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Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger für ein Fahrzeugteil, insbesondere ein vorzugsweise außenseitiges Karosserieteil, wie eine Heckklappe oder eine Motorhaube, eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine frei schwingende Tilgermasse dazu dient, Schwingungen an dem Fahrzeugteil zu tilgen oder zumindest zu dämpfen.
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Im Allgemeinen sind Fahrzeughersteller bestrebt, schwingende Fahrzeugteile weitestgehend vom Fahrgastraum zu entkoppeln. Damit soll verhindert werden, dass im Fahrbetrieb der beispielsweise durch den Fahrbahnkontakt insbesondere breitbandig angeregter Körperschall bis in den Fahrgastraum übertragen, in Luftschall ausgekoppelt und unter Umständen als störendes Klapper- oder Dröhngeräusch wahrgenommen wird Insbesondere bei Anregung von Resonanzfrequenzen treten hohe Schwingungs- und unter Umständen Geräuschpegel auf. Um die Resonanzschwingungen zu dämpfen werden Schwingungstilger in Form von einer oder mehreren an dem Fahrzeugteil befestigten frei schwingenden Massen eingesetzt.
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Unter der allgemeinen Vorgabe der Maximierung des Raumangebots für den Fahrgast und des Ladenutzraum eines Fahrzeugs und aufgrund der Tendenz zu einer immer größeren Anzahl von Aggregaten und Komponenten in einem Fahrzeug ist es sehr schwierig, einen Bauraum für einen Schwingungstilger mit einer frei schwingenden Tilgermasse bereitzustellen.
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Es besteht daher die allgemeine Aufgabe, einen Schwingungstilger zur Reduzierung von Resonanzschwingungen mit einem flachen Aufbau zu schaffen, der in einem Bauraum niedriger Höhe in einer Fahrzeugstruktur, insbesondere einer Heckklappe, integriert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
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Danach ist ein Schwingungstilger für ein Fahrzeugteil, insbesondere ein vorzugsweise außenseitiges Karosserieteil, wie eine Heckklappe, Kofferraumklappe, Tür oder eine Motorhaube eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen, der eine Tilgermasse, wie eine Tilgerplatte, insbesondere aus Metall und/oder Kunststoff, die schwingfähig gegenüber dem Fahrzeugteil gelagert ist, eine elastische Federanordnung aus wenigstens einer Elastomerfeder, die in wenigstens einem in der Tilgermasse eingebrachten Durchgang insbesondere vollständig aufgenommen und mit der Tilgermasse fest gekoppelt ist, und eine fahrzeugteilseitig dünnwandige Trägerplatte, wie ein Trägerblech, sowie gegebenenfalls eine Innenarmatur, wie einen Innenring, für eine feste Kopplung an dem Fahrzeugteil aufweist.
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Durch die Anordnung der Elastomerfeder innerhalb des Durchgang der Tilgermasse, nimmt die Elastomerfeder keinen zusätzlichen Bauraum in Höhen- oder Breitenrichtung ein. Der besonders flache Aufbau des Schwingungstilgers mit einem geringen Abstand der Tilgermasse von der Trägerplatte von wenigen Millimeter ermöglicht auch in schwierigen Bauraumsituationen eine Resonanzschwingungstilgung bereitzustellen. Außerdem kann die Grundflächen- und/oder Volumenform der Tilgermasse ohne großen Aufwand verändert und damit deren Masse erhöht oder erniedrigt werden, ohne das Material zu wechseln oder mehr Bauraum in Höhenrichtung zu beanspruchen, so dass eine einfache und flexible Abstimmung des Schwingungssystems aus Tilger und Fahrzeugteil möglich ist. Weiterhin lässt sich bei dem erfindungsgemäßen Schwingungssystem mit einer Variation der Durchgangsabmessungen und/oder Änderung der Shorehärte des Elastomers die Steifigkeit der Elastomerfeder zur Einstellung der zu tilgenden Frequenzen leicht abstimmen. Die Trägerplatte des Schwingungstilgers ist auf andere Fahrzeugmodelle kostengünstig adaptierbar und leicht an einem Fahrzeugteil zu montieren. Vorzugsweise kann die Trägerplatte und das Fahrzeugteil als integrales Bauteil einstückig ausgebildet sein, so dass die Außenmaße des Schwingungstilgers und der notwendige Bauraum insbesondere die Bauhöhe gering sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Trägerplatte tilgermassenseitig einen vorzugsweise geprägten, hin zum Durchgang (3) vorspringenden Dom insbesondere mit einer flachen Anlageseite auf, an der die Innenarmatur fest anliegt. Durch die Ausbildung eines schalenförmigen Doms konnte eine Versteifung der dünnwandigen Trägerplatte in Bezug auf Biegung und Torsion erreicht werden. Die Höhe des insbesondere schalenförmigen Doms bestimmt dabei den trägerplattenseitigen Bewegungsraum der Tilgermasse, der insbesondere weniger als 10 Zentimeter, 5 Zentimeter oder 3 Zentimeter beträgt.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist an einem von der Trägerplatte abgewandten Endrand der insbesondere als Hülse ausgeführten Innenarmatur eine Verliersicherung angeordnet, die sich von der Innenarmatur in Radialrichtung über die Außenseite des Durchgangs erstreckt. Insbesondere ist die Verliersicherung durch einen Anschlag, wie einen Telleranschlag oder Bügel, gebildet, dessen umlaufendes, radial außen liegendes Radialende gegenüber einem Anlageabschnitt, an dem die Innenarmatur anliegt, in Axialrichtung von der Tilgermasse weg versetzt ist, so dass eine festgelegte Bewegungsamplitude der Tilgermasse von der Trägerplatte durch Anschlag mit dem Radialende definiert ist. Die Verliersicherung ist insbesondere scheibenförmig. Vorzugsweise hat die Verliersicherung die Form eines umgedrehten tellerförmigen Topfes, dessen Stellfläche den der Innenarmatur zugewandten Anlageabschnitt und dessen Tellerfahnenrückseite die Anschlagsfläche bildet. Durch die integrierte Verliersicherung kann vermieden werden, dass im Falle eines Schadens an der Elastomerfeder die Tilgermasse sich frei durch die Fahrzeugstruktur bewegt, den Fahrer überraschende Schlaggeräusche verursacht und unter Umständen andere Komponenten des Fahrzeugs beschädigt. Außerdem stellt die Verliersicherung in Funktionsunion eine Anschlagsfläche in Axialrichtung bereit, so dass einer Überlastung der Elastomerfeder weitestgehend vorgebeugt ist.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung weist die wenigstens eine Elastomerfeder eine Außenarmatur, insbesondere einen Außenring auf, die in dem Durchgang eingesetzt ist. Vorzugsweise ist die Außenarmatur im Querschnitt L-förmig. Insbesondere sind die Außenabmessungen eines axialen L-Schenkels der Außenarmatur an die Innenabmessung des Durchgangs angepasst.
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Mit dem Bereitstellen einer Außenarmatur mit an den Durchgang angepassten Abmessungen konnte der Montagevorgang der Tilgermasse an der Elastomerfeder erheblich erleichtert werden.
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Vorzugsweise erstreckt sich ein Radialschenkel der Außenarmatur von dem Axialschenkel weg radial nach außen und steht vorzugsweise in Anlage mit einem den Durchgang begrenzenden Abschnitt der Tilgermasse. Der Radialschenkel bildet dabei eine Auflagefläche für die Tilgermasse, so dass selbst bei hohen Schwingkräften eine feste Verbindung zwischen Trägerplatte und Elastomerfeder gewährleistet ist.
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Insbesondere ist an einer der Verliersicherung zugewandten Außenseite der Außenarmatur ein insbesondere ringförmiger Elastomeranschlag vorgesehen, der einen Kontaktanschlag zwischen der Tilgermasse und der Verliersicherung elastisch dämpft. Der im Querschnitt trapezförmige Elastomeranschlag bewegt sich mit der Bewegung der Außenarmatur auf die Verliersicherung zu und reduziert die Anschlaggeräusche insbesondere im hohen und mittleren Frequenzbereich.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung weist die Tilgermasse im Bereich des Durchgangs an der von der Trägerplatte abgewandten Seite eine Vertiefung auf, deren Tiefe derart bemessen ist, dass die Außenarmatur der Elastomerfeder und gegebenenfalls der ringförmige Elastomeranschlag in Axialrichtung vollständig in der Vertiefung aufgenommen sind. Die Positionierung der Funktionsteile sowie des Bewegungsfreiraums innerhalb einer Vertiefung der Tilgermasse verringert die Gesamtbauhöhe des Schwingungstilger. Dementsprechend wird das zur Realisierung des Schwingungstilgers notwendige Bauraumvolumen im Wesentlichen durch das Volumen der Tilgermasse bestimmt und können mehr als 60 Prozent, vorzugsweise mehr als 65 Prozent des Schwingbewegungsraums und die der Höhenabmessung des Schwingungstilgers innerhalb der Tilgermasse platzsparend angeordnet werden.
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Insbesondere liegt der Vertiefung eine Erhebung auf der der Trägerplatte zugewandten Seite der Tilgermasse gegenüber.
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Insbesondere sind die Vertiefungen und/oder die Erhebung größtenteils sich radial erstreckend und/oder eben ausgeführt.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung weist die Elastomerfeder einen in Axialrichtung vorstehenden Wulst auf, der eine Bewegungsamplitude der Tilgermasse hin zur Trägerplatte begrenzt. Insbesondere ist der Wulst benachbart der einen Außenarmatur der Elastomerfeder angeordnet und ringförmig, wobei der Elastomerwulst lagerungsbegrenzend mit der der Tilgermasse zugewandten Seite der Trägerplatte in Anschlag kommt. Die Ausbildung eines Elastomerwulstes verringert die trägerplattenseitigen Anschlagsgeräusche. Bei einer Überlastung des Wulstes und dessen vollständiger Kompression kann die flache Oberfläche der Erhebung die Funktion eines Flächenanschlags übernehmen, um die Elastomerfeder vor einer Überlastung zu schützen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung weist die Elastomerfeder einen Elastomerringkörper auf, dessen Querschnitt insbesondere im Umfangsverlauf konstant ist und insbesondere eine I- oder H-Form aufweist. Insbesondere lässt sich durch die Stärke des Ringkörpers die Federsteifigkeit leicht einstellen, was zu einer vereinfachten Abstimmung des Schwingungstilgers auch spät im Entwicklungsprozess beiträgt. Insbesondere erstreckt sich der Elastomerkörper in konstanter Stärke von einer breiteren Basis an der Innenarmatur zu einer breiteren Basis an der Außenarmatur hin. Die breiteren Basisabschnitte des Elastomerkörpers befestigen diesen an der Innen- und Außenarmatur sicher.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung weist die elastische Federanordnung zwei, drei oder mehrere Elastomerfedern auf, die in jeweils einem Durchgang in der Tilgermasse angeordnet sind.
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Weitere Eigenschaften, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:
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1 eine Draufsicht von unten des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers; und
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2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie I-I des Schwingungstilgers gemäß 1.
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In den 1 und 2 ist der erfindungsgemäße Schwingungstilger im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Eine Tilgermasse 4 ist frei schwingend an einer Trägerplatte 2 befestigt.
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Wie in 1 ersichtlich ist, hat die Tilgermasse 4 im Wesentlichen die Form eines in Längs- und Querrichtung verjüngten Rechtecks, ähnlich einer Schmetterlingsform, wobei zwei Vertiefungen 18, 18' jeweils in der Längs- und Quermitte eines jeweiligen Flügels der Schmetterlingsform angeordnet sind. Die elastische Federanordnung aus zwei Elastomerfedern 5, 5' ist innerhalb der Vertiefungen 18, 18' angeordnet und wird durch die Verliersicherungen 8, 8' verdeckt. Die Verliersicherungen 8, 8' sind kreisrund.
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Wie in 2 dargestellt ist, münden die Vertiefungen 18, 18' in den Durchgängen 3, 3' durch die Tilgermasse 4. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf eine Elastomerfeder 5 und die damit verbunden Komponenten des Schwingungstilgers, wobei verstanden werden sollte, dass die Beschreibung ebenso auf die gleichermaßen aufgebaute Elastomerfeder 5' und die damit verbundenen Bauteile zutrifft.
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Die Trägerplatte 2 weist eine Vertiefung auf, die einen Dom 22 bildet. Der Dom 22 ist insbesondere schalenförmig und hat einen flachen Boden, an dem die hülsen- oder rohrabschnittsförmige Innenarmatur 10 fixiert ist. Die Innenarmatur 10 ist innerhalb des Durchgangs 3 durch die Trägermasse angeordnet. Eine Elastomerfeder 5 ist an der Innenarmatur 10 mit einer im Vergleich zu dem sich von der Innenarmatur 10 weg erstreckenden Stegabschnitt der Elastomerfeder 5 breiteren inneren Basis 16 befestigt. Die Elastomerfeder 5 erstreckt sich in radialer Richtung hin zu einer Außenarmatur 12. Die Außenarmatur 12 ist ringförmig und im Querschnitt L-förmig.
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Die Elastomerfeder 5 läuft an der radialen Innenseite der Außenarmatur 12 entlang und bildet eine im Vergleich zum sich zur Innenarmatur 10 hin erstreckenden Stegabschnitt breitere äußere Basis 14, an der die Außenarmatur 12 anliegt. Die Elastomerfeder 5 bildet an der Kurzseite der Trägerplatte 2 zugewandten L-Schenkels der Außenarmatur 12 einen Elastomerwulst 9, der als Anschlagsdämpfer bei einer Bewegung der Tilgermasse 4 in Richtung der Trägerplatte 2 wirkt.
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An der Langseite des der Trägerplatte 2 abgewandten L-Schenkels der Außenarmatur 12 bildet die Elastomerfeder 5 einen ringförmigen Elastomeranschlag 7 aus. Der Elastomeranschlag 7 soll eine Schwingbewegung der Tilgermasse 4 in eine sich von der Trägerplatte 2 weg erstreckende Richtung abfedern. Die Schwingbewegung ist dabei durch eine Verliersicherung 8 begrenzt ist.
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Die Verliersicherung 8 hat die Form eines umgedrehten Topfes oder tiefen Tellers, wobei der flache Boden des Tellers bzw. Topfes sich als Anlageabschnitt 24 zur Innenarmatur 10 hin erstreckt und die Rückseite der Tellerfahne als ringförmiger Telleranschlag 28 für den Elastomeranschlag 7 dienen.
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Die Verliersicherung 8 erstreckt sich domförmig in die schalenförmige Vertiefung 18, die in der Tilgermasse 4 vorgesehen ist, hinein. Die Vertiefung 18 korrespondiert mit einer Erhebung 26, die auf der der Trägerplatten zugewandten Seite der Tilgermasse sich zur Trägerplatte hinerstreckt.
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Die Tilgermasse 4 liegt auf den L-Schenkeln der Außenarmatur 12 auf. Der Abstand zwischen den Elastomeranschlägen 7, 9 und der Verliersicherung 8 bzw. der Trägerplatte 2, der ein Freischwingen der Tilgermasse ermöglicht liegt bei etwa 30 Prozent der gesamten Aufbauhöhe des Schwingungstilgers 1.
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Der Innendurchmesser des Durchgangs 3 bzw. der Außenarmatur 12 kann derart an die Abmessung der Elastomerfeder 5 angepasst sein, dass die Elastomerfeder 5 vorkomprimiert ist, was zu einer besonders weichen Federkennlinie in Axialrichtung führt.
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Die Funktionselemente des Schwingungstilgers im Wesentlichen innerhalb der Tilgermasse 4 angeordnet, so dass die Höhenabmessung des Schwingungstilgers im Wesentlichen durch das von der Tilgermasse 4 beanspruchte Raumvolumen bestimmt wird.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwingungstilger
- 2
- Trägerplatte
- 3, 3'
- Durchgänge
- 4
- Tilgermasse
- 5, 5'
- Elastomerfeder
- 7
- Elastomeranschlag
- 8, 8'
- Verliersicherung
- 9
- Elastomerwulst
- 10
- Innenarmatur
- 12
- Außenarmatur
- 14, 16
- Basis
- 18, 18'
- Vertiefungen
- 22
- Dom
- 24
- Anschlagsfläche
- 26
- Erhebung
- 28
- Anschlag
