DAMPING COATING

Abstract: 1. A damping covering (2, 12, 22), comprising platelet elements (3, 13, 23) having a high modulus of elasticity which are arranged side by side and is one layer or are arranged side by side and in several layers one above the other, in which respect the platelet elements (3, 23) of one layer cover the joints between the platelet elements (3, 23) of an adjacent layer and in which respect a damping material (4, 24) having a high loss factor of the modulus of shear is arranged between the layers, characterised in that, to achieve an equal distribution of the material tensions within the damping covering, the spring constant of the damping material (4, 14, 24) increases in the case of a one-layer damping covering (12) in the region of a platelet element (13) or respectively in the case of a multilayer damping covering (2, 22) in the overlap region (3.1) or two platelet elements (3, 23) from the centre of the respective region towards the edges thereof, in which respect arranged at the edge regions of the platelet elements (3, 13, 23) is a damping material (4, 14, 24) the width, thickness and loss modulus of which is dimensioned and coordinated to the side length, thickness and the modulus of elasticity of the platelet elements (3, 13, 23).

Description: Dämpfungsbelag Die Erfindung bezieht sich auf einen Dämpfungsbelag, bestehend aus Plättchenelementen mit einem hohen Elastizitätsmodul, welche nebeneinander und in ein oder mehreren Lagen übereinander angeordnet sind, wobei dann die Plättchenelemente einer Lage die Fugen zwischen den Plättchenelementen einer benachbarten Lage überdecken und wobei zwischen den Lagen ein Dämpfungsstoff mit einem hohen Verlustfaktor des Schubmoduls angeordnet ist. Solche Dämpfungsbeläge sind aus der DE-AS 27 08 896 und dem dort genannten Stand der Technik bekannt. Die erstgenannte Druckschrift zeichnet sich gegenüber dem übrigen Stand der Technik dadurch aus, dass sie durch bestimmte Dimensionierungs- und Ausbildungsmerkmale einen Dämpfungsbelag schafft, der eine weit höhere Wirkung gewährleistet und ausserdem eine Gewichtsersparnis erbringt. Auf dieser vorgenannten Erfindung baut die nachfolgend beschriebene Erfindung auf und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, den Verlustmodul des- Dämpfungsbelages weiter zu optimieren und sowohl die erstellung zu vereinfachen als auch das verwendete Material besser auszunützen. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen niedergelegten Massnahmen in zuverlässiger Weise gelöst. In der nachfolgenden Beschreibung sind anhand von Ausführungsbeispielen die Merkmale der Erfindung beschrieben und erläutert. Diese AusfUhrungsbei- spiele sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch einen Dämpfungsbelag mit unterschiedlicher Dicke des Dämpfungsstoffes, Fig. 2 einen Teilquerschnitt eines Dämpfungsbelages mit planen Plättchenelementen und inhomogener Verteilung des Dämpfungsstoffes. Fig. 3 einen Teilquerschnitt eines Dämpfungsbelages mit unter schiedlicher Dicke des Dämpfungsstoffes, Fig. 4 einen Teilquerschnitt eines Dämpfungsbelages mit zum Dämpfungsobjekt hin dünner werdenden Plättchen elementen, Fig. 5 einen Teilquerschnitt eines Dämpfungsbelages mit zum Dämpfungaobjekt hin kürzer werdenden Plättchenelementen, Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Dämpfungsbelag mit Solltrenn linien, Fig. 7 einen Teilquerschnitt eines Dämpfungsbelages, bei dem Plättchenelemente mit dem Dämpfungsobjekt angeschweisst sind, Fig. 8 einen Teilquerschnitt eines Dämpfungsbelages mit Schutz hülle und Vakuumverschluss, Fig; 9 einen Teilquerschnitt eines Dämpfungsbelages mit einem Schutzgehäuse, Fig.10 eine Draufsicht auf einen Dämpfungsbelag mit sechs eckigen PlättcheneLementen-Grundriss, Fig.11 eine Draufsicht auf einen Dämpfungsbelag mit dreieckigem Plättchenelementen-Grundriss, Fig.12 eine Draufsicht auf einen Dämpfungsbelag mit rautenför migem Plättchenelementen-Grundriss, Fig. 13 einen Teilquerschnitt durch einen Dämpfungsbelag mit Verbindungsstegen und Festkörper-Dämpfungsstoffen, Fig. 14 einen Teilquerschnitt durch einen geschlossen und allseitig ummantelten Dämpfungsbelag. Es ist bekannt, dass eine dreieckförmige Querschnittsfläche der den Dämpfungsbelag aufbauenden Plättchenelemente den höchst.mög- lichen Verlustmodul E" ergibt. Dies ist theoretisch gesehen auch der Fall und er beträgt im Optimum E = 1/2 E1, wobei E1 der Elastizitätsmodul der Plättchenelemente ist. Bei-Plättchenelemen- ten mit konstantem Querschnitt bzw. Dicke ist jedoch nur ein Verlustmodulwert E11 3/8 E1 zu erreichen, was einer 25 %-igen Verringerung entspricht. Andererseits aber ist es. erheblich aufwandsloser, plane Plättchenformen herzustellen und auch von der Geometrie her einf acher in Flächenformen zu integrieren. Hier setzt die vorliegende Erfindung ein und ermöglicht,beide vorgenannten Vorteile zu erhalten, indem der sich zwischen den Plättchenelementen 3,23 usw. befindliche Dämpfungsstoff 4,24 usw. nicht homogen angeordnet bzw. ausgebildet ist, sondern an den Rändern der Überlappungsbereiche 3.1 je zweier Plättchenelemente 3, einen höheren Schubmodul aufweist als in der Mittelpartie. Bei einem einlagigen Dämpfungsbelag kann dies auch durch Veränderung der Schichtdicke des 3ämpfungsstoffes im Bereich eines Plättchenelementes 13, z.B. gemäss Fig. 2, erreicht werden. Bei mehrlagigen Dämpfungsbelägen herrscht an den Randstellen naturgemäss noch nicht die homogene Spannungsverteilung über die gesamte Belaghöhe, denn die höheren am Rande befindlichen oberen Schichten sind noch nicht im Spannungsfluss. Dem begegnet die Erwindung dadurch, dass der Dämpfungsbelag jeweils zum zu dämpfenden Objekt hin abgeschrägt azird,und zwar so, dass die höheren Lagen jeweils zurückversetzt sind. Hierdurch wird ausserdem noch der Rand flexibler und kann ahpassungsgenauer an der zu dämpfenden Oberfläche angebracht werden. Um nun auch noch die an den Rändern des Dämpfungsbelages auftretenden Spannungsstörungen zu verkleinern, werden die Länge unloder die Höhe der Plättchenelemente zum Rande hin verkleinert. Nachfolgend seien nun einzelne nach der Erfindung gestaltete Ausführungsbeispiele von Dämpfungsbelägen beschrieben. Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines Dämpfungsbelages 2, der auf einer zu dämpfenden Struktur 1 kraftschlüssig - beispielsweise durch Klebung 7 - befestigt ist. Diese Verklebung 7 braucht hierbei keine dämpfenden Eigenschaften aufzuweisen, sondern lediglich zur vollen Kraftübertragung einen höheren Schubmodul besitzen als ihn der Dämpfungsstoff 4 hat. Der Dämpfungsbelag 2 setzt sich aus quadratischen Plättchenelementen 3 mit konstanter Dicke und einem Dämpfungsstoff 4 zusammen. Letzterer ist streifenförmig in einer Breite b2 entlang den Rändern der Plättchenelemente 3 angeordnet. Dadurch entsteht im Mittelbereich der Plättchen ein Hohlraum, der entweder leer bleiben kann oder mit einem Füllmaterial von geringem Schubmodul versehen wird. Wird der Dämpfungsbelag 4 einer Zugspannung ausgesetzt, so ist die Kraftübertragung in den Plättchenelementen 3 auf die Ränder konzentriert. Im Extremfall, also dann, wenn die Kraftumleitung lediglich am Rand erfolgt (b2 ¯* 0), herrscht über die Länge der Plättchenelemente eine gleiche Spannungsverteilung. Es zeigt sich, dass der integrale Verlustmodul Y des Dämpfungs belages 2 umso mehr an dem maximal möglichen Wert 1/2 E1 - wobei E1 der Elastizitätsmodul des Plättchenelementes ist - heran reicht, je besser die Gleichverteilung der Materialspannung ist. Dies resultiert aus der Krafteinleitung an den Rändern. Die Dimensionierungsvorschriften für die Abmessungen unter Be rücksichtigung der Materialeigenschaften lauten: EMI4.1 2 bei beidseitig vom Dämpfungsstoff umgebenem Plättchenelement 1 bei einseitig vom Dämpfungsstoff umgebenem Plättchenelement. b) h2 g h1 c) b2 < d3 G2 = i Hierbei-bedeuten: hl, 1, E1 Dicke, Kantenlänge und Elastizi tätsmodul der Plättchenelemente; h2, b2, G2 Dicke, Breite und Verlustmodul des Dämpfungsstoffes. Mit den unter b) bis d) angegebenen Nebenbedingungen erhält man den maxinal möglichen Verlustmodul des Dämpfungsbelages E = 1/2 Ei In Fig 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der ebenfalls eine Gleichverteiliing der Zugspannung angestrebt ist, um damit den maximal möglichen Verlustmodul des Dämpfungsbelages 12 zu erreichen. Dieser setzt sich wieder aus Plättchenelementen 13 zusammen, die einen quadratischen Grundriss und eine konstante Dicke aufweisen. Zwischen den Plättchen und den-einzelnen Lagen befindet sich ein Dämpfungsstoff 14, wobei dessen Dicke an den Rändern der Plättcheneleme-nte 13 kleiner als in der Mitte derselben ist. Je# geringer diese Dicke ist, desto grösser ist deren Federkonstante bezüglich der Schubbelastung. Auch diese Ausführungsform realisiert eine Krafteinleitung in den Randpartien der Plättchenelemente 13., so dass letztere über die gesamte Länge gesehen eine -konstante Zugbelastung aufweisen. Durch Steuerung der Dicke und des Schubmoduls des Dämpfungsstoffes können nun auch ungleichförmige Plättchenelemente im Sinne des vorliegenden Erfindungsgedankens optimiert werden. Eine andere Ausführungsform zeigt die Fig. 3. Hier sind die Plättchenelemente 23 der oberen Lagen zurückversetzt, so dass an den Rändern des Dämpfungsbelages 22 noch keine Spannungseinleitung stattfindet. Zwischen den einzelnen Lagen befindet sich wieder ein Dämpfungsstoff 24. Der Dämpfungsbelag 21 selbst ist kraftschlüssig am zu dämpfenden Bauteil 21 befestigt, beispielsweise durch Klebung, Lötung etc. Ein Ausführungsbeispiel des Dämpfungsbelages zur Kompensation von Randstörungen zeigt die Fig. 4. Hierzu weisen die den Dämpfungsbelag 32 bildenden Plättchenelemente 33 eine zum Rande hin abnehmende Dicke auf. Eine weitere Ausführungsform zur Kompensation von Randstörungen ist in der Fig. 5 dargestellt. Hier wird die Länge der den Dämpfungsbelag 112 aufbauenden Plättohenelemente 43 zum Rande hin verkürzt. in beiden vorgenannten Fällen ist die Dicke des Dämpfungsstoffes 34, 44 der veränderten Geometrie angepasst. Die Fig. 6 zeigt eine andere Variante eines Dämpfungsbelages 52. Dieser ist hier in Flächenelemente 55 unterteilt, die untereinander Solltrennlinien 54 aufweisen. Damit ist es möglich, unterschiedliche Flächenformen zubilden, bzw. die Form den Gegebenheiten des zu dämpfenden Werkstückes etc. anzupassen. Die Flächenelemente 55 weisen mit zu den Solltrennlinien 56 hin abgeschrägte Ränder auf. Einen im Querschnitt einlagigen Dämpfungsbelag 52 zeigt die Fig.7, der an den Stegen 65 fest mit dem zu dämpfenden Bauteil befestigt ist. Dies kann - wie schon erwähnt - durch Kleben, Löten, Verschweissen etc. erfolgen. Durch Kerben 66 oder durch Bördelung ist nun eine Zugunterbrechung gegeben. Der Dämpfungsstoff 64 befindet sich zwischen den rasterlinienförmig gekreuzten Stegen 65 an den Plättchenelementen 63. Mit dieser Anordnung lässt sich auch ein Dämpfungsstoff 64 aus Feststoffen - wie beispielsweise Graphit verwenden. Der für die Reibung notwendige Anpressdruck wird dadurch erreicht, dass die Plättchenelemente 63 eine statische Wölbung erhalten, die dann eine elastische Anpresskraft, ähnlich der bekannten Tellerfedern, ergibt. Die hier gezeigte einlagige Form lässt sich sinngemäss auch mehrlagig ausführen. Ein Ausführungsbeispiel eines Dämpfungsbelages 72 bei dem zu den Plättchenelementen 73 ein Feststoff-Dämpfungsstoff 74 verwendet wird, zeigt die Fig. 8. Hierbei ist weiterhin der Dämpfungs belag 72 von einer vakuumdichten Schutzhülle 75 umgeben und evakuiert. Der notwendige Anpressdruck für die Coulomb'sche Feststoffreibung wird durch den atmosphärischen Aussendruck aufgebracht. Die Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Dämpfungsbelag 82 in einem korrosionsgeschützten Gehäuse 85 untergebracht ist und die gesamte Anordnung durch eine Verklebung 87 oder durch eine andere kraftschlüssige Verbindung, wie Löten, Schweissen etc. an dem zu dämpfenden Bauteil 81 befestigt ist. Die Figuren 10 bis 12 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen die Plättchenelemente 93, 103 und 113 verschiedene Grundrissformen haben, nämlich sechseckig, dreieckig und rautenförmig. Bei mehrlagigem Dämpfungsbelag sind die einzelnen Schichten gegeneinander versetzt angeordnet, wie dies gestrichelt in den Figuren angedeutet ist. Hierbei ist die Rautenform dann angebracht, wenn eine bevorzugte Schwingungsrichtung vorliegt. Die Fig. 13 zeigt einen Dämpfungsbelag 122, bestehend aus den Plättchenelementen 123 und dem dazwischen liegenden Dämpfungsstoff 124. Zusätzlich sorgen Verbindungsstege 128 für einen Zusammenhalt der einzelnen Lagen. Die Verbindungsstege 128 können durch Schweissen, Kleben etc. mit den Elementen 123 verbunden sein. Diese Ausführungsform erlaubt die Verwendung von nichtklebenden Dämpfungsstoffen 124. Bei einer statischen Vorwölbung der Plättchenelemente 123 gelingt es damit, auch die Verspannung zu erreichen, um beispielsweise bei Festkörper-Dämpfungsstoffen 124 die erforderliche Anpresskraft zu gewährleisten. In der Fig. 14 ist ein Dämpfungsbelag 132 gezeigt, der durch einen Mantel 135 allseitig umschlossen ist. Dieser als komplettes Bauteil dienende Dämpfungsbelag 132 besteht aus mehreren Lagen von Plättchenelementen 133 mit dazwischenliegendem Dämpfungsstoff 134 und wird beispielsweise durch Flansche 138 mit dem zu dämpfenden Bauteil verbun-d-en

Claims: Dämpfungsbelag PATENTANSPRÜCHE 1. Dämpfungsbelag, bestehend aus Plättchenelementen mit einem hohen Elastizitätsmodul, welche nebeneinander und in ein oder mehreren Lagen übereinander angeordnet sind, wobei dann die Plättchenelemente einer Lage die Fugen zwischen den Plättchenelementen einer benachbarten Lage überdecken und wobei zwischen den Lagen ein Dämpfungsstoff mit einem hohen Verlustfaktor des Schubmoduls angeordnet ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Erzielung einer Gleichverteilung der Materialspannungen innerhalb des Dämpfungsbelages die Federkonstante des Dämpfungsetoffes (4, 14, 24 etc.) bei einem einlagigen Dämpfungsbelag (12) im Bereich eines Plättchenelementes (13) bzw. bei einem mehr lagigen Dämpfungsbelag (2,22 etc.) im Überlappungs bereich (3.1) zweier Plättchenelemente (3,23 etc.) von der Mitte des jeweiligen Bereiches zu dessen Rändern hin Ru- nimmt. 2. Dämpfungsbelag nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass an den Randbereichen der Plättchen elemente (3,13,23 etc.) ein Dämpfungsstoff (11,14,24 etc.) angeordnet ist, dessen Breite (b2), Dicke (h2) und Verlust schubmodul (G2) auf die Seitenlänge (1), Dicke (hl) und den Elastizitätsmodul (E1) der Plättchenelemente (3)- abgestimmt ist nach den Dimensionierungsvorschriften: a) 4 h1 h2 E1 = 2 wenn ein Plättchenelement beid seitig mit Dämpfungsstoff umge b2 G2 ben ist; 1 wenn ein Plättchenelement am obe ren Rand mit Dämpfungsstoff um geben ist. b) h2 e h1 c) b2 ç 1 3. Dämpfungsbelag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Dämpfungsbelag (2,22, 32, etc.) bei mehrlagiger Ausführung durch eine kraft schlüssige Verbindung, wie Hartkleber, Lötung, Schweissung etc. an dem zu dämpfenden Bauteil (1,11,21,etc.) befestigt ist. 4. Dämpfungsbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Dämpfungsstoff (14) an den Rändern der Plättchenelemente (13) eine geringere Dicke als im Mittenbereich aufweist. 5. Dämpfungsbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ränder des Dämpfungsbelages (22,32) abgeschrägt sind. 6. Dämpfungsbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch 8 e k e n n z e i c h n e t , dass die Plättchenelemente (33) zum Rand des Dämpfungsbelages (32) eine abnehmende Dicke aufweisen; 7. Dämpfungsbelag nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Plättchenelemente (43) zum Rand des Dämpfungsbelages (42) hin eine abnehmende Seitenlänge (2) aufweisen. 8. Dämpfungsbelag nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Dämpfungs belag (52) in Unterflächen (55) unterteilt ist und sich an den Rändern Solltrennlinien (56) bzw. an den Eckpunkten Solltrennpunkte befinden. 9. Dämpfungsbelag nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Plättchen elemente (63) einer Schichtlage mittels Einschnitten, Kerben, Bördelungen (66) etc. unterteilt sind und sich dazwischen Stege (65) befinden, die mit dem zu dämpfenden Bauteil (61) durch Kleben, Elektroschweissen oder Löten fest verbunden sind, während sich der Dämpfungsstoff (64) in den sich ge bildeten Taschen befindet. 10. Dämpfungsbelag nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Plättchen elemente (63) mit einer Wölbung versehen sind, so dass bei der Befestigung durch den Steg (65) ein elastischer Anpress druck erzeugt wird, der dem Dämpfungsstoff (64) aus Graphit,Sulfide, Metallpulver etc. eine Coulomb'sche Reibung vermittelt. 11. Dämpfungsbelag nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Dämpfungs belag -(72) von einer Schutzhülle (75) umgeben ist, deren Innenraum evakuiert ist und damit der Aussendruck den als Dämpfungsmittel (711) dienenden Feststoffen wie Graphit, Sulfide etc. eine Coulomb'sche Reibung vermittelt. 12. Dämpfungsbelag nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Grundrisse der Plättchenelemente (3,13,.. .83) neben der Quadratform auch sechseckigen (93, dreieckigen (103) oder rautenförmig-en (113) Grundriss aufweisen. 13. Dämpfungsbelag nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 12, dadurch g e k a n n z e i c h n e t , dass zwischen den einzelnen Lagen aus Plättchenelementen (123) Verbindungs stege (128) angeordnet sind. 14. Dämpfungsbelag nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Dämpfungsbelag (132) allseitig von einem Gehäusemantel (135) umgeben ist und mittels Flansche oder anderer Befestigungs mittel (1383 mit dem zu dämpfenden Bauteil befestigt wird.

Inventors: ALBRECHT, HELMUT, DIPL.-ING., BSCHORR, OSKAR, DR. DIPL.-ING.
Applicants: MESSERSCHMITT-BOLKOW-BLOHM GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG
Application year: 1981
Main classification: E04B1
IPC codes: F16F1, E04B1, F16F3, G10K11, F16F9