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GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Schwingungsdämpferbaugruppen für lineare Bauteile und insbesondere Manschettendämpferbaugruppen zum Dämpfen von Mitschwingungen in Motorbauteilen von Kraftfahrzeugen.
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HINTERGRUND
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Die Auswirkung von unerwünschter Mitschwingung oder unerwünschten Resonanzen von Elementen in mechanischen Systemen reicht von irrelevant über störend und die Lebensdauer beschränkend bis hin zu problematisch und katastrophal. Sicherlich spielt das Ausmaß oder die Größenordnung einer solchen Mitschwingung eine Rolle beim Einstufen einer bestimmten Aktivität entlang des vorstehenden Spektrums. Die Art des Erzeugnisses, d.h. ob es sich um einen Kühlschrank, einen Luftkompressor, einen Stromgenerator, einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang, ein Flugzeug oder eine Hängebrücke handelt, bestimmt ferner, ob die Schwingung ein Ärgernis, der Auslöser von Kundenbeschwerden oder ein Sicherheitsproblem ist.
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Die komplexesten Verbraucherprodukte sind - zumindest aus mechanischer Sicht - eindeutig Kraftfahrzeuge. Mit tausenden von Bauteilen, häufigen neu und umgestalteten mechanischen Bauteilen, einem Schwerpunkt auf Gewichtsverringerung, langer Lebensdauer und Fahrzeugwartung und -pflege, die von praktisch völliger Vernachlässigung hin zu sorgfältig und umfassend reichen, ist eine Mitschwingung oder Resonanz von Bauteilen ein ständiges und ständig angegangenes technisches Problem.
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Bei Kraftfahrzeugen ist der Antrieb oder Antriebsstrang tendenziell der Ort der meisten Mitschwingungsprobleme und steht daher am stärksten im Mittelpunkt. Ein häufiger Problembereich umfasst typischerweise ein lineares Bauteil, wie etwa ein Kabel oder einen Schlauch, das/der nicht abgestützt zwischen zwei Punkten verläuft. Die schwierigsten Probleme ergeben sich, wenn ein lineares Element eine nicht gestützte Länge umfasst, die freistehend ist, wie etwa ein Öleinfüllstutzen eines Getriebes oder ein Ölmessstab-Führungsrohr eines Motors.
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Bisher wurden verschiedenen Lösungen vorgeschlagen. Die häufigste umfasst wahrscheinlich das Verstärken des linearen Elements. Eine solche Lösung erhöht das Gewicht und die Kosten des Bauteils und kann immer noch einer Mitschwingung oder Resonanz unterliegen - eben nur bei einer anderen Frequenz. Das Hinzufügen von zusätzlichen Streben oder Befestigungspunkten ist ebenfalls eine gängige Lösung, diese erhöht aber wiederum nicht nur Gewicht und Kosten, sondern steigert auch die Zeit und Kosten der Montage.
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Die vorliegende Erfindung ist auf das Verringern oder Beseitigen einer Mitschwingung von linearen Bauteilen in mechanischen Systemen, wie etwa Fahrzeugantriebssträngen, gerichtet.
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Eine Schwingungsdämpferbaugruppen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist beispielsweise aus der
US 5 511 777 A bekannt. Weitere herkömmliche Schwingungsdämpferbaugruppen sind in den Druckschriften
US 2010 / 0 247 856 A1 ,
US 6 485 370 B1 , JP H02- 221 731 A,
US 4 890 909 A und
US 4 043 432 A beschrieben. Die Druckschrift
DE 10 2006 053 757 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Befüllung von Getriebegehäusen mit Getriebeöl.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine erfindungsgemäße Schwingungsdämpferbaugruppe für ein lineares Bauteil umfasst die Merkmale des Anspruchs 1.
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Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungsgebiete gehen aus der hierin vorgesehenen Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass die Beschreibung und spezifischen Beispiele lediglich den Zwecken der Veranschaulichung dienen.
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Figurenliste
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich den Zwecken der Veranschaulichung.
- 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Einfüllstutzens eines Getriebes, der eine erste, nicht erfindungsgemäße Ausführungsform einer Manschettendämpferbaugruppe daran montiert aufweist;
- 2 ist eine vergrößerte, unvollständige perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Manschettendämpferbaugruppe an einem Getriebeeinfüllstutzen;
- 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Einfüllstutzens eines Getriebes, der eine zweite, erfindungsgemäße Ausführungsform einer Manschettendämpferbaugruppe daran montiert aufweist; und
- 4 ist eine vergrößerte, unvollständige perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Manschettendämpferbaugruppe an einem Getriebeeinfüllstutzen.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Getriebeeinfüllstutzen, an dem eine Manschettendämpferbaugruppe angebracht ist, veranschaulicht und allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet. Der Getriebeeinfüllstutzen 10 ist typischerweise ein länglicher hohler Stutzen, der an einem Getriebegehäuse 12 befestigt ist und sich von diesem nach oben erstreckt. Das Getriebegehäuse 12 nimmt verschiedene (nicht gezeigte) Bauteile des Getriebes 14 auf und fixiert und schützt diese. Der Getriebeeinfüllstutzen 10 ist in einem typischen Personenkraftwagen, Leichtkraftwagen oder Geländewagen typischerweise zwischen einem Fuß und vier Fuß (30,5 cm bis 122 cm) lang und erstreckt sich von dem Getriebegehäuse 12 nach oben zu einer bequem erreichbaren Stelle in dem Motorraum zu einem Endstück 16. Abhängig von der Länge des Getriebeeinfüllstutzens 10 kann er einen oder mehrere Halter oder Riemen 18 umfassen, die an dem Getriebegehäuse 12 und/oder einem Motor 20 zum Beispiel durch geeignete Befestigungsmittel wie etwa Bolzen oder Maschinenschrauben 22 befestigt oder angebracht sind. Der Getriebeeinfüllstutzen 12 erleichtert die bedarfsweise Zugabe von (nicht gezeigtem) Getriebefluid zu dem Getriebe 14. Neben dem Erleichtern der Zugabe eines Fluids zu dem Getriebe 14 nimmt der Getriebeeinfüllstutzen 10 eine abnehmbare biegsame, typischerweise flache Welle bzw. Messstab 24 auf, der das Ermitteln des Fluidstands in dem Getriebe 14 erleichtert. Der Messstab 24 umfasst bevorzugt eine obere Dichtung, Abdeckung oder Tülle 26, die das Endstück 16 des Getriebeeinfüllstutzens 10 verschließt.
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Ein erheblicher Teil des Getriebeeinfüllstutzens 10, insbesondere der Teil, der am weitesten von dem Getriebegehäuse 12 entfernt und benachbart zu dem Endstück 16 ist, kann nicht abgestützt sein. Wie vorstehend erwähnt können solche nicht abgestützten Längen eines rohrförmigen länglichen Bauteils wie etwa des Getriebeeinfüllstutzens 10 eine Resonanz oder Mitschwingung des Bauteils zulassen oder fördern.
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Unter Bezugnahme nun auf 1 und 2 wird eine erste Ausführungsform einer Manschettendämpferbaugruppe gezeigt und allgemein durch das Bezugszeichen 30 bezeichnet. Die Manschettendämpferbaugruppe 30 ist typischerweise und bevorzugt an einem nicht abgestützten Abschnitt des Getriebeeinfüllstutzens 10 angebracht. Die Manschettendämpferbaugruppe 30 umfasst eine rohrförmige Dämpfermanschette 32, die einen hindurchführenden axialen Durchgang 34 ausbildet. Die Dämpfermanschette 32 ist bevorzugt aus einem herkömmlichen geschlossenzelligen Polyurethanschaumstoff hergestellt, der ASTM D1056 2D2 erfüllt und eine Beschichtung aus UL 94 V-O aufweist. Andere weichelastische Materialien relativ geringen Gewichts wie etwa Schaumgummi und Materialien mit unterschiedlichen Dichten sind ebenfalls geeignet.
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Die Dämpfermanschette 32 ist bevorzugt etwa 3 Zoll (76,2 mm) bis 6 Zoll (152,4 mm) lang, weist bevorzugt eine Wanddicke zwischen etwa 0,20 Zoll (5,1 mm) und 0,35 Zoll (9,0 mm) und bevorzugt einen Innendurchmesser (der Durchmesser des axialen Durchgangs 34) von zwischen 0,75 Zoll (19,05 mm) und 1,25 Zoll (31,75 mm) auf. Der Außendurchmesser des Getriebeeinfüllstutzens 10 ist ferner bevorzugt mindestens halb so groß wie der Durchmesser des axialen Durchgangs 34. Die vorstehenden Abmessungen sind lediglich ungefähr, und es versteht sich, dass sie abhängig von der Dichte des Materials, aus dem die Dämpfermanschette 32 hergestellt ist, dem Außendurchmesser des Getriebeeinfüllstutzens 10, der bestimmten Frequenz oder dem bestimmten Frequenzband, die/das durch die Manschettendämpferbaugruppe 30 gedämpft werden soll, und andere Konstruktionsvariablen variieren (auch außerhalb der genannten Bereiche).
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Unter der Dämpfermanschette 32 und in stützender Beziehung mit ihr angeordnet befindet sich ein feststehender Kragen, Anschlag bzw. Lagerung 36. Der Kragen, Anschlag bzw. die Lagerung 36 weist einen Außendurchmesser auf, der etwas größer als der Durchmesser des axialen Durchgangs 34 ist, so dass die Dämpfermanschette 32 nicht entlang des Getriebeeinfüllstutzens 10 oder diesen hinunter über die Stelle hinaus gleiten kann, an der der obere Rand des Kragens, Anschlags oder der Lagerung 36 mit dem unteren Rand der Dämpfermanschette 32 greift. Der Anschlag oder die Lagerung 36 können aus einem beliebigen geeigneten Material wie etwa dem vorstehend beschriebenen geschlossenzelligen Schaumstoff oder einem anderen einigermaßen haltbaren Material geringen Gewichts bestehen. Bei Herstellung aus einem geschlossenzelligen Schaumstoff oder einem anderen ähnlichen elastischen Material kann der Anschlag oder die Lagerung 36 mühelos durch zum Beispiel einen Riemen, einen Kabelbinder 38 oder eine ähnliche Spannvorrichtung an dem Getriebeeinfüllstutzen 10 befestigt werden. Alternativ kann ein geeigneter Klebstoff verwendet werden.
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Unter Bezugnahme nun auf 3 wird eine zweite Ausführungsform einer Manschettendämpferbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt und allgemein durch das Bezugszeichen 50 bezeichnet. Die zweite Ausführungsform der Manschettendämpferbaugruppe 50 wird an einem Getriebeeinfüllstutzen 10' befindlich gezeigt. Der Getriebeeinfüllstutzen 10' erstreckt sich von einem Getriebegehäuse 12' und kann einen oder mehrere Halterungen oder Riemen 18' umfassen. Typischerweise nimmt der Getriebeeinfüllstutzen 10' eine abnehmbare biegsame, typischerweise flache Welle bzw. Messstab 24' auf, der das Ermitteln des Fluidstands in dem Getriebe 14 erleichtert. Der Messstab 24 umfasst bevorzugt eine obere Dichtung, Abdeckung oder Tülle 26', die den Einfüllstutzens 10' verschließt. Nahe dem oberen Endstück 16' des Getriebeeinfüllstutzens 10' ist typischerweise in einem nicht gestützten Bereich die Manschettendämpferbaugruppe 50 angeordnet. Die Manschettendämpferbaugruppe 50 umfasst eine einzelne, längliche rohrförmige Dämpfermanschette 52, die einen hindurchführenden axialen Durchgang 54 ausbildet. Die Dämpfermanschette 52 ist bevorzugt aus einem herkömmlichen geschlossenzelligen Polyurethanschaumstoff hergestellt, der ASTM D1056 2D2 erfüllt und eine Beschichtung aus UL 94 V-O aufweist. Andere weichelastische Materialien wie etwa Schaumgummi und Materialien mit unterschiedlichen Dichten sind ebenfalls geeignet.
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Die Dämpfermanschette 52 ist bevorzugt etwa 4 Zoll (101,6 mm) bis 7 Zoll (177,8 mm) lang, weist bevorzugt eine Wanddicke zwischen etwa 0,20 Zoll (5,1 mm) und 0,35 Zoll (9,0 mm) und bevorzugt einen Innendurchmesser (der Durchmesser des axialen Durchgangs 54) von zwischen 0,75 Zoll (19,05 mm) und 1,25 Zoll (31,75 mm) auf. Der Außendurchmesser des Getriebeeinfüllstutzens 10' ist ferner bevorzugt mindestens halb so groß wie der Durchmesser des axialen Durchgangs 54. Die vorstehenden Abmessungen sind lediglich ungefähr, und es versteht sich, dass sie abhängig von der Dichte des Materials, aus dem die Dämpfermanschette 52 hergestellt ist, dem Außendurchmesser des Getriebeeinfüllstutzens 10', der bestimmten Frequenz oder dem bestimmten Frequenzband, die/das durch die Manschettendämpferbaugruppe 50 gedämpft werden soll, und andere Konstruktionsvariablen variieren (auch außerhalb der genannten Bereiche).
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Unter Bezugnahme nun auf 3 und 4 umfasst die Dämpfermanschette 52 ein Paar von radial ausgerichteten, d.h. diametral gegenüberliegenden, sich axial erstreckenden Einschnitten oder Schlitzen 56A und 56B an dem unteren Ende der Dämpfermanschette 52, d.h. dem Ende, das am weitesten von dem Endstück 16' des Getriebeeinfüllstutzens 10' entfernt ist. Die Dämpfermanschette 52 ist bevorzugt mit den Einschnitten oder Schlitzen 56A und 56B horizontal ausgerichtet an dem Getriebeeinfüllstutzen 10' angeordnet. Durch die Einschnitte oder Schlitze 56A und 56B, um die untere Hälfe des Getriebeeinfüllstutzens 10' und über die obere Außenfläche der Dämpfermanschette 52 ist ein Riemen oder Kabelbinder 58 oder eine ähnliche Spann- oder Befestigungsvorrichtung durchgefädelt. Das Positionieren des Riemens oder Kabelbinders 58 nahe einem Ende der Dämpfermanschette 52 (dem unteren Ende) lässt eine Bewegung und Schwingung einer maximalen Länge der Dämpfermanschette 52 zu, um Schwingungen zu stören und aufzuheben und Energie zu absorbieren. Das Befestigen des Kabelbinders 58 um die untere Hälfte des Getriebeeinfüllstutzens 10' und die obere Fläche der Dämpfermanschette 52 behält einen offenen Bereich 62 in und an dem unteren Abschnitt des axialen Durchgangs 54 bei, um Schmutz und Ablagerungen durch die Dämpfermanschette 52 treten zu lassen und dadurch ein Ansammeln von Schmutz und Ablagerungen in dem axialen Durchgang 54 der Dämpfermanschette 52, die deren Arbeiten beeinträchtigen würden, zu verhindern.
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Bei Einsatz wirken sowohl die erste Ausführungsform der Manschettendämpferbaugruppe 30 als auch die zweite Ausführungsform der Manschettendämpferbaugruppe 50 im Wesentlichen in gleicher Weise: als nicht abgestimmte, d.h. chaotische, Dämpfer oder energieabsorbierende und -dissipierende Vorrichtungen zum Dämpfen von unerwünschten Resonanzen oder Mitschwingungen in nicht abgestützten Abschnitten von linearen Elementen wie etwa Kabeln und Motor- und Getriebeeinfüllstutzen in Kraftfahrzeugen. Sie dadurch mühelos und einfach um solche Elemente montiert und an diesen befestigt werden und wirken ohne umfangreiches Abstimmen und Anpassen von Grund- und Oberschwingungsfrequenzen von Quelle und Dämpfer als nicht abgestimmte chaotische Dämpfer, um die Bewegung des linearen Elements zu dämpfen und Schwingungsenergie über einem breiten Frequenzspektrum zu absorbieren und zu dissipieren.
