DE3317103C2

DE3317103C2 - Mitschwingender, volumenändernder Resonator in Form eines Silators

Info

Publication number: DE3317103C2
Application number: DE3317103A
Authority: DE
Inventors: Michael 8039 Puchheim Ghibu; Carl 8028 Taufkirchen Heynemann; Volker Dr. 8034 Germering Härtel; Manfred 8037 Olching Raubach
Original assignee: Metzeler Kautschuk 8000 Muenchen GmbH; Metzeler Kautschuk GmbH
Current assignee: Metzeler GmbH
Priority date: 1983-05-10
Filing date: 1983-05-10
Publication date: 1986-08-07
Also published as: FR2545965B1; FR2545965A1; GB2141601B; GB8411968D0; JPS59212897A; DE3317103A1; US4683979A; US4570748A; GB2141601A

Abstract

Ein mitschwingender, volumenändernder Resonator in Form eines Silators ist vollständig von einer Beschichtung aus einem Material umgeben, dessen Biegesteifigkeit maximal ein Drittel der Biegesteifigkeit der Silatorkalotte beträgt. Gute Ergebnisse werden mit einer Beschichtung aus einem sehr weichen elastomeren Material, insbesondere Gummi, mit einer Shore-A-Härte von weniger als 50 und einem spezifischen Gewicht von 0,8 bis 5 g/cm3 erhalten; zu diesem Zweck kann dem Elastomer ein Füllstoff, beispielsweise Bleisulfid oder Mennige, zugesetzt werden. Als Alternative hierzu ist es auch möglich, die Beschichtung aus einer dünnen Metallschicht, beispielsweise aus Blei, Antimon oder Zinn, herzustellen.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

c) die Beschichtung aus einem

c!) elastomeren Material mit einer Shore A

Härte von weniger als 50 und
c2) einem spezifisch schwe· en Füllstoff besteht

und

d) ein spezifisches Gewicht von 1 bis 3,5 g/cm³ hat

2. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht des Füllstoffes größer als 2 g/cm³ ist.

3. Resonator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein metallischer Füllstoff verwendet wird.

4. Resonator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Bleisulfid oder Mennige verwendet wird.

Die Erfindung betrifft einen mitschwingenden, volumenändernden Resonator in Form eines Silators der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein solcher Silator geht beispielsweise aus der DE-AS 29 47 026 hervor und weist ein linsenförmig gewölbtes Blech-Gehäuse, dessen Kalottenhohlraum evakuiert ist, sowie eine das Gehäuse vollständig umgebende Beschichtung, nämlich einen »Antidröhnbelag« auf. Das Blech-Gehäuse kann aus Stahlblech oder Aluminium hergestellt werden.

Ähnliche Resonatoren gehen noch aus der CH-PS 6 18 037, der DE-AS 28 34 823, der DE-OS 26 32 290 und der DE-PS 28 38 193 hervor.

In der DE-AS 29 47 026 werden auch »gedämpfte Silatoren« beschrieben. Zu diesem Zweck kann ein »eingezwängter« Belag auf der Außenseite des Silatorrandes vorgesehen sein. Dieser Belag setzt sich aus einem Konterblech und einem Dämpfungsstoff zusammen.

Alle beschriebenen Ausführungsformen können mit einem Antidröhnbelag versehen werden, der zweckmäßigerweise gleichzeitig als Schutzlack gegen Korrosion und zur Farbdehnung dienen kann.

Bei einem solchen Antidröhnmittel, wie es auch bei Kraftfahrzeugen eingesetzt wird, handelt es sich um ein im allgemeinen plastisches Material, das die Schwingungen eines Körpers dämpft und damit die Schwingungsamplitude verringert, also schließlich den Schallpegel reduziert, wie es aus den solchen Antidröhnmittel betreffenden Druckschriften, beispielsweise der DE-AS 18 17 834 oder der DE-AS 17 69 082 bekannt ist.

Solche Resonatoren werden zur Schalldämmung in Luft und anderen gasförmigen, dampfförmigen und flüssigen Medien eingesetzt, wobei das linsenförmige Gehäuse durch die Schallschwingungen in Schwingungen versetzt werden, dadurch die Schallschwingungen absorbieren und damit den Schallpegel verringern kann.

Wie in der DE-AS 29 47 026 angegeben wird, erreicht die Absorption der Schallschwingungen ihr Maximum im Bereich der Eigenfrequenz des Silators, die wiederum im wesentlichen von der Wandstärke, der Wöibungshöhe und dem Durchmesser des linsenförmigen Gehäuses abhängt. Nur bei dieser, im allgemeinen genau definierten Eigenfrequenz ergibt sich die maximale

ίο Absorption der Schallschwingungen, während bei größeren Abweichungen von der Eigenfrequenz der Absorptionsgrad merklich nachläßt.

Diese physikalisch bedingte Einschränkung führt in der Praxis dazu, daß sich unter Berücksichtigung der angegebenen Parameter nur Silatoren fertigen lassen, deren Eigenfrequenz etwa bei 600 Hz liegt Es gibt jedoch viele Anwendungsfälle, bei denen geringere Frequenzen gedämpft werden müssen; als Beispiel soll die Dämpfung des Motorlärms eines Kraftfahrzeuges genannt werden, wobei angestrebt wird, auch Schallschwingungen mit Frequenzen im Bereich von 100 bis 300 Hz zu dämpfen. Dies ist mit den bisher vorhandenen Silatoren nicht möglich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Resonator der angegebenen Gattung zu schaffen, mit dem auch Schallschwingungen mit extrem niedrigen Frequenzen im Bereich von etwa 100 bis 400 Hz gedämpft weraen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf folgenden physikalischen Überlegungen: Das linsenförmig gewölbte evakuierte Gehäuse eines Silators kann man sich als schwingende Membran vorstellen, die auf sehr weichen Federn gelagert ist. Berechnet man das Schwingungsverhalten eines solchen Elementes, so stellt man fest, daß es nur Schwingungen bis zu etwa 600 Hz absorbieren kann, während das Gehäuse bei Schwingungen mit weniger als 600 Hz nicht mehr anspricht.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, durch ein spezifisch schweres Material, das jedoch den Schwingungen des Gehäuses verzögerungsfrei folgen kann, die schwingende Eigenmasse des Gehäuses zu erhöhen, wodurch sich eine Verschiebung der kleinsten, zu dämpfenden Frequenzen ergibt. Ein geeignetes Material ist ein sehr weiches elastomeres Material, insbesondere Gummi, dem ein schwerer Füllstoff zugesetzt worden ist, um das spezifische Gewicht der Beschichtung und damit die schwingende Masse des Blech-Gehäuses des Resonators zu erhöhen.
Der wesentliche Zweck der Beschichtung mit den angegebenen Eigenschaften liegt also in einer Verringerung der Resonanzfrequenz der Schallschwingungen, die noch gedämpft werden können. Als eine Art »Nebeneffekt« ergibt sich — ähnlich wie bei der Verwendung eines Antidröhnbelages — gleichzeitig auch eine Verringerung der Schallamplitude und damit eine Verbesserung der Absorptionsgrades, die auf die Dämpfung der Schwingungen der Seitenwände des kalottenförmigen Gehäuses durch den Antidröhnbelag zurückzuführen ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnunger näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform ei-

nes Silators, und

F i g. 2 eine Kurvendarstellung der Eigenfrequenz eines üblichen, in Luft schwingenden Silators bzw. des Silators nach F i g. 1.

Der in F i g. 1 dargestellte, allgemein durch das Bezugszeichen 10 angedeutete Silator weist eine beispielsweise rechteckige oder quadratische Zwischenplatte 12 auf, die mit einer kreisförmigen öffnung versehen ist. Mit den Randbereichen der Zwischenplatte 12 sind zwei dünne Platten 14 und 16 verbunden, die linsenförmig nach außen gewölbt sind und das Gehäuse des Silators 10 bilden. Der Kalottenhohlraum dieses Gehäuses ist evakuiert

Die gesamte Außenfläche dieses Silators 10 ist durch eine Beschichtung 18 aus einem weichen elastomeren Material, beispielsweise Gummi, umgeben, dessen Biegesteifigkeit maximal ein Drittel der Biegesteifigkeit des Materials der beiden Platten 14,16 beträgt und dessen Shore-Α-Härte kleiner als 50 ist.

Dieses elastomere Material hat ein spezifisches Gewicht von 1 bis 3,5 g/cm³; um dieses spezifische Gewicht zu erhalten, wird dem Elastomer ein Füllstoff mit einem spezifischen Gewicht von mehr als 2 g/cm³ zugesetzt, beispielsweise Bleisulfid oder Mennige.

F i g. 2 zeigt das Resonanzspektrum eines üblichen, in Luft schwingenden Silators, der etwa den Aufbau nach F i g. 1, jedoch ohne die Beschichtung 18, hat. Es läßt sich erkennen, daß die Eigenfrequenz dieses Silators etwa bei 900 Hz liegt Durch bestimmte Konstruktive Maßnahmen, nämlich durch Beeinflussung der Wandstärke, der Wölbungshöhe und des Durchmessers des linsenförmigen Gehäuses, läßt sich dieser Wert noch etwas verringern; eine Unterschreitung einer unteren Grenze von etwa 600 Hz ist jedoch durch Beeinflussung dieser Parameter nicht möglich.

F i g. 2 zeigt außerdem das Resonanzspektrum des Silators nach Fig. 1, also eines üblichen Silators, der mit einer Beschichtung 18 aus einem weichen Gummi mit einem Füllstoff versehen ist. Es läßt sich erkennen, daß die Eigenfrequenz auf weniger als 500 Hz verringert worden ist. Durch entsprechende Abstimmung der erwähnten mechanischen Eigenschaften und der Eigenschaften der Beschichtung 18 lassen sich auch Eigenfrequenzen zwischen 100 und 300 Hz erreichen, wie sie beispielsweise für die Dämpfung des Lärmpegels von Kraftfahrzeug-Motoren erforderlich sind.

Experimentelle Untersuchungen an dem Silator nach F i g. 1 haben gezeigt, daß neben einer Verschiebung der Eigenfrequenz (siehe F i g. 2) auch der Absorptionsgrad etwa um den Faktor 10 verringert werden kann. So hatte ein Prototyp eines Silators nach F i g. 1 ohne die Beschichtung 18 einen Absorptionsgrad von 0,04 bei einer Resonanzfrequenz von etwa 900 Hz und mit der Beschichtung 18 aus einem weichen Gummi mit einem schweren Füllstoff einen Absorptionsgrad von etwa von 0,4 bei einer Resonanzfrequenz von etwa 400 Hz. Der verwendete Gummi allein hatte einen Absorptionsgrad von etwa 0,1 bei einer Resonanzfrequenz von ca. 400 Hz.

Eine weitere Verbesserung der Schalldämmung läßt sich durch Ausgestaltung der Beschichtung 18 mit Löchern erreichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mitschwingender, volumenändernder Resonator in Form eines Silators

a) mit einem linsenförmig gewölbten Blech-Gehäuse, dessen Kalottenhohlraum evakuiert ist, und

b) mit einer das Gehäuse vollständig umgebenden Beschichtung,