-
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungstilger mit mehreren
Tilgermassen und dem Merkmal des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs
1.
-
Ein
solcher Schwingungstilger dient dazu, optimale Tilgerwirkung, d.
h. optimale Schwingungsdämpfung
bei mehreren verschiedenen Tilgereigenfrequenzen bereitzustellen.
Die Tilgereigenfrequenzen können
dabei so dicht beieinander liegen, dass der Schwingungstilger mit
mehreren Tilgermassen verglichen mit einem solchen mit nur einer
Tilgermasse insgesamt einen größeren Frequenzbereich
ohne Lücke
abdeckt, in dem er schwingungsdämpfend wirksam
ist.
-
STAND DER TECHNIK
-
Aus
der
DE 199 57 774
C1 ist ein Schwingungstilger mit mehreren Tilgermassen
bekannt. Dabei sind die Tilgermassen verschieden große Segmente
eines sich unter Belassung von Freiräumen zwischen den Tilgermassen
koaxial um eine die Basis ausbildende Hülse herum erstreckenden Hohlzylinders.
Die Ankopplung der Tilgermassen an diese Basis erfolgt über jeweils
einen oder mehrere Federarm aus Elastomerwerkstoff. Aufgrund der
Masseunterschiede der Tilgermassen ist der bekannte Schwingungstilger
für zwei
deutlich voneinander differierende Tilgereigenfrequenzen vorgesehen.
Die hülsenförmig ausgebildete
Basis ist nicht für
alle Einsatzbedingungen ideal. Sie weist nur eine kleine Anlagefläche an ein
Bauteil auf, dessen Schwingungen mit dem Schwingungstilger gedämpft werden
sollen.
-
Aus
der
DE 10 2004
006 030 B3 ist ein Schwingungstilger bekannt, bei dem eine
ringförmige Tilgermasse
mit Abstand in Richtung der Ringachse parallel zu einer lochscheibenförmigen Basis
angeordnet und an diese über
eine ebenfalls ringförmige Elastomerfeder
angekoppelt ist. Für
die Befestigung dieses bekannten Schwingungstilgers an einem Bauteil
ist eine Befestigungsschraube vorgesehen, die einen sich an der
Basis abstützenden
Bund, einen sich durch die ringförmige
Elastomerfeder und die ringförmige
Tilgermasse hindurch erstreckenden Schaft und einen Kopf von so
großem
Durchmesser aufweist, dass er als Verliersicherung für die Tilgermasse
dient. An der der Tilgermasse abgekehrten Seite der Basis kann durch
den die Elastomerfeder ausbildenden Elastomerwerkstoff eine Lochscheibe aus
thermisch isolierendem Material zum Schutz der Elastomerfeder gehalten
sein, wobei der Elastomerwerkstoff der Elastomerfeder an dieses
Material im Gegensatz zu der Basis und der Tilgermasse, die beide
aus Metall ausgebildet sind, nicht anvulkanisiert ist. Der Elastomerwerkstoff
der Elastomerfeder erstreckt sich als Überzug über die gesamte Tilgermasse
und bildet so einen Anschlagpuffer zu der Befestigungsschraube hin
aus. Außerdem
dient er als Korrosionsschutzüberzug.
Dieser bekannte Schwingungstilger ist nur für eine einzige Tilgereigenfrequenz
vorgesehen. Zudem ist seine Befestigungsschraube ein vergleichsweise
kostspieliges Sonderbauteil.
-
Aus
der
DE 30 07 238 A1 ist
ein Schwingungstilger für
rotierende Wellen bekannt, bei dem an einen scheibenförmigen Bereich
einer Nabe beidseitig Schwungmassen über Gummikörper angekoppelt sind. Dabei übergreift
ein Rand einer der beiden Schwungmassen den Rand des scheibenförmigen Bereichs
der Nabe und den Rand der anderen Schwungmasse.
-
Aus
der
DE 19 53 028 U ist
ein Schwingungstilger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs
1 bekannt. Zunächst beschreibt
dieses Patentdokument als Stand der Technik Schwingungstilger aus
einem Gummi-Federelement und einer darauf aufgeklebten Schwingmasse,
bei denen ein Nachteil darin bestehen soll, dass nach den räumlichen
Gegebenheiten kein entsprechender Platz zur Verfügung steht, der den Einbau gesonderter
Schwingungstilger für
die Bedämpfung mehrerer
gleichzeitig auftretender Störfrequenzen zulässt. Zur
Beseitigung dieses Nachteils wird ein Schwingungstilger vorgeschlagen,
der mehrere in derselben Richtung schwingungsfähige Gebilde bestehend aus
je einem Federglied und einer Schwingmasse aufweist, wobei die Tilger-Schwingmassen zwischen
Federgliedern aus Gummi oder Kunststoff eingefügt und mit diesen in eine mit
der schwingenden Wand starr verbundenen Spannvorrichtung in der
Weise eingebracht sind, dass die Federglieder in ihrer Vorspannung
zur Abstimmung des Schwingungstilgers auf die Störfrequenz variierbar sind.
Die Abstimmbarkeit des bekannten Schwingungstilgers auf mehrere
Störfrequenzen
wird jedoch durch einen komplizierten mehrteiligen Aufbau erkauft,
und auch die praktische Abstimmung des bekannten Schwingungstilgers
ist komplex.
-
AUFGABE DER ERFINDUNG
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungstilger mit
mehreren Tilgermassen und den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs
1 aufzuzeigen, der insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich zur
Bereitstellung zweier nah beieinander liegenden Tilgereigenfrequezen
geeignet ist, und der eine möglicht
große Anlagefläche seiner
Basis an ein Bauteil aufweist, dessen Schwingungen zu dämpfen sind.
Außerdem soll
der Einsatz von Sonderbauteilen vermieden werden.
-
LÖSUNG
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird durch einen Schwingungstilger mit den
Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen
dieses Schwingungstilgers sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis
16 definiert.
-
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Bei
dem neuen Schwingungstilger umschließt eine äußere Tilgermasse eine innere
Tilgermasse in einer parallel zu der Basis verlaufenden Ebene ringförmig. Das
heißt,
die Tilgermassen sind bezüglich
einer Ringachse der äußeren Tilgermasse koaxial
zueinander angeordnet, wobei die innere Tilgermasse zumindest in
einem Bereich innerhalb der äußeren Tilgermasse
liegt. Gegenüber
dem aus der
DE
10 2004 006 030 B3 bekannten Schwingungstilger weist der
neue Schwingungstilger eine zusätzliche äußere oder
innere Tilgermasse auf, die bezogen auf die Ringachse parallel zu
der zuvor allein vorhandenen Tilgermasse an die Basis angekoppelt
ist. Hierdurch wird die Basis zumindest nicht kleiner, d. h. sie
ist vergleichsweise groß.
Gleichzeitig können
die Tilgereigenfrequenzen des neuen Schwingungstilgers relativ frei,
d. h. unabhängig
voneinander eingestellt werden. Damit ist es auch möglich, sie
so dicht beieinander anzuordnen, dass unter Berücksichtigung der Dämpfung ihrer
Ankopplung an die Basis ein lückenloser
erweiterter Wirkungsbereich des neuen Schwingungstilgers bereitgestellt
wird.
-
Vorzugweise
ist die äußere Tilgermasse
geschlossen ringförmig,
so dass sie in der Ebene parallel zu der Basis einen geschlossenen
Ring um die innere Tilgermasse ausbildet. Ganz grundsätzlich muss
die äußere Tilgermasse
aber kein geschlossener Ring sein, auch wenn es z. B. aus Gesichtspunkten
der kostengünstigen
Fertigung der äußeren Tilgermasse
bevorzugt ist, wenn sie ein Rotationskörper ist.
-
Vorzugsweise
ist auch die innere Tilgermasse ringförmig und dabei aus Gründen ihrer
kostengünstigen
Herstellbarkeit ein Rotationskörper.
Eine ringförmige
innere Tilgermasse kann ihrerseits eine Hülse für eine Befestigungsschraube
des neuen Schwingungstilgers ringförmig umschließen. Aufgrund
dieser Hülse
kann die Befestigungsschraube ein Normbauteil sein, das kostengünstig verfügbar ist.
-
Die
Hülse kann
auf verschiedene Weisen in ihrer Lage und Ausrichtung fixiert werden,
z. B. durch Anschweißen
an die Basis, die ebenso wie die Hülse und die Tilgermassen in
aller Regel aus Metall ausgebildet ist. Zur Fixierung der Hülse kann
aber auch der Elastomerwerkstoff verwendet werden, der die Elastomerfedern
zur Ankopplung der Tilgermassen an die Basis ausbildet. Dieser Elastomerwerkstoff
kann die Hülse
halten und gegenüber
einem Durchtrittsloch für
die Befestigungsschraube in der Basis ausrichten. Dazu kann der
Elastomerwerkstoff wie an die Basis und die Tilgermassen auch an
die Hülse
anvulkanisiert sein. Eine derartige chemische Ankopplung ist aber
für das
Fixieren der Hülse
mit dem Elastomerwerkstoff nicht zwingend erforderlich, sie kann
von diesem auch kraft-/formschlüssig
gehalten werden.
-
Statt
den Kopf der Befestigungsschraube von möglichst großem Durchmesser auszubilden, um
auf diese Weise eine Verliersicherung zu schaffen, ist es bei dem
neuen Schwingungstilger bevorzugt, eine separate scheiben-, stern-
oder bügelförmige Verliersicherung
mit dem Kopf der Befestigungsschraube an dem freien Ende der Hülse zu sichern.
Im einfachsten Fall ist die Verliersicherung ein einzelner Arm,
der sich in einer Richtung bügelförmig von
dem freien Ende der Hülse über die
Tilgermassen erstreckt.
-
Die
Elastomerfedern zum Ankoppeln der Tilgermassen an die Basis können unterschiedlich
große
Querschnittsflächen
parallel zu der Basis und/oder unterschiedliche Größen zwischen
der Basis und den Tilgermassen aufweisen, um die gewünschten
Tilgereigenfrequenzen abzustimmen. Aus Gründen der einfachen Herstellbarkeit
kann der die Elastomerfedern ausbildende Elastomerwerkstoff bei
allen Elastomerfedern dieselbe Zusammensetzung aufweist.
-
Eine
weitere Einflussmöglichkeit
auf die einzelnen Tilgereigenfrequenzen besteht aber gerade über die
Zusammensetzung des Elastomerwerkstoffs der Elastomerfedern. So
kann der die Elastomerfedern ausbildende Elastomerwerkstoff bei
den Elastomerfedern verschiedener Tilgermassen vorteilhafter Weise
auch unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Bei der Herstellung
des neuen Schwingungstigers können
die Bereiche mit verschiedener Zusammensetzung des Elastomerwerkstoffs
in einem Spritz- und/oder Vulkanisierwerkzeug jeweils einfach gegenüber der
scheibenförmigen
und damit ebenen Basis des Schwingungstilgers abgedichtet werden.
-
Eine
weitere gut nutzbare Einflussmöglichkeit
auf die Tilgereigenfrequenzen besteht über die Tilgermassen. Diese
können
ebenfalls unterschiedlich große
Querschnittsflächen
parallel zu der Basis sowie unterschiedlich große Höhen normal zu der Basis aufweisen.
Wenn die äußeren Abmessungen des
Schwingungstilgers festliegen, sind allein durch unterschiedliche
hohe Tilgermassen, die entsprechend dann auch die Höhen der
Elastomerfedern beeinflussen, große Bereiche unterschiedlicher
Tilgereigenfrequenzen abdeckbar.
-
In
einer konkreten Ausführungsform
des neuen Schwingungstilgers weist das freie Ende der inneren Tilgermasse
einen größeren Abstand
zu der Basis auf als das freie Ende der äußeren Tilgermasse. So kann
die innere Tilgermasse trotz geringeren Durchmessers bei gleicher
axialer Dicke ungefähr dieselbe
Masse aufweisen wie die äußere Tilgermasse.
-
Auch
bei dem neuen Schwingungstilger ist es günstig, wenn die Tilgermassen
einen Überzug aus
dem Elastomerwerkstoff aufweisen, der die sie an die Basis ankoppelnden
Elastomerfedern ausbildet. Hiermit wird bei dem neuen Schwingungstilger nicht
nur ein hartes Anschlagen der inneren Tilgermasse an die von ihr
umschlossene Hülse,
sondern auch ein hartes Anschlagen der Tilgermassen aneinander verhindert.
Grundsätzlich
ist natürlich
darauf zu achten, dass der Abstand der Tilgermassen zueinander in
den Richtungen parallel zu der Basis so groß ist, dass eine derartige
Kollision überhaupt
nicht auftritt. Dabei ist es aber in aller Regel ausreichend, den Abstand
der Tilgermassen kleiner als die Summe der maximalen erwarteten
Auslenkungen der einzelnen Tilgermassen parallel zu der Basis zu
wählen,
da die maximalen Auslenkungen beider aneinander grenzenden Tilgermassen
wegen ihrer unterschiedlichen Tilgereigenfrequenzen nicht bei derselben
Frequenz einer Schwingung des zu dämpfenden Bauteils auftreten.
Aufgrund der unterschiedlichen Tilgereigenfrequenzen der Tilgermassen
muss jedoch eine gegenphasige Auslenkung der Tilgermassen erwartet werden.
-
Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung
genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer
Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ
zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen
erzielt werden müssen.
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 ist ebenfalls
abweichend von den gewählten
Rückbeziehungen
der Patentansprüche
möglich
und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in
separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung
genannt werden. Diese Merkmale können
auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso
können in
den Patentansprüchen
aufgeführte
Merkmale für weitere
Ausführungsformen
der Erfindung entfallen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von konkreten Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren näher
erläutert
und beschrieben.
-
1 zeigt
einen axialen Längsschnitt
durch eine erste Ausführungsform
des neuen Schwingungstilgers mit mehreren Tilgermassen.
-
2 zeigt
eine Draufsicht auf die freien Enden der Tilgermassen der Ausführungsform
des Schwingungstilgers gemäß 1 ohne
Darstellung einer dort wiedergegebenen bügelförmigen Verliersicherung.
-
3 zeigt
einen axialen Längsschnitt
durch eine zweite Ausführungsform
des neuen Schwingungstilgers mit mehreren Tilgermassen; und
-
4 zeigt
eine Draufsicht auf die freien Enden der Tilgermassen der Ausführungsform
des Schwingungstilgers gemäß 3 ohne
Darstellung einer dort wiedergegebenen bügelförmigen Verliersicherung.
-
FIGURENBESCHREIBUNG
-
Der
in den 1 und 2 dargestellte Schwingungstilger 1 weist
eine Lochscheibe 3 mit einem zentralen Durchtrittsloch 4 als
Basis 2 auf, über die
der Schwingungstilger mit Hilfe einer hier nicht dargestellten Befestigungsschraube
an ein Bauteil starr anzukoppeln ist, dessen Schwingungen gedämpft werden
sollen. An die Basis 2 sind zwei jeweils ringförmige Tilgermassen 5 und 6 in
koaxialer Anordnung um eine Hauptachse 7, die durch das Durchtrittsloch 4 verläuft, über Elastomerfedern 8 und 9 elastisch
angekoppelt. Dabei sind die elastischen Ankopplungen und die Tilgermassen 5 und 6 so
abgestimmt, dass die Tilgermasse 5 eine andere Tilgereigenfrequenz
aufweist als die Tilgermasse 6. Diese Tilgereigenfrequenzen
können
so dicht beieinander liegen, dass aufgrund der dämpfenden Wirkung eines Elastomerwerkstoffs 10,
der die Elastomerfedern 8 und 9 ausbildet, ein
kontinuierlicher Arbeitsbereich um die und zwischen den Tilgereigenfrequenzen
realisiert wird. Als Variable für
die Tilgereigenfrequenzen stehen auch bei vorgegebenen äußeren Abmessungen
des Schwingungstilgers 1 die Höhen der Tilgermassen 5 und 6 parallel
zu der Hauptachse 7 und die entsprechend für die Elastomerfedern 8 und 9 verbleibenden
Höhen zwischen
der Basis 2 und den Tilgermassen 5 und 6 zur Verfügung. Weiterhin
kann die Shore-Härte
des Elastomerwerkstoffs 10 variiert werden. Hier ist der
Elastomerwerkstoff 10 für
die einzelnen Elastomerfedern 8 und 9 jedoch nicht
unterschiedlich ausgebildet, weil dies den Herstellungsaufwand für den Schwingungstilger 1 erhöhen würde. Der
Elastomerwerkstoff 10 erstreckt sich auch als Überzug 11 über die
freien Enden der Tilgermassen 5 und 6 und stellt
dort einerseits einen Korrosionsschutzüberzug und andererseits einen Anschlagpuffer
an die benachbarte Tilgermasse und an eine zentrale Hülse 12,
die von der inneren Tilgermasse 5 ringförmig umschlossen wird, bereit.
Die Hülse 12 dient
zur Befestigung des Schwingungstilgers 1 mit der bereits
erwähnten,
hier nicht wiedergegebenen Befestigungsschraube, die sich mit ihrem Kopf
an dem freien Ende der Hülse 12 abstützt, während sich
die Hülse 12 an
der Basis 2 abstützt.
Das Befestigungsgewinde der Befestigungsschraube tritt durch das
Durchtrittsloch 4 hindurch und wird in ein Innengewinde
an dem Bauteil eingeschraubt, dessen Schwingungen zu dämpfen sind.
Die Hülse 12 kann an
die Basis 2 angeschweißt
oder auf sonstige Weise unmittelbar an der Basis 2 fixiert
sein. Sie kann aber auch durch den Elastomerwerkstoff 10 an
der Basis 2 ausreichend sicher gehalten werden, bis der Schwingungstilger 1 mit
der Befestigungsschraube befestigt ist, selbst wenn der Elastomerwerkstoff 10 anders
als an die Tilgermassen 5 und 6 und die Basis 2 an
die Hülse 12 nicht
anvulkanisiert ist. Eine bügelförmige Verliersicherung 13 wird
von dem Kopf der hier nicht dargestellten Befestigungsschraube an
das freie Ende der Hülse 12 angedrückt und
erstreckt sich von dort einseitig über die Tilgermassen 5 und 6, um
diese auch dann zurückzuhalten,
falls sie von ihren Elastomerfedern oder mit diesen von der Basis 2 abreißen. In 1 ist
exemplarisch eine Ebene 14 eingezeichnet, die parallel
zu der Basis 2 verläuft
und in der die äußere Tilgermasse 6 die
innere Tilgermasse 5 ringförmig umschließt. Dieses
ringförmige
Umschließen
geht auch aus 2 hervor. In 2 sind weiterhin
Haltepunkte 15 zu sehen, die auf Ausrichtelemente für die Tilgermassen 5 und 6 sowie
die Hülse 12 in
einem Vulkanisierwerkzeug für
das Anvulkanisieren des Elastomerwerkstoffs an die Metallteile zurückgehen.
-
Der
in den 3 und 4 dargestellte Schwingungstilger 1 unterscheidet
sich von demjenigen in den 1 und 2 dadurch,
dass hier der Elastomerwerkstoff 10 nicht bis an die Hülse 12 heranreicht,
sondern diese an die Lochscheibe 3 angeschweißt, zum
Beispiel elektrisch angepunktet, ist. Weiterhin weist der Elastomerwerkstoff
im Bereich der hier räumlich
getrennten Elastomerfedern 8 und 9 unterschiedliche
Zusammensetzungen und auch damit unterschiedliche shore-Härten, d.
h. Steifigkeiten auf. Die Abdichtung der Bereiche der verschiedenen
Zusammensetzungen des Elastomerwerkstoffs 10 erfolgt bei
der Herstellung des Schwingungstilgers 1 jeweils in einfacher
weise gegenüber
der die Basis 2 aus bildenden Lochscheibe 3.
-
- 1
- Schwingungstilger
- 2
- Basis
- 3
- Lochscheibe
- 4
- Durchtrittsloch
- 5
- Tilgermasse
- 6
- Tilgermasse
- 7
- Hauptachse
- 8
- Elastomerfeder
- 9
- Elastomerfeder
- 10
- Elastomerwerkstoff
- 11
- Überzug
- 12
- Hülse
- 13
- Verliersicherung
- 14
- Ebene
- 15
- Haltepunkt