der ersten Materialschicht 24 und/oder der zweiten Materialschicht 25 eignet sich beispielsweise Polyester (PES), Polyethylen (PE), Polyurethan (PU), Polystyrol (PS), usw. jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander.
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Die Körperschalldämpfungsanordnung 20 hat mehrere Aussparungen 28. Beim Ausführungsbeispiel ist jede Aussparung 28 nach oben und nach unten hin offen. Eine die Aussparung begrenzende Wand 29 der Dämpfungslage 21 grenzt somit auf der einen Seite an die Oberseite 22 und auf der entgegengesetzten Seite an die Unterseite 23 an.
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Ausgehend von einer sich rechtwinklig zur dritten Raumrichtung z erstreckenden Ebene E durch die Dämpfungslage 21 nimmt die Querschnittsfläche der Aussparung 28 in der dritten Raumrichtung z zur Oberseite 22 hin und/oder zur Unterseite 23 hin zu. Die Aussparungen 28 können sich ausgehend von der Ebene E nach oben und/oder nach unten konisch aufweiten. Hierzu kann beispielsweise die Wand 29 ausgehend von der Ebene E einen schräggeneigten Verlauf haben. Die Wand 29 kann abschnittsweise eben und/oder alternativ auch gewölbt ausgeführt sein.
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Die Ebene E erstreckt sich beim Ausführungsbeispiel entlang der Ebene, an der die erste Materialschicht 24 und die zweite Materialschicht 25 aneinander anliegen. Die Ebene E kann beispielsweise mittig zwischen der Oberseite 22 und der Unterseite 23 der Dämpfungslage 21 angeordnet sein.
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Beim Ausführungsbeispiel ist in jeder Aussparung 28 jeweils eine geschlossene Tilgerkammer 30 angeordnet. In Abwandlung zu den dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen könnten in jeder Aussparung 28 auch mehrere geschlossene Tilgerkammern 30 angeordnet sein, beispielsweise in der ersten Raumrichtung x und/oder in der zweiten Raumrichtung y nebeneinander.
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Jede Tilgerkammer 30 ist zumindest teilweise mit einem Füllmaterial F befüllt. Das Innenvolumen jeder Tilgerkammer 30 kann größer sein als das vom Füllmaterial F eingenommene Volumen.
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In den 13 und 14 ist vergrößert und stark schematisiert jeweils der Bereich A aus 1 veranschaulicht, der unterschiedliche Ausführungsbeispiele von möglichen Füllmaterialen F stark schematisiert veranschaulicht. Das Füllmaterial F hat beispielsgemäß eine Mehrzahl von einzelnen Füllelementen 31. Als Füllelemente 31 können die nachfolgend genannte Füllelemente 31 einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander verwendet werden: Partikel 32 mit unregelmäßiger oder definierter Form bzw. Geometrie und/oder Stapelfasern 33.
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Innerhalb des Füllmaterials F sind die einzelnen Füllelemente 31 nicht unbeweglich miteinander verbunden. Sie können vielmehr durch eine Kraft, eine Beschleunigung oder einen Druck, der auf die Tilgerkammer 30 einwirkt, relativ zueinander bewegt werden. Auf diese Weise kann kinetische Energie in Wärme umgewandelt werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann das Füllmaterial auch eine Flüssigkeit und/oder ein Gel und/oder ein anderes pastöses Material aufweisen.
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Die Füllelemente 31 können aus einem beliebigen Material sein, beispielsweise aus einem natürlichen Material und/oder aus einem Kunststoffmaterial. Beispielsweise können die Partikel 32 Gesteinspartikel und/oder Kunststoffpartikel und/oder Partikel aus einem metallischen Material oder einer Legierung sein. Die Stapelfasern 33 können Naturfasern und/oder Kunststofffasern sein. Als Füllmaterial F kann auch ein Gemisch aus Partikeln 32 und Stapelfasern 33 verwendet werden.
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Die Stapelfasern 33 können lose in der Tilgerkammer 30 angeordnet oder mit leichtem Druck gegeneinander in der Tilgerkammer 30 angeordnet werden. Die Stapelfasern 33 können vor dem Einfüllen in die Tilgerkammer 30 auch miteinander verschlungen werden und dadurch eine Art Filz oder Vlies bilden.
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Die Partikel 32 können alle in etwa dieselbe Größe aufweisen, insbesondere im Hinblick auf den Volumen äquivalenten Kugeldurchmesser. Es können auch Partikel 32 unterschiedlicher Größe als Füllmaterial F verwendet werden. Bei einem Ausführungsbeispiel gehören die Partikel 32, die im Füllmaterial F enthalten sind, zu einer einzigen oder zu mehreren der nachfolgend genannten Partikelgrößenfraktionen:
- 1) 0,0063 mm bis 2,0 mm (Sand);
- 2) 2,0 mm bis 3,0 mm;
- 3) 3,0 mm bis 4,0 mm;
- 4) 4,0 mm bis 5,0 mm;
- 5) 5,0 mm bis 8,0 mm.
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Die Stapelfasern 33 können gleiche oder unterschiedliche Längen und/oder Durchmesser aufweisen und beispielsweise eine Länge von mindestens 3 cm oder mindestens 5 cm aufweisen.
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Zusätzlich oder alternativ zu den bisher genannten Ausführungsbeispielen kann das Füllmaterial F auch Textilmaterial in Form von Gewebe und/oder Gestrick und/oder Gewirk und/oder Gelege und/oder ein anderes aus Endlosfasern hergestelltes Textilmaterial aufweisen.
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Sämtliche genannten Füllmaterialien F können bei allen Ausführungsbeispielen beliebig miteinander kombiniert werden. Beispielsweise können Partikel 32 und Stapelfasern 33 und/oder ein daraus hergestelltes Stapelfasergebilde miteinander kombiniert in einer oder mehreren oder allen Tilgerkammern 30 angeordnet werden. Optional kann bei allen Ausführungsbeispielen in einer oder mehreren oder allen Tilgerkammern 30 auch ein Gel als zusätzlicher Bestandteil des Füllmaterials F vorhanden sein.
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Die Tilgerkammern 30 können teilweise oder vollständig durch einen Teil der Dämpfungslage 21 und insbesondere einen Teil der ersten Materialschicht 24 und/oder der zweiten Materialschicht 25 begrenzt sein, wie es schematisch in den 3 und 4 veranschaulicht ist. Hierzu kann beispielsweise die erste Materialschicht 24 und/oder die zweite Materialschicht 25 einen plattenförmig dünnen Verbindungsabschnitt 37 aufweisen, der sich parallel zur Ebene E (3) oder von der Ebene E weg gewölbt ( 4) erstreckt. Jeder Verbindungsabschnitt 37 kann die Tilgerkammer 30 nach oben oder nach unten begrenzen.
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Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Tilgerkammer 30 lediglich auf einer Seite und beispielsgemäß der oberen Seite durch einen Verbindungsabschnitt 37 begrenzt. Die Tilgerkammer 30 kann auch auf beiden Seiten durch jeweils einen Verbindungsabschnitt 37 begrenzt sein (4) oder in einer weiteren Abwandlung lediglich auf der Unterseite durch einen Verbindungsabschnitt 37 begrenzt sein. Wenn die Tilgerkammer 30 lediglich auf einer Seite durch einen Verbindungsabschnitt 37 begrenzt ist, kann dieser sich in Abwandlung zur Darstellung gemäß 3 zumindest abschnittsweise auch nicht parallel zur Ebene E erstrecken, beispielsweise von der Ebene E weg gewölbt sein, analog zu der Ausgestaltung in der 4.
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In den 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele der Dämpfungslage 21 veranschaulicht, bei denen die Tilgerkammer 30 vollständig oder teilweise von einer folienartigen oder mattenartigen Zwischenschicht 38 begrenzt ist. Die Zwischenschicht 38 kann beispielsweise eine einzige Folien- oder Mattenlage (3) oder mehrere in der dritten Raumrichtung z übereinander angeordnete Folien- oder Mattenlagen 39 aufweisen. Die Zwischenschicht 38 und beispielsgemäß die wenigstens eine Folien- oder Mattenlage 39 erstreckt sich außerhalb der Aussparungen 28 im Anschluss an die Tilgerkammern 30 parallel und beispielsgemäß entlang der Ebene E, bevorzugt zwischen der ersten Materialschicht 24 und der zweiten Materialschicht 25. Dadurch kann die Zwischenschicht 38 zwischen den Materialschichten 24, 25 der Dämpfungslage 21 gehalten werden. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, die Tilgerkammern 30 in der dritten Raumrichtung z bewegbar und/oder schwingungsfähig anzuordnen.
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Wie es in 2 zu erkennen ist, liegen die beiden Folien- oder Mattenlagen 39 außerhalb der Tilgerkammer 30 aneinander an und haben zur Bildung der Tilgerkammer 30 einen Abstand voneinander innerhalb der jeweiligen Aussparung 28. Beispielsweise können sich die beiden Folien- oder Mattenlagen 39 innerhalb der Aussparung 28 voneinander weg wölben, um eine jeweilige Tilgerkammer 30 zu bilden.
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Die wenigstens eine Folien- oder Mattenlage 39 kann eine Kunststofffolie und/oder eine Textillage und/oder ein anderes geeignetes Flächengebilde aufweisen. Eine Textillage kann aus irgendeinem Textilmaterial bestehen, beispielsweise einem Vlies und/oder einem Gewebe und/oder einem Gestrick und/oder einem Gewirk und/oder Gelege.
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Vorzugsweise ist die Zwischenschicht 38 zumindest in den Bereichen unmittelbar benachbart zur Tilgerkammer 30 elastisch und/oder flexibel, so dass eine Schwingungsauslenkung oder Bewegung der Tilgerkammer 30 in die dritte Raumrichtung z ermöglicht ist.
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Um die Tilgerkammern 30 zur Aufbewahrung des Füllmaterials F zu schließen, können mehrere Lagen, beispielsweise Folien- oder Mattenlagen 39 der Zwischenschicht 38 an einer Umrandung der Tilgerkammer 30 miteinander verbunden sein, beispielsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig. Eine solche Verbindung kann durch Kleben, Schweißen, Nähen oder auf eine andere geeignete Weise hergestellt werden.
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In der Zeichnung ist auch zu erkennen, dass die Tilgerkammer 30 in die dritte Raumrichtung z keine konstante Dimension aufweist, sondern in etwa in der Mitte der Aussparung 28 eine größere Dimension aufweisen kann, als am Rand der Aussparung 28. Eine maximale Dimension der Tilgerkammer 30 in die dritte Raumrichtung z ist als maximale Höhe h bezeichnet. Die maximale Höhe h der Tilgerkammern 30 kann gleichgroß oder unterschiedlich groß sein. Jedenfalls ist die maximale Höhe h sämtlicher Tilgerkammern 30 vorzugsweise kleiner als die Dicke d der Dämpfungslage 21. Im Ruhezustand ohne äußere Einwirkung hat die Tilgerkammer 30 vorzugsweise eine Position, in der sie sich in der dritten Raumrichtung z betrachtet vollständig innerhalb der Aussparung 28 befindet, wobei vorzugsweise ein Höhenabstand b zur Oberseite 22 und zur Unterseite 23 verbleibt (2). Der Höhenabstand b zur Oberseite 22 kann dabei verschieden groß sein wie der Höhenabstand b zur Unterseite 23.
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Bei den hier veranschaulichten Ausführungsbeispielen haben die Tilgerkammern 30 im Längsschnitt (rechtwinklig zur zweiten Raumrichtung y) eine linsenähnliche Form. Diese Form ist lediglich beispielhaft. Die Form des Längsschnitts rechtwinklig zur zweiten Raumrichtung y und/oder die Form des Querschnitts rechtwinklig zur ersten Raumrichtung x jeder Tilgerkammer 30 kann eine beliebige, zumindest abschnittsweise gekrümmte und/oder gerade Form aufweisen, beispielsweise eine kreisrunde Form, eine ovale Form, eine rechteckige Form oder eine sonstige polygonale Form. Dementsprechend kann der Hohlkörper, der die Tilgerkammer 30 bildet, abschnittsweise ebene Flächen und/oder konkave Flächen und/oder konvexe Flächen aufweisen, die das Innenvolumen der Tilgerkammer 30 begrenzen.
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In den 10-12 sind Aussparungen 28 mit darin angeordneter Tilgerkammer 30 stark schematisiert veranschaulicht mit Blick in der dritten Raumrichtung z auf die Dämpfungslage 21. Es ist zu erkennen, dass die Länge einer Aussparung 28 und/oder einer Tilgerkammer 30 in der ersten Raumrichtung x gleich groß oder verschieden groß sein kann, wie die Breite der Aussparung 28 bzw. Tilgerkammer 30 in der zweiten Raumrichtung y. Die Kontur kann gekrümmt oder abschnittsweise gerade sein. Die Aussparung kann eine kreisrunde Kontur (6-9), eine ovale Kontur (10), eine polygonale Kontur (11 und 12) oder eine sonstige Kontur aufweisen. Bei den hier veranschaulichten Ausführungsbeispielen hat die Tilgerkammer 30 jeweils dieselbe Kontur, wie die umgebende Aussparung 28. Dies könnte abweichend von den bevorzugten Ausführungsbeispielen auch anders sein. Beispielsweise könnte innerhalb einer Aussparung 28 mit ovaler Kontur eine Tilgerkammer 30 mit kreisrunder Kontur vorhanden sein. Auch die Polygonformen der Kontur der Aussparung 28 und der Kontur der Tilgerkammer 30 könnten voneinander verschieden sein.
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In der ersten Raumrichtung x und in der zweiten Raumrichtung y sind benachbarte Aussparungen 28 mit Abstand zueinander angeordnet. Die Anordnungen können variieren, wie es anhand der schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele in den 6-9 dargestellt ist. Dort ist jeweils ein Ausschnitt einer Dämpfungslage 21 mit Blick auf die Oberseite 22 schematisch dargestellt.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 6 sind die Aussparungen 28 in Matrixform angeordnet und bilden mehrere parallel zueinander verlaufende Reihen 43 in der ersten Raumrichtung x und mehrere parallel zueinander verlaufende Spalten 44 in der zweiten Raumrichtung y. Unmittelbar benachbarte Aussparungen 28 einer gemeinsamen Reihe 43 haben dabei einen ersten Abstand ax in der ersten Raumrichtung x. Unmittelbar benachbarte Aussparungen 28 einer gemeinsamen Spalte 44 haben einen zweiten Abstand ay in der zweiten Raumrichtung y. Bei der matrixartigen Anordnung nach 6 sind die ersten Abstände ax und die zweiten Abstände ay jeweils konstant. Der Betrag des ersten Abstandes ax und der Betrag des zweiten Abstandes ay kann gleich oder unterschiedlich groß sein.
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In Abweichung hierzu sind beim Ausführungsbeispiel nach 7 die Aussparungen 28 in mehreren parallel zueinander verlaufenden Reihen 43 angeordnet, wobei hier aufgrund von variierenden ersten Abständen ax keine durchgängigen Spalten 44 parallel zur zweiten Raumrichtung y gebildet werden. Die Reihen 43 sind in der zweiten Raumrichtung y durch den zweiten Abstand ay jeweils voneinander beabstandet. Der erste Abstand ax in der ersten Raumrichtung x zwischen zwei unmittelbar benachbarten Aussparungen 28 variiert und weist beim Ausführungsbeispiel in jeder der Reihen 43 einen konstanten Betrag auf, der aber zumindest zwei Reihen 43 unterschiedlich ist. Beispielsweise können die Reihen 43 mit unterschiedlichen Beträgen des ersten Abstandes ax in einem vorgegebenen Muster angeordnet sein. Beispielsweise können die Reihen 43 mit verschiedenen ersten Abständen ax in mehreren Gruppen in der zweiten Raumrichtung y nebeneinander angeordnet sein. Innerhalb der Gruppe variiert der erste Abstand ax von Reihe 43 zu Reihe 43, beispielsweise sortiert nach zu- und/oder abnehmenden Beträgen.
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Die Anzahl der vorhandenen voneinander abweichenden Beträge des ersten Abstandes ax kann beliebig gewählt werden. Die Anordnung der Reihen 43 in der zweiten Raumrichtung y nebeneinander, die einen gleichen Betrag oder unterschiedliche Beträge für den ersten Abstand ax aufweisen, kann einem beliebigen definierten Muster folgen oder zufällig sein.
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Analog zum Ausführungsbeispiel nach 7 ist es auch möglich, Spalten 44 zu bilden, wobei wenigstens zwei Spalten 44 unterschiedliche Beträge für den zweiten Abstand ay zwischen zwei unmittelbar benachbarten Aussparungen aufweisen (vgl. Ausführungsbeispiel nach 8). Mit anderen Worten könnte das in 7 dargestellte Ausführungsbeispiel in der x-y-Ebene um 90° gedreht werden. Die Ausführungen für das Ausführungsbeispiel gemäß 7 gelten dann analog für die Spalten 44 gemäß 8.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 8 variiert der zweite Abstand ay in der zweiten Raumrichtung y und weist beim Ausführungsbeispiel in jeder der Spalten 44 einen konstanten Betrag auf, der aber zumindest zwei Spalten 44 unterschiedlich ist. Beispielsweise können die Spalten 44 mit unterschiedlichen Beträgen des zweiten Abstandes ay in einem vorgegebenen Muster angeordnet sein. Beispielsweise können die Spalten 44 mit verschiedenen zweiten Abständen ay in mehreren Gruppen in der ersten Raumrichtung x nebeneinander angeordnet sein. Innerhalb der Gruppe variiert der zweite Abstand ay von Spalte 44 zu Spalte 44, beispielsweise sortiert nach zu- und/oder abnehmenden Beträgen.
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Bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Aussparungen 28 unregelmäßig beliebig verteilt in der ersten Raumrichtung x und in der zweiten Raumrichtung y angeordnet.
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Zusätzlich zu den hier veranschaulichten Ausführungsbeispielen könnten die Aussparungen 28 in der ersten Raumrichtung x und/oder in der zweiten Raumrichtung y auch nach beliebig anderen Mustern angeordnet werden, beispielsweise mit sich periodisch ändernden ersten Abschnitten ax in der ersten Raumrichtung x in jeder Spalte 43 und/oder mit sich periodisch ändernden zweiten Abständen ay in der zweiten Raumrichtung y in jeder Spalte 44.
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Anhand von 15 wird das Funktionsprinzip der Dämpfung oder Tilgung einer Schwingung S nachfolgend erläutert.
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In 15 ist schematisch eine sich aufgrund von trittschallausbreitende Körperschallwelle bzw. Schwingung S dargestellt, die sich in die ersten Raumrichtung x und/oder in die zweiten Raumrichtung y ausbreiten kann. Gestrichelt sind die Oberseite 22, die Unterseite 23 und die Wand 29 benachbart zu einer Aussparung 28 veranschaulicht. Die in der Aussparung vorhandene Tilgerkammer 30 ist durch ein Ersatzschaltbild in Form eines gedämpften Feder-Masse-Systems dargestellt.
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Wenn die Welle oder Schwingung S sich der Aussparung 28 annähert, nimmt der Querschnitt der Dämpfungslage 21 im Bereich der die Aussparung 28 begrenzenden Wand 29 ab. Dadurch wird die Amplitude der Schwingung S vergrößert und deren Ausbreitungsgeschwindigkeit in die erste und/oder zweite Raumrichtung x, y reduziert. Die Anregung der Tilgerkammer 30 zur Ausführung einer Bewegung in die dritte Raumrichtung z sowie die Anregung der Füllelemente 31 innerhalb der Tilgerkammer 30 wird verbessert und es bleibt wegen der reduzierten Ausbreitungsgeschwindigkeit ausreichend Zeit, die Schwingungsenergie zumindest zu reduzieren. Durch die Bewegung der gesamten Tilgerkammer 30 und/oder der darin enthaltenen Füllelemente 31 in die dritte Raumrichtung z wird die in der Schwingung S enthaltene Energie durch Reibung zumindest teilweise in Wärme umgewandelt. Die sich eventuell ausgehend von der Aussparung 28 bzw. der Tilgerkammer 30 weiter ausbreitende Welle oder Schwingung ist gestrichelt veranschaulicht und beispielsgemäß in ihrer Amplitude deutlich gedämpft. Im Idealfall kann die Schwingung S im weiteren Verlauf durch das Material der Dämpfungslage 21 oder durch eine oder mehrere weitere Tilgerkammern 30 vollständig eliminiert oder derart reduziert werden, dass sich entlang der Dämpfungslage 21 keine weitere hörbare Schallwelle ausbreitet.
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In 5 ist schematisch ein Bodenaufbau 47 in einem Längsschnitt veranschaulicht. Zu dem Bodenaufbau 47 gehört eine Körperschalldämpfungsanordnung 20 gemäß irgendeinem der vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiele. Auf der Oberseite 22 der Körperschalldämpfungsanordnung 20 ist ein begehbarer Bodenbelag 48 angeordnet. Mit der Unterseite 23 liegt die beispielsgemäß als Trittschalldämpfungsanordnung dienende Körperschalldämpfungsanordnung 20 auf einer Basis 49 des Bodenaufbaus 47 auf, wobei die Basis 49 ein Estrich und/oder eine Betonplatte sein kann. Die Trittschalldämpfungsanordnung kann mit der Basis 49 und/oder dem Bodenbelag 48 lokal an mehreren Stellen und/oder flächig verbunden werden, beispielsweise unter Verwendung eines Klebstoffs. Zusätzlich oder alternativ zu einer Klebeverbindung können auch alle anderen bekannten Verbindungsmittel verwendet werden, beispielsweise mechanische Verbindungsmittel.
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Die Erfindung betrifft eine Körperschalldämpfungsanordnung 20. Die Körperschalldämpfungsanordnung 20 hat eine Dämpfungslage 21, in der mehrere Aussparungen 28 vorhanden sind. Die Aussparungen 28 sind in einer ersten Raumrichtung x und in einer zweiten Raumrichtung y mit Abstand zueinander angeordnet und können in eine dritte Raumrichtung z nach oben und nach unten offen sein. In einigen oder allen Aussparungen 28 ist jeweils wenigstens eine Tilgerkammer 30 angeordnet und vorzugsweise in die dritte Raumrichtung z bewegbar und/oder schwingungsfähig gelagert. Die Tilgerkammer 30 ist vorzugsweise ausschließlich an der Dämpfungslage befestigt und stützt sich insbesondere nicht an einer Basis 49 und/oder einem begehbaren Bodenbelag 48 eines Bodenaufbaus 47 ab. In jeder Tilgerkammer ist ein Füllmaterial F angeordnet, das eine Vielzahl von einzelnen Füllelemente 31 aufweist. Die Füllelemente 31 können beispielsweise Partikel 32 und/oder Stapelfasern 33 sein. Bei einer Schwingungsanregung kann die Tilgerkammer 30 in die dritte Raumrichtung z bewegt und/oder können die in der Tilgerkammer 30 enthaltenen Füllelemente 31 relativ zueinander bewegt werden. Durch die reibungsbehaftete Bewegung der Tilgerkammer 30 und/oder der Füllelemente 31 wird Schwingungsenergie in Wärme umgewandelt und kann auf diese Weise eine sich entlang der Dämpfungslage ausbreitende Trittschallschwingung dämpfen oder tilgen.
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Bezugszeichenliste:
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- 20
- Körperschalldämpfungsanordnung
- 21
- Dämpfungslage
- 22
- Oberseite der Dämpfungslage
- 23
- Unterseite der Dämpfungslage
- 24
- erste Materialschicht
- 25
- zweite Materialschicht
- 28
- Aussparung
- 29
- Wand
- 30
- Tilgerkammer
- 31
- Füllelement
- 32
- Partikel
- 33
- Stapelfaser
- 37
- Verbindungsabschnitt
- 38
- Zwischenschicht
- 39
- Folien- oder Mattenlage
- 43
- Reihe mehrerer Aussparungen
- 44
- Spalte mehrerer Aussparungen
- 47
- Bodenaufbau
- 48
- Bodenbelag
- 49
- Basis
- A
- Bereich in 1
- ax
- erster Abstand
- ay
- zweiter Abstand
- b
- Höhenabstand
- d
- Dicke der Dämpfungslage
- E
- Ebene
- F
- Füllmaterial
- h
- maximale Höhe der Tilgerkammer
- S
- Schwingung
- x
- erste Raumrichtung
- y
- zweite Raumrichtung
- z
- dritte Raumrichtung
