DE102005005770A1 - Variable frequency damper has connecting plate which is linked to damping mass by tubular rubber spring, chamber inside spring being inflated to adjust support given to damping mass - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen frequenzvariablen Tilger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a variable frequency absorber with the features of the preamble of claim 1.
In technischen Systemen werden durch rotierende Antriebe häufig Strukturschwingungen erregt. Die auftretenden Frequenzen der Strukturschwingungen sind Harmonische der Drehzahl, d.h. der Drehfrequenz, der rotierenden Antriebe. Liegt die Drehzahl fest, so ist es gängige Praxis, die Strukturschwingungen durch Tilger zu bedämpfen. Die Eigenfrequenz des Tilgers wird dabei auf eine Harmonische der Drehfrequenz abgestimmt, um eine optimale Wirkung zu erzielen. Hat das technische System unterschiedliche Betriebszustände mit variierenden Drehzahlen der Antriebe, so ist eine optimale Abstimmung der Tilger nicht mehr möglich. Hierin begründet sich der Bedarf an frequenzvariablen Tilgern, deren Eigenfrequenz in Abhängigkeit vom Betriebszustand gesteuert oder geregelt auf die Harmonische der aktuelle Drehfrequenz angepasst werden kann und somit für alle Betriebszustände eine optimale Anpassung gewährleistet.In In technical systems, rotating drives often cause structural vibrations excited. The occurring frequencies of the structural vibrations are Harmonics of the speed, i. the rotational frequency, the rotating Drives. If the speed is fixed, then it is common practice, the structural vibrations to dampen by absorber. The natural frequency of the absorber is set to a harmonic of the Tuning frequency tuned for optimal effect. Has the technical system has different operating states varying speeds of the drives, so is an optimal vote the absorber is no longer possible. Based on this the need for frequency-variable absorbers whose natural frequency dependent on controlled by the operating state or regulated to the harmonic of the current rotational frequency can be adjusted and thus for all operating conditions one optimal adjustment guaranteed.
Handelt es sich um ausgedehnte technische Systeme, so kann eine Vielzahl von Tilgern erforderlich sein, die auf ein und dieselbe Harmonische der Drehfrequenz abgestimmt und verteilt an den unterschiedlichsten Stellen angebracht sind, um die gewünschte Absenkung der Amplituden der Strukturschwingung zu erzielen.These these are extensive technical systems, so can a variety be required by the absorbers, which are on one and the same harmonic the rotational frequency matched and distributed to the most diverse Positions are attached to the desired reduction in amplitudes to achieve the structural vibration.
Bei Änderung des Betriebszustands ist die Abstimmung aller Tilger auf die veränderte Harmonische der Drehfrequenz erforderlich. Dies kann mit hohem Aufwand für jeden frequenzvariablen Tilger autonom oder, wenn es das Tilgerkonzept zulässt, mit entsprechend geringerem Aufwand für alle Tilger zentral erfolgen.When changing The operating state is the tuning of all dampers to the changed harmonic the rotation frequency required. This can be a hassle for everyone Frequency variable absorber autonomous or, if there is the absorber concept allows, with correspondingly lower costs for all absorbers centrally.
Ein
frequenzvariabler Tilger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
Patentanspruchs 1 ist aus der
AUFGABE DER ERFINDUNGTASK OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten Tilger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, der über einen sehr großen Frequenzbereich frequenzvariabel ist.Of the Invention is based on the object, a simple design Tilger with the features of the preamble of claim 1 to show the over a very big one Frequency range is frequency variable.
LÖSUNGSOLUTION
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch einen frequenzvariablen Tilger mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.The The object of the invention is achieved by a variable frequency Tilger solved with the features of independent claim 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen des neuen Tilgers und seiner Verwendung sind in den Unteransprüchen beschrieben.advantageous embodiments of the new absorber and its use are described in the subclaims.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION THE INVENTION
Die Erfindung bezieht sich auf frequenzvariable Tilger, deren Eigenfrequenz durch Variation eines insbesondere pneumatischen Drucks angepasst werden kann. Sind mehrere Tilger identisch aufgebaut und diese über ein den Druck vermittelndes Leitungssystem miteinander verbunden, z. B. eine einfache pneumatische Schlauchverbindung, so kann die Abstimmung aller Tilger zentral über die Änderung des Drucks erfolgen.The The invention relates to variable frequency absorbers whose natural frequency be adjusted by varying a particular pneumatic pressure can. If several absorbers have the same structure and these are over one the pressure mediating line system interconnected, z. B. a simple pneumatic hose connection, so the vote all of the absorbers centrally over the change of Printing done.
Dies kann entweder (1.) in Abhängigkeit vom Betriebszustand des technischen Systems gesteuert erfolgen. Hierzu muss der Zusammenhang zwischen dem Betriebszustand und dem für die Einstellung der zugehörigen Eigenfrequenz der Tilger benötigten Druck bekannt sein, so dass nur der entsprechende Druck eingestellt zu werden braucht. Dies kann z. B. über einen geeigneten Drucksensor geregelt erfolgen. Oder es kann (2.) in Abhängigkeit vom Betriebszustand des technischen Systems geregelt erfolgen. Die Eigenfrequenz kann z. B. über die Messung der Beschleunigung der Tilgermasse abgestimmt werden. Bei optimaler Abstimmung erreicht die Beschleunigung in der Harmonischen der Drehfrequenz des Antriebs ein Maximum.This can be either (1.) depending controlled by the operating state of the technical system. For this, the connection between the operating state and the for the Setting the associated Natural frequency of the absorber required pressure Be known, so just set the appropriate pressure too will need. This can be z. B. over a suitable pressure sensor is regulated. Or it can (2.) dependent on be regulated by the operating state of the technical system. The Natural frequency can z. B. over the measurement of the acceleration of the absorber mass are tuned. With optimal tuning, the acceleration reaches the harmonic the rotational frequency of the drive is a maximum.
Aber auch ein einzelner Tilger der beschriebenen Art kann aufgrund seines einfachen Aufbaus und seiner in weiten Grenzen leicht veränderbaren Eigenfrequenz von Interesse sein. Die Erfindung entwickelt nicht erst dann Vorteile, wenn mehrere Tilger zusammengeschaltet werden.But Also a single absorber of the kind described may be due to its simple structure and its easily changeable within wide limits natural frequency be of interest. The invention does not then develop advantages, if several absorbers are interconnected.
Bei dem neuen frequenzvariablen Tilger ist eine Abstützung für die Elastomerfeder vorgesehen, an der sich die Elastomerfeder bei unterschiedlichem Druck in dem Hohlraum quer zu der Richtung des Abstands der Tilgermasse von der Anbindungsplatte unterschiedlich stark abstützt. Hierdurch wird eine viel größere Veränderung der Eigenfrequenz des Tilgers erreicht als ohne die Abstützung, d.h. bei einer reinen Deformation des Elastomers der Elastomerfeder.In the new variable frequency absorber is provided a support for the elastomeric spring, at which the elastomeric spring at different pressure in the cavity transverse to the direction of the distance of the absorber mass of the connection plate is supported differently strong. As a result, a much larger change in the natural frequency of the absorber is achieved than without the support, ie at a pure deformation of the elastomer of the elastomeric spring.
Der Druck ist vorzugsweise ein pneumatischer Druck, um nicht die tote Masse, d.h. die nicht der Tilgermasse zuzuordnende Masse, des Tilgers zu erhöhen, wie dies bei einer hydraulischen Aufbringung des Drucks der Fall ist. Grundsätzlich kann der Druck aber auch ein hydraulischer Druck sein.Of the Pressure is preferably a pneumatic pressure to avoid the dead Mass, i. the mass not attributable to the absorber mass, the absorber too increase, as is the case with hydraulic application of pressure is. in principle But the pressure can also be a hydraulic pressure.
Die Abstützung für die Elastomerfeder kann eine Abstützfläche an einem in dem Hohlraum angeordneten Innenkörper umfassen, von der sich die Elastomerfeder mit zunehmendem Druck in dem Hohlraum ablöst. Durch das Ablösen der Elastomerfeder mit zunehmendem Druck von der Abstützfläche fällt die Steifigkeit der Federanordnung ab, d.h. die Eigenfrequenz des Tilgers sinkt.The support for the Elastomer spring may have a support surface on a In the cavity arranged inner body comprise, of which the elastomer spring detaches with increasing pressure in the cavity. By the detachment the elastomer spring with increasing pressure from the support surface falls the Stiffness of the spring assembly from, i. the natural frequency of the absorber sinks.
Wenn der Innenkörper einstückig mit der Tilgermasse ausgebildet ist, ist er dieser zuzurechnen und erhöht nicht die tote Masse des Tilgers.If the inner body one piece is trained with the absorber mass, he is attributed to this and elevated not the dead mass of the damper.
Die Abstützung für die Elastomerfeder kann auch eine Abstützfläche an einer die Elastomerfeder umgebenden Abstützmanschette umfassen, an die sich die Elastomerfeder mit zunehmendem Druck in dem Hohlraum anlegt. Durch das Anlegen der Elastomerfeder mit zunehmendem Druck an die Abstützfläche steigt die Steifigkeit der Federanordnung an, d.h. die Eigenfrequenz des Tilgers nimmt zu.The support for the Elastomer spring may also have a support surface on a surrounding the elastomeric spring Abstützmanschette include, to which the elastomeric spring with increasing pressure in the Cavity applies. By applying the elastomeric spring with increasing Pressure on the support surface increases the stiffness of the spring assembly, i. the natural frequency of the Tilgers is increasing.
Wenn ein biegweicher Abstandsbegrenzer die Tigermasse parallel zu der Elastomerfeder mit der Anbindungsplatte verbindet und so eine Vergrößerung des Abstands der Tilgermasse von der Anbindungsplatte mit zunehmendem Druck in dem Hohlraum verhindert, ist die Erhöhung der Eigenfrequenz des Tilgers mit zunehmendem Druck in dem Hohlraum durch Anlegen der Elastomerfeder an die Abstützfläche an der Abstützmanschette noch ausgeprägter. Ein solcher Abstandsbegrenzer kann auf einer Symmetrieachse des Tilgers durch den Hohlraum verlaufen.If a flexible distance limiter the tiger mass parallel to the Elastomer spring with the connection plate connects and so an enlargement of the Distance of the absorber mass from the connection plate with increasing Preventing pressure in the cavity is the increase of the natural frequency of the Tilgers with increasing pressure in the cavity by applying the Elastomer spring to the support surface on the Abstützmanschette even more pronounced. Such a distance limiter can be mounted on an axis of symmetry of the Tilgers pass through the cavity.
Wenn die Abstützmanschette einstückig mit der Anbindungsplatte ausgebildet ist, ist sie zwar der toten Masse des Tilgers zuzurechnen, doch ist ihr Beitrag hierzu eher gering. Dabei kann die Abstützmanschette besonders einfach durch ein einziges Blechformteil einstückig mit der Anbindungsplatte ausgebildet werden. Die Abstützmanschette kann aber auch an der schwingenden Masse angeordnet sein, um diesen Einfluß vollständig zu vermeiden.If the support collar one piece is formed with the connection plate, it is indeed the dead Attributable to mass of the absorber, but their contribution to this is rather low. In this case, the support sleeve particularly easy by a single sheet metal part in one piece with be formed of the connection plate. The support collar but can also be arranged on the oscillating mass to this Influence completely avoid.
Es ist auch möglich. dass die Abstützung eine Faserverstärkung für die Elastomerfeder aus an der Anbindungsplatte und der Tilgermasse befestigten Fasern umfasst, wobei sich ein Faserwinkel der Fasern zu der Richtung des Abstands der Tilgermasse von der Anbindungsplatte mit zunehmendem Druck in dem Hohlraum verändert. Dies führt bei der mit zunehmendem Druck einhergehenden Ausbeulung der Elastomerfeder quer zu der Richtung des Abstands zwischen der Tilgermasse und der Anbindungsplatte zu einer ausgeprägten Verringerung dieses Abstands und damit zu einer deutlichen Erhöhung der Eigenfrequenz des Tilgers.It is possible, too. that support a fiber reinforcement for the Elastomer spring attached to the connection plate and the absorber mass Fibers, wherein a fiber angle of the fibers to the direction the distance of the absorber mass from the connection plate with increasing pressure changed in the cavity. this leads to at the associated with increasing pressure bulging of the elastomeric spring transverse to the direction of the distance between the absorber mass and the Attachment plate to a marked reduction in this distance and thus to a significant increase in the natural frequency of TMD.
Die Elastomerfeder kann bei allen hier beschriebenen Ausführungsformen des neuen Tilgers hohlzylinderförmig sein, also in vorteilhafter Weise eine besonders einfache Form aufweisen.The Elastomeric spring can be used in all embodiments described herein of the new Tilgers hollow cylindrical be, so advantageously have a particularly simple shape.
Bei einer Anordnung mit mehreren neuen frequenzvariablen Tilgern können die Hohlräume der Tilger zur zentralen Variation der Eigenfrequenzen aller Tilger an ein gemeinsames Leitungssystem angeschlossen sein, um sie mit einem einheitlichen Druck zu beaufschlagen. Dies reduziert den Gesamtaufwand für die Abstimmung der Eigenfrequenzen einer Vielzahl von Tilgern ganz erheblich.at an arrangement with several new frequency variable attenuators, the cavities the absorber for the central variation of the natural frequencies of all absorbers be connected to a common line system with them to apply a uniform pressure. This reduces the total effort for the Tuning the natural frequencies of a variety of Tilgern considerably.
Einige Anwendungsbeispiele für den neuen frequenzvariablen Tilger seien nachfolgend genannt:Some Application examples for the new variable frequency absorber may be mentioned below:
Propellerflugzeugepropeller aircraft
Im Flugzeugrumpf von Propellerflugzeugen treten in den Harmonischen der Blattfolgefrequenz hohe Schallpegel auf. Zur Absenkung des Lärmpegels werden an die Spannten des Rumpfs drei unterschiedliche, auf die 1., 2. und 3. Harmonische der Blattfolgefrequenz abgestimmte Tilgertypen in größerer Stückzahl verbaut. Die Abstimmung erfolgt heute nur für den Betriebszustand „Reiseflug". Die anderen Betriebszustände mit differierenden Motordrehzahlen finden bislang keine Berücksichtigung, so dass während diesen erhöhte Lärmpegel auftreten. Die vorgeschlagenen frequenzvariablen Tilger ermöglichen die Absenkung des Schallpegels in allen Betriebszuständen.in the Aircraft fuselage of propeller aircraft occur in harmonics the sheet rate is high on sound levels. To lower the noise level At the spans of the hull are three different, on the 1st, 2nd and 3rd harmonics of the folowing frequency tuned types of filters installed in larger quantities. The vote today takes place only for the operating state "cruising flight." The other operating conditions with differing engine speeds are so far no consideration, so while this increased noise level occur. The proposed variable frequency absorbers allow the lowering of the sound level in all operating conditions.
Maschinenbaumechanical engineering
Im Maschinenbau werden erhebliche Anstrengungen unternommen, um den Lärmpegel an Maschinen und in Hallen zu reduzieren. Aufgrund von unterschiedlichen Produktionsgeschwindigkeiten konnte sich bisher die Lärmminderung durch Tilger auf breiter Front nicht durchsetzen. Mit den vorgeschlagenen frequenzvariablen Tilger ergeben sich viel versprechende neue Möglichkeiten.in the Mechanical engineering is making considerable efforts to noise level on machines and in halls. Due to different Production speeds could be so far the noise reduction by absorbers on a broad front not enforce. With the proposed Frequency variable absorbers offer promising new possibilities.
Fahrzeuge, KarosserienVehicles, bodies
Für den gesamten Bereich der landgebundenen (Straße, Schiene, etc.), wassergebundenen und luftgebunden Fahrzeuge und Karosserien ergeben sich mit dem vorgeschlagenen frequenzvariablen Tilger neue Möglichkeiten der Lärm und Schwingungsreduktion.For the whole Area of land-based (road, rail, etc.), water-bound and airborne vehicles and bodywork arise with the proposed variable frequency absorbers new ways of noise and vibration reduction.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der gesamten Beschreibung. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche abweichend von den gewählten Rückbeziehungen ist ebenfalls möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungsfiguren dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden.advantageous Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the entire description. Other features are the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several Components to each other and their relative arrangement and operative connection - refer. The combination of features of different embodiments deviating from the invention or features of different claims from the chosen ones The antecedents is also possible and is hereby stimulated. This also applies to such features are shown in separate drawing figures or in their description to be named. These features can be combined with features of different claims.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENSUMMARY THE FIGURES
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.in the The invention is described below with reference to the figures preferred embodiments further explained and described.
BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNGDESCRIPTION EXEMPLARY EMBODIMENTS THE INVENTION
Die
Frequenzvariabilität
des neuen Tilgers wird durch Variation eines Drucks realisiert.
Die nachfolgenden Anwendungsbeispiele beziehen sich auf unterschiedliche
pneumatische Lösungen.
Der Tilger
Zusätzlich bildet
hier ein Teil der Tilgermasse
Bei
der Ausführungsform
des Tilgers
Bei
der Ausführungsform
des Tilgers gemäß
Bei
der Ausführungsform
des Tilgers gemäß
Bei
der Ausführungsform
des Tilgers gemäß
- 11
- Tilgerabsorber
- 22
- Anbindungsplatteconnection plate
- 33
- Federanordnungspring assembly
- 44
- Hohlzylinderhollow cylinder
- 55
- Tilgermasseabsorber mass
- 66
- Hohlraumcavity
- 77
- Abstanddistance
- 88th
- Innenkörperinner body
- 99
- Abstützflächesupporting
- 1010
- Schwingungsrichtungvibration direction
- 1111
- AbstützmanschetteAbstützmanschette
- 1212
- AbstandsbegrenzerAbstandsbegrenzer
- 1313
- Faserfiber
- αα
- Faserwinkelfiber angle
Claims (10)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8181 | Inventor (new situation) |
Inventor name: GNAUERT, UWE, DR., 37083 GOETTINGEN, DE Inventor name: WIMMEL, ROGER, 37124 ROSDORF, DE Inventor name: SCHIEBLER, ANDRE, 37170 USLAR, DE Inventor name: SIEBALD, HUBERTUS, 37124 ROSDORF, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20130321 |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |