DE4343008C2 - Resonanzabsorber - Google Patents
ResonanzabsorberInfo
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- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
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Description
Die Erfindung betrifft einen Resonanzabsorber zur Dämpfung von
Körperschallschwingungen mit einer Anzahl von freischwingenden Zungen
mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen, wobei die Zungen als
Doppelzungen mit einem jeweils zwischen den beiden Zungenelementen
eingezwängtem Dämpfungsbelag ausgebildet und an einer gemeinsamen, mit
einem zu bedämpfenden Körper verbindbaren Basis angeordnet sind an einer
gemeinsamen, mit einem zu bedämpfenden Körper verbindbaren Basis
angeordnet sind.
Resonanzabsorber sind grundsätzlich z. B. aus der DE 10 71 364 oder der
DE-OS 21 63 798 bekannt; ein solcher der oben genannten Art ist aus der
US 4 924 976 bekannt. Bei diesen Schwingungsabsorbern sind die einzelnen
Zungen bzgl. ihrer Resonanzfrequenz auf die Schwingungen des zu
bedämpfenden Körpers abgestimmt. Die so zu Resonanzschwingungen
angeregten Zungen entziehen damit dem zu bedämpfenden Körper
Schwingungsenergie, welche durch geeignete Dämpfung der Zungen
letztlich in Wärme umgesetzt wird.
Zur Steigerung der schwingungsdämpfenden Wirkung ist es aus der EP 0
020 284 B1 bekannt, plattenförmige Zungen übereinander zu stapeln, wobei
zwischen den Zungen Lagen aus einem Dämpfungsmaterial angeordnet sind.
Die einzelnen Zungen und das Dämpfungsmaterial sind so aufeinander
abgestimmt, daß die einzelnen Platten gegeneinander schwingen und dabei
das Dämpfungsmaterial komprimieren bzw. entspannen. Bei einem
derartigen Resonanzabsorber müssen die Zwischenlagen aus
Dämpfungsmaterial relativ dick und weich sein, damit keine allzu große
Kopplung zwischen den einzelnen Zungen zustande kommt, wodurch das
gesamte Schwingungsverhalten verändert würde.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Resonanzabsorber der o.g.
Art zu schaffen, welcher bei gleicher Wirkung eine kompaktere Bauweise
ermöglicht, auf einen möglichst breiten Frequenzbereich abstimmbar ist und
mit geringeren Mengen an Dämpfungsmaterial als bisher auskommt.
Diese Aufgabe wird durch einen Resonanzabsorber mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Schwingungsabsorber
weist zum einen freischwingende Zungen auf, die als Doppelzungen
ausgebildet sind, die jedoch schwingungsmäßig nicht an benachbarte
Doppelzungen gekoppelt sind und somit ein definiertes
Schwingungsverhalten zeigen. Zum anderen wird zur Erhöhung der
Dämpfung jeweils einer Doppelzunge eine Technologie verwandt, die als
"eingezwängter Belag" zur Dämpfung von Biegeschwingungen dünner
Bleche an sich bekannt ist. Hierbei wird die Dämpfungsschicht nicht durch
Kompression bzw. Entspannung verformt, sondern durch Scherung, so daß
die Dämpfungsschichten extrem dünn sein können.
In besonders kompakter Weise werden mehrere Lagen kammartig
angeordneter Zungen mit deckungsgleichem Außenumfang übereinander
gestapelt, so daß ein Block aus zeilen- und spaltenförmig angeordneten,
freischwingenden Doppelzungen entsteht.
Vorteilhafte Ausbildungen sind dem in der Figur teilweise schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
Der in der Figur dargestellte Resonanzabsorber besteht aus sieben Lagen (1
bis 7) von Doppelzungen (1.1, 1.2, 1.3. . .), wobei jede Lage aus zwei
deckungsgleichen Metallplatten gleicher Dicke hergestellt ist. Die Platten
sind auf zwei gegenüberliegenden Seiten A und B kammartig eingeschnitten,
wobei ein schräg über die Plattenfläche verlaufender Basisstreifen der Breite
b uneingeschnitten verbleibt. Längs dieses Basisstreifens sind zwischen den
einzelnen Lagen deckungsgleich verlaufende Distanzstücke 10 bis 15
eingelegt, über die eine akustische Kopplung der einzelnen Platten im
Bereich der Basisstreifen erfolgt, wobei die Lagen und die Distanzstücke
durch eine Basisplatte 8 und eine sog. Adapterplatte 9 mittels
Spannschrauben 9.1 bis 9.7 zusammengehalten werden. Die Distanzstücke
können insbesondere bei der Herstellung großer Stückzahlen von Absorbern
auch direkt mit den Platten integriert sein, z. B. durch entsprechende
Gußformen für die Platten oder durch Präge- oder Fräsbearbeitung ebener
Platten. Der Resonanzabsorber wird über die Basisplatte 8 kraft- und
momentschlüssig mit einem zu dämpfenden Körper verbunden.
Zwischen die beiden Platten einer Lage (1 bis 7) wird vor dem
Aufeinanderstapeln und Schneiden eine Dämpfungsschicht aufgebracht, so
daß eine sandwichartige Struktur entsteht. Nach dem Schneiden der Platten
entstehen so Doppelzungen 1.1, 1.2,. . . 1.7, welche aus jeweils zwei
metallischen Zungenelementen, z. B. 1.11 und 1.12, mit dazwischen
eingezwängtem Belag, z. B. 1.13, bestehen.
Wenn, wie im gezeigten Beispiel, der Basisstreifen asymmetrisch über die
Plattenebene verläuft, so entstehen pro Lage 2 × 7 Doppelzungen mit jeweils
unterschiedlicher Länge und somit unterschiedlicher Resonanzfrequenz.
Wenn, wie im Ausführungsbeispiel ebenfalls gezeigt ist, die Schichtdicke
der einzelnen Plattenelemente von Lage zu Lage (von 1 nach 7) zunimmt,
multipliziert sich die Anzahl der Zungen mit unterschiedlichen
Resonanzfrequenzen um die Zahl der Lagen.
Für die Berechnung der Resonanzfrequenzen der Doppelzungen mit
konstantem Querschnittsverlauf kann folgende Beziehung angesetzt werden:
Dabei bedeuten
sn: Eigenfrequenz-Beiwert,
l: Zungenlänge,
I: Flächenträgheitsmoment,
A: Zungenquerschnittsfläche,
E: Elastizitätsmodul,
ρ: Dichte.
sn: Eigenfrequenz-Beiwert,
l: Zungenlänge,
I: Flächenträgheitsmoment,
A: Zungenquerschnittsfläche,
E: Elastizitätsmodul,
ρ: Dichte.
Die Eigenfrequenz-Beiwerte sind von der Art der Einspannung der Zunge
und der Ordnungszahl der Eigenschwingung abhängig. In "Technische
Akustik" von Ivar Veit, Verlag: Vogel Fachbuch, 4. Aufl., 1988 sind für
einen einseitig eingespannten Stab, der mit der erfindungsgemäßen
Absorberzunge als äquivalent angesehen werden kann, folgende Beiwerte
für die Grundschwingung und die ersten 4 Oberschwingungen angegeben:
s₁ = 1.875 (Grundschwingung)
s₂ = 4,694 (1. Oberschwingung)
s₃ = 7,855 (2. Oberschwingung)
s₄ = 10,996 (3. Oberschwingung)
s₅ = 14,137 (4. Oberschwingung).
s₂ = 4,694 (1. Oberschwingung)
s₃ = 7,855 (2. Oberschwingung)
s₄ = 10,996 (3. Oberschwingung)
s₅ = 14,137 (4. Oberschwingung).
Durch die Verbindung zweier Zungenelemente zu einer Doppelzunge mittels
einer Dämpfungsschicht muß bzgl. der Resonanzfrequenzermittlung einer
derartigen Doppelzunge ein Kopplungsfaktor berücksichtigt werden. Somit
gilt:
fnD = K·fn.
Hierbei bedeutet
fnD: Eigenfrequenz der Doppelzunge
K: Kopplungsfaktor.
fnD: Eigenfrequenz der Doppelzunge
K: Kopplungsfaktor.
Der Kopplungsfaktor bewegt sich je nach Material zwischen den Werten 1
und 2. Bei einer sehr weichen Dämpfungsmasse erhöht sich die
Eigenfrequenz der Doppelzunge nur unwesentlich, bei einer sehr harten
Dämpfungsmasse erhält man nahezu den Kopplungsfaktor 2, also eine
Frequenzverdoppelung.
Besonders vorteilhaft ist eine Abstufung der Zungen nach folgender Regel:
Hierbei bedeuten
mit ln = Länge der n-ten Zunge,
l₀ = Länge der längsten Zunge,
n = Laufindex zwischen 0 und N-1,
N = Gesamtzahl der verschiedenen Zungenlängen,
f₁ = erste Resonanzfrequenz der längsten Zunge,
f₂ = zweite Resonanzfrequenz der längsten Zunge.
mit ln = Länge der n-ten Zunge,
l₀ = Länge der längsten Zunge,
n = Laufindex zwischen 0 und N-1,
N = Gesamtzahl der verschiedenen Zungenlängen,
f₁ = erste Resonanzfrequenz der längsten Zunge,
f₂ = zweite Resonanzfrequenz der längsten Zunge.
Die Möglichkeit, die Doppelzungen mit unterschiedlichen
Dämpfungsschichten zu versehen, führt zu einer
Temperaturbereichserweiterung für den Schwingungsabsorber.
Claims (7)
1. Resonanzabsorber zur Dämpfung von Körperschallschwingungen
mit einer Anzahl von freischwingenden Zungen mit unterschiedlichen
Resonanzfrequenzen, wobei die Zungen als Doppelzungen mit einem jeweils
zwischen den beiden Zungenelementen eingezwängtem Dämpfungsbelag
ausgebildet und an einer gemeinsamen, mit einem zu bedämpfenden Körper
verbindbaren Basis angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Lage (1) von Doppelzungen (1.1, 1.2,. . .) unterschiedlicher Länge durch
kammartiges Einschneiden zweier deckungsgleicher, rechteckiger oder
quadratischer Platten an zwei gegenüberliegenden Seiten (A, B) unter
Beibehaltung eines zentralen, schräg über die Plattenfläche verlaufenden
Basisstreifens gebildet wird und daß mehrere Lagen (1, 2, 3. . .) von
Doppelzungen (1.1, 1.2,. . .; 2.1, 2.2,. . .; . . .) mit unterschiedlichen Dicken
und deckungsgleichen Basisstreifen übereinander gestapelt sind, wobei die
Enden der Doppelzungen freistehend sind, die Basisstreifen jedoch in
Kontakt zueinander stehen.
2. Resonanzabsorber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Zungenelemente (1.11, 1.12;. . .) deckungsgleich sind.
3. Resonanzabsorber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere Doppelzungen (1.1, 2.1,. . .) mit gegenseitigen
Abständen übereinander gestapelt sind, wobei die Basisflächen zur
Einleitung von Körperschallschwingungen in Kontakt miteinander stehen.
4. Resonanzabsorber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Doppelzungen (1.1, 2.1,. . .) eines Stapels deckungsgleich sind, jedoch
unterschiedliche Dicken aufweisen.
5. Resonanzabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere Doppelzungen (1.11, 1.12, 1.13,. . .)
unterschiedlicher Länge nebeneinander an einer gemeinsamen Basis
angeordnet sind.
6. Resonanzabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschicht (1.13,. . .) innerhalb eines
Stapels von Doppelzungen von Lage zu Lage unterschiedlich ist.
7. Resonanzabsorber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Längen der Doppelzungen nach folgender
Beziehung abgestuft sind:
mit ln = Länge der n-ten Zunge,
l₀ = Länge der längsten Zunge,
n = Laufzahl zwischen 0 und N-1,
N = Gesamtzahl der verschiedenen Zungen,
f₁ = erste Resonanzfrequenz der längsten Zunge,
f₂ = zweite Resonanzfrequenz der längsten Zunge.
l₀ = Länge der längsten Zunge,
n = Laufzahl zwischen 0 und N-1,
N = Gesamtzahl der verschiedenen Zungen,
f₁ = erste Resonanzfrequenz der längsten Zunge,
f₂ = zweite Resonanzfrequenz der längsten Zunge.
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DE4343008A DE4343008C2 (de) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | Resonanzabsorber |
EP94117490A EP0658872A3 (de) | 1993-12-16 | 1994-11-05 | Resonanzabsorber. |
JP6297115A JPH07210171A (ja) | 1993-12-16 | 1994-11-30 | 共振吸収体 |
US08/352,138 US5550335A (en) | 1993-12-16 | 1994-12-01 | Resonance absorber |
CA002137954A CA2137954A1 (en) | 1993-12-16 | 1994-12-13 | Resonance absorber |
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- 1994-12-13 CA CA002137954A patent/CA2137954A1/en not_active Abandoned
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Owner name: LFK LENKFLUGKOERPERSYSTEME GMBH, 81669 MUENCHEN, D |
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