DE102005044568A1

DE102005044568A1 - Passive Schwingungstilgervorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102005044568A1
Application number: DE200510044568
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Patschicke
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-09-17
Filing date: 2005-09-17
Publication date: 2007-03-29

Abstract

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine Schwingungstilgervorrichtung (1), insbesondere zum Einsetzen in einem Kraftfahrzeug zur Schwingungsdämpfung der in einem Kraftfahrzeug auftretenden Schwingungen, umfassend Eigenschwingungen und/oder Karosserieschwingungen, umfassend: einen Schwingungsstilger (2), der angeregt durch Kraftfahrzeugschwingungen eine Tilgereigenschwingung erzeugt, welche die Kraftfahrzeugschwingung dämpft und eine mit dem Kraftfahrzeug befestigbare Halterung (3) zur Aufnahme des Schwingungstilgers (2) und zu dessen Befestigung an dem Kraftfahrzeug, wobei der Schwingungstilger (2) und die Halterung (3) modular, d. h. austauschbar aufgebaut bzw. verbindbar sind, um einen Austausch des Schwingungstilgers (2) zu ermöglichen und ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Schwingungstilgervorrichtung (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine passive Schwingungstilgervorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Derartige Schwingungstilgervorrichtungen kommen in Kraftfahrzeugen zum Dämpfen von im Kraftfahrzeug auftretenden Schwingungen wie zum Beispiel Karosserieschwingungen zum Einsatz.

Aus der EP 0 760 437 B1 ist eine Vorrichtung zum Bedämpfen von Karosserieschwingungen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Cabriolets, mittels mindestes eines im Fahrzeugsaufbau angeordneten Schwingungstilgers bekannt, wobei bei dieser Vorrichtung eine hydraulisch bewegbare Tilgermasse des Tilgers über eine Einrichtung zur Bewegung der Tilgermasse ungefedert mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, unmittelbar am Fahrzeugaufbau ein Beschleunigungssensor zur Erfassung von Passionsschwingungen des Fahrzeugaufbaus angeordnet ist, und die Einrichtung zur Bewegung der Tilgermasse in Abhängigkeit von dem durch den Beschleunigungssensor erfassten Passionsschwingungen in mindestens einem Frequenzband ... angesteuert ist.

Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, dass aufgrund der Ausbildung der Vorrichtung als aktive Vorrichtung bzw. als aktiver Tilger die Vorrichtung relativ komplex aufgebaut ist und einen relativ großen Bauraum im Kraftfahrzeug beansprucht. Aufgrund der Vorgabe, dass im Kraftfahrzeug weniger Bauraum für derartige Vorrichtungen zur Verfügung steht, ist diese aktive Vorrichtung aufgrund ihres Bauvolumens und ihrer Komplexität nicht geeignet, um diese Vorgabe zu erfüllen.

Weiter bekannt sind passive Massentilger, welche als Einheit direkt mit einem weiterem Kraftfahrzeugteil verbunden sind, wobei das Tilgergewicht an den zur Verfügung stehenden Bauraum eines Kraftfahrzeugs individuell angepasst ist und über mehrere Verbindungselemente an dem Kraftfahrzeug befestigt ist.

Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass aufgrund der Anpassung an den Bauraum und der Befestigung an dem Kraftfahrzeugteilen das Tilgergewicht nur für einen speziellen Einsatz konzipiert ist und sich bei anderen Umgebungsbedingungen zum Beispiel einen anderen Bauraum nicht weiter verwenden lassen. Weiter ist aufgrund der Anpassung an den zu verfügenden Bauraum, welcher nahezu komplett von dem Schwingtilgergewicht ausgefüllt wird, das Schwingtilgergewicht schlecht zugänglich und daher nur schwer austauschbar.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine passive Schwingungstilgervorrichtung zu schaffen, welche die vorstehend aufgeführten Nachteile überwindet und insbesondere modular, d. h. leicht austauschbar aufgebaut ist, so dass über einen Wechsel der Schwingungstilgerkörper eine Anpassung an verschiedene Umgebungsbedingungen, insbesondere verschiedene Kraftfahrzeugtypen und/oder verschiedenen Bauraum ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer passiven Schwingungstilgervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den hiervon abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass bei einer Schwingungstilgervorrichtung, insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, Schwingungsdämpfung der in einem Kraftfahrzeug auftretenden Schwingungen umfassend Eigenschwingung und/oder Karosserieschwingung umfassend: einen Schwingungstilger, der angeregt durch Kraftfahrzeugschwingungen eine Tilgereigenschwingung erzeugt, welche die Kraftfahrzeugschwingung dämpft und eine mit dem Kraftfahrzeug befestigbare Halterung zur Aufnahme des Schwingungstilgers und zu dessen Befestigung an dem Kraftfahrzeug, wobei der Schwingungstilger und die Haltung modular über mindestens einen Aufnahmebereich verbindbar sind, um einen Austausch des Schwingungstilgers zu ermöglichen.

Diese Lösung bietet den Vorteil, dass über eine mit dem Kraftfahrzeug verbindbare Halterung modular der Schwingungstilger austauschbar ist, und an verschiedene Einbau- und Umgebungssituationen anpassbar ist. Insbesondere lassen sich durch den modularen Aufbau, d.h. den leicht austauschbaren Aufbau, die einzelnen Schwingungstilgerkomponenten austauschen und an die jeweilige Situation anpassen. Auch lassen sich je nach verfügbarem Bauraum verschieden geformte Schwingungstilgerkörper mit unterschiedlichen Geometrien verwenden.

Bevorzugt ist, dass der Schwingungstilger als passiver Schwingungstilger ausgebildet ist. Im Gegensatz zu aktiven Schwingungstilgern ist ein passiver Schwingungstilger kleinbauender und lässt sich so optimal auf beschränktem Einbauraum anordnen. Es ist keine komplexe Steuerung erforderlich.

Weiter bevorzugt ist, dass der Schwingungstilger als schwingfähiges Element ausgebildet ist, dessen Eigenfrequenz bevorzugt den Bereich von >= 0 Hz und <= 1.000 Hz, weiter bevorzugt von >= 5 Hz bis <= 100 Hz und am meisten bevorzugt >= 10 Hz bis <= 50 Hz umfasst. Mit diesen Eigenfrequenzbereichen deckt der Schwingungstilger die Bandbreite der im Kraftfahrzeug auftretenden Schwingungen zur Dämpfung ab und ermöglicht so eine wirksame Dämpfung der Kraftfahrzeugschwingungen. Je nach Einsatz und Ausbildung des Schwingungstilgers lassen sich diese Bereich entsprechend einstellen.

Zu dem ist bevorzugt, dass der Schwingungstilger zwei schwingfähige Schwingungstilgerkörper umfasst, welche über eine Verbindungsstange miteinander verbunden sind. Hierbei sind die Schwingungstilgerkörper modular mit der Verbindungsstange verbunden oder verbindbar. Die Verbindungsstange kann beliebig ausgebildet werden, zum Beispiel mit einem runden, ovalen, viereckigen oder mehreckigem Querschnitt, wobei selbst Querschnittsveränderung über die Länge der Verbindungsstange möglich sind. Zudem kann der Verbindungsstange als massiver Körper oder als Hohlkörper ausgebildet sein, wobei der Querschnitt des Hohlraums ebenfalls beliebig ausgebildet sein kann, zum Beispiel quadratisch, mehreckig, rund, oval etc, vorzugsweise aber einen zum Außenquerschnitt der Verbindungsstange ähnlichen Querschnitt aufweist.

Es ist bevorzugt, das die Schwingungstilgerkörper als geometrischer Körper umfassend Zylinderquader, Kuben und dergleichen ausgebildet sind, welcher jeweils einen Verbindungsbereich aufweist, über welchen die Schwingungstilgerkörper mit der Verbindungsstange verbindbar sind. Dabei ist der Verbindungsbereich so ausgebildet, dass eine möglichst sicher und gleichzeitig leicht zu lösende Verbindung gewährleistet.

Bevorzugt ist der Verbindungsbereich als Durchgangsbohrung oder Durchgangsöffnung ausgebildet, durch welche sich die Verbindungsstange zumindest teilweise erstrecken kann. Dabei sind Verbindungsbereich, d.h. Durchgangsöffnung der Schwingungstilgerkörper und die Geometrie der Verbindungsstange aufeinander angepasst, so dass eine formschlüssige, leicht austauschbare Verbindung realisiert ist. Eine Sicherung der Schwingungstilgerkörper auf der Verbindungstange kann durch Sicherungselemente wie Sicherungsring, Splint und dergleichen realisiert werden.

Zu dem ist auch bevorzugt, dass die Verbindungsstange als elastisches Element ausgebildet ist. Dabei kann die Verbindungsstange aus einem elastischen Material gefertigt werden, umfassend Kunststoffe und Elastomere wie Gummi, Kautschuk und dergleichen. Die Tilgermassen sind ebenfalls aus einem elastischen Material herstellbar, wobei das Tilgermassen- oder auch das Tilgergewichtmaterial und das Verbindungsstangenmaterial nicht notwendiger Weise das Gleiche sein müssen. Dabei weisen die als jeweils elastisches Element ausgebildeten Verbindungsstange bzw. Tilgermasse eine Eigenschwingungsfrequenz auf, welche bei tilgermassen und Verbindungsstange nicht notwendigerweise gleich ausgebildet sein muss, sondern vorzugsweise unterschiedlich ausgebildet ist. Der Unterschied der Eigenfrequenzen kann dabei von wenigen Hz bis zu mehr als 20 Hz liegen.

Bevorzugt ist auch, dass die Halterung einen einzigen Aufnahmebereich zum modularen Aufnahme der Schwingungstilgervorrichtung aufweist. Durch die modulare Ausbildung der Aufnahme lässt sich der gesamte Schwin gungstilger leicht auszutauschen. So ist zum Beispiel bevorzugt, das der Aufnahmebereich als Durchgangsöffnung ausgebildet ist, durch welche sich die Verbindungsstange im montierten Zustand zumindest teilweise erstreckt. So kann der Schwingungstilger beispielsweise durch abnehmen einer Schwingungstilgermasse und herausziehen der Verbindungsstange auf einfache Weise von der Halterung aus dem Aufnahmebereich entfernt werden und zum Beispiel durch einen neuen oder verbesserten Schwingungstilger ersetzen. Der Aufnahmebereich bzw. die Durchgangsöffnung ist vorzugsweise als Durchgangsbohrung ausgebildet. Dabei ist der Querschnitt bzw. die Kontur der Durchgangsöffnung an die Außenkontur der Verbindungsstange angepasst, so dass diese zusammenwirken. Weiter bevorzugt ist, dass die Halterung an einem Kraftfahrzeugteil umfassen Querträgerbodenbereich und dergleichen befestigbar ist. Durch den modularen Aufbau bzw. die modulare Verbindung von Schwingungstilger und Halterung kann die Halterung fest mit einem Kraftfahrzeugteil verbunden werden, wobei der Schwingungstilger immer noch leicht austauschbar ist. Die Halterung ist dabei kleinbauend ausgebildet, so dass wenig Bauraum benötigt wird. Beispielsweise kann die Halterung nach Art eines Achshalters, welches aus einem schmalen Blech gefertigt ist ausgebildet sein.

Weiter bevorzugt ist, das ein Kraftfahrzeug eine erfindungsgemäße Schwingungstilgervorrichtung aufweist, wobei der Schwingungstilger in einem hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, bevorzugt zwischen einem hinteren Bumper und einer Rathausverkleidung. Hierdurch lässt sich die Schwingungstilgervorrichtung platzsparend in einem wenig störenden Kraftfahrzeugbereich anordnen.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausfüh rungsbeispiele anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
1 eine perspektivische Teilansicht eines Kraftfahrzeugsbereich mit einem angeordneten Schwingungstilgervorrichtung und
2 einen schematischen Querschnitt in Draufsicht auf ein Kraftfahrzeugbereich mit erfindungsgemäßer Schwingungstilgervorrichtung.
1 zeigt die erfindungsgemäße Schwingungstilgervorrichtung 1 montiert in einem Kraftfahrzeug. Die Schwingungstilgervorrichtung 1 umfasst einen Schwingungstilger 2 und eine Halterung 3. Der Schwingungstilger 2 umfasst dabei zwei Schwingungstilgerkörper 4, und eine Verbindungsstange 5, welche die beiden Schwingungstilgerkörper 4 verbindet. In 1 sind die Schwingungstilgerkörper als zylindrische Körper mit Durchgangsbohrung ausgebildet. Die Schwingungstilgerkörper können unterschiedliches Gewicht oder unterschiedliche Massen sowie unterschiedliche Eigenschaften wie beispielsweise Eigenschwingungsfrequenz aufweisen. Über die Verbindungsstange 5 sind die Schwingungstilgerkörper 4 miteinander und mit der Halterung verbunden. Dabei sind die Schwingungstilgerkörper 4 auf die Verbindungsstange seitlich, d.h. axial aufgesteckt und über Sicherelemente (nicht dargestellt) gegen unbeaufsichtigtes Lösen von der Verbindungsstange gesichert. Die Verbindungsstange 5 ist durch den Aufnahmebereich einer Halterung 3 mit der Halterung 3 verbunden. Die Halterung 3 selbst ist als dünnes Blech ausgebildet, welche nach Art eines Achshalters geformt ist und fest mit einem Kraftfahrzeugbauteil, vorzugsweise einem tragenden Kraftfahrzeugbauteil, in diesem Fall einen Querträger verbunden.
2 zeigt den Aufbau bzw. die Anordnung einer Schwingungstilgervorrichtung 1 in einem Kraftfahrzeug als Draufsicht in Querschnittsdarstellung. Dabei ist die Halterung 3 seitlich an einem Querträger angeordnet, beispielsweise über eine Schraubverbindung oder über eine feste Verschweißung, d.h. form-, reib- oder stoffschlüssig. Die Halterung 3 selbst ist mit der Verbindungsstange 5, welche hier als Verbindungsrohr ausgebildet ist verbunden. An den Enden der Verbindungsstange 5 bzw. dem Verbindungsrohr sind die Schwingungstilgerkörper 4 aufgesteckt und gegen Lösen gesichert. Die Schwingungstilgerkörper weisen ein Tilgergewicht 6 bzw. eine Schwingungsmasse 7 auf. Die Schwingungsmasse 7 ist von dem Tilgergewicht 7 vorliegend umgeben und befindet sich sandwichartig zwischen einem Teil der Verbindungsstange 4 und dem Tilgergewicht 6. Die Schwingungstilgervorrichtung ist in einem hintern Teil eines Kraftfahrzeugs in einem dafür vorgesehene Packageraum angeordnet. Der Packageraum befindet sich zwischen Radhausverkleidung 8 und hinterem Bumper 9 und wird zudem räumlich von einer Rückwand 10 und einem hinteren Boden 11 zumindest teilweise umgeben und oder zum Teil eingegrenzt.

1: Schwingungstilgervorrichtung
2: Schwingungstilger
3: Halterung
4: Schwingungstilgerkörper
5: Verbindungsstange
6: Tilgergewicht
7: Schwingungs(-tilger-)masse
8: Radhausverkleidung
9: hinterer Bumper
10: Rückwand
11: hinterer Boden

Claims

Schwingungstilgervorrichtung (1), insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, zur Schwingungsdämpfung der an einem Kraftfahrzeug auftretenden Schwingungen umfassend Eigenschwingungen und/oder Karosserieschwingungen, umfassend: einen Schwingungstilger (2), der angeregt durch Kraftfahrzeugschwingungen eine Tilgereigenschwingung erzeugt, welche die Kraftfahrzeugschwingung dämpft und eine mit dem Kraftfahrzeug befestigbare Halterung (3) zur Aufnahme des Schwingungstilgers (2) und zu dessen Befestigung an dem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungstilger (2) und die Halterung (3) modular über mindestens einen Aufnahmebereich verbindbar sind, um einen Austausch des Schwingungstilgers (2) zu ermöglichen.
Schwingungstilgervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungstilger (2) als passiver Schwingungstilger (2) ausgebildet ist.
Schwingungstilgervorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungstilger (2) als schwingfähiges Element ausgebildet ist, dessen Eigenfrequenz bevorzugt den Bereich von >= 0 bis <= 1000 Hz, weiter bevorzugt von >=5 Hz bis <= 100 Hz und am meisten bevorzugt >= 10 Hz bis <= 50Hz umfasst.
Schwingungstilgervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungstilger (2) zwei schwingfähige Schwingungstilgerkörper (4) umfasst, welche über eine Verbindungsstange (5) miteinander verbunden sind.
Schwingungstilgervorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungstilgerkörper (4) als geometrischer Körper umfassend Zylinder, Quader, Kuben und dergleichen ausgebildet sind, welcher jeweils einen Verbindungsbereich aufweist, über welchen die Schwingungstilgerkörper (4) mit der Verbindungsstange (5) verbindbar sind.
Schwingungstilgervorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstange (5) als elastisches Element ausgebildet ist.
Schwingungstilgervorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (3) einen einzigen Aufnahmebereich zur modularen Aufnahme des Schwingungstilgers (2) aufweist.
Schwingungstilgervorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich als Durchgangsöffnung ausgebildet ist, durch welche sich die Verbindungsstange (5) im montierten Zustand zumindest teilweise erstreckt.
Schwingungstilgervorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (3) an einem Kraftfahrzeugteil umfassend Querträger, Bodenbereich und dergleichen befestigbar ist.
Kraftfahrzeug mit einer Schwingungstilgervorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9, wobei der Schwingungstilger (2) in einem hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, bevorzugt zwischen einem hinteren Bumper und einer Radhausverkleidung.