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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungstilger zur Schwingungsdämpfung von Kraftfahrzeugteilen, insbesondere von Schwingungen im Bereich eines Fahrwerks, mit einer Tilgermasse und einem elastomeren Federelement, das eine Innenhülse zur Befestigung an dem zu tilgenden Kraftfahrzeugteil, eine Außenhülse und einen die beiden Hülsen miteinander verbindenden Elastomerkörper aufweist, wobei das Federelement in einem Durchgang der Tilgermasse eingebracht und mit dieser über die Außenhülse fest verbunden ist.
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Schwingungstilger werden zur Verbesserung des Fahrkomforts eingesetzt, indem sie die während der Fahrt oder im Stillstand entstehenden Schwingungen tilgen. Herkömmliche Schwingungstilger umfassen zumeist eine Elastomerfeder und eine Tilgermasse, die sich relativ zu der Elastomerfeder bewegen kann. Zur Tilgung der Schwingungen ist die Elastomerfeder fest mit einem schwingenden Teil verbunden. Bei einer Bewegung des mit dem Schwingungstilger verbundenen Teiles schwingt die Tilgermasse mit einer gewissen Verzögerung mit. Hierdurch wird die Elastomerfeder in Bewegung gesetzt, so dass ein Dämpfungseffekt aufgrund der in der Elastomerfeder auftretenden Reibungen erzielt wird.
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Hierbei wird zwischen rein translatorisch wirkenden Tilgern, die auch als Lineartilger bezeichnet werden, und rotatorisch wirkenden Tilgern unterschieden. Im Folgenden wird auf translatorisch wirkende Tilger, also Lineartilger, die überwiegend im Chassisbereich eingesetzt werden, Bezug genommen.
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Es ist es ferner bekannt, Lineartilger mit einer Verliersicherung zu versehen, die im Falle eines Versagens der Elastomerfeder ein Lösen der Tilgermasse und damit einhergehend eine Beschädigung der umliegenden Fahrzeugteile verhindert. Ferner werden derartige Verliersicherungen auch als Anschlag zur Begrenzung des Schwingwegs der Tilgermasse in Axialrichtung verwendet.
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So ist in
DE 10 2005 009 677 A1 ein Schwingungstilger offenbart, der eine Tilgermasse und ein elastomeres Federelement, das eine Innenhülse, eine Außenhülse und einen die beiden Hülsen miteinander verbindenden Elastomerkörper aufweist. Das Federelement ist in einer Öffnung der Tilgermasse eingepresst, wobei das Federelement endseitig aus einem in dem Boden der Tilgermasse eingebrachten Durchlass herausragt. Die Innenhülse weist ferner eine Verliersicherung in Form einer radial von der Innenhülse abragenden Scheibe auf, deren Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Durchlasses. Durch diese Konstruktion wird neben der Verliersicherung auch ein Anschlag für die Tilgermasse in eine axiale Richtung zur Verfügung gestellt. Hierdurch wird der Schwingweg der Tilgermasse in eine axiale Richtung begrenzt.
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In der
DE 10 2011 008 339 A1 ist ein Schwingungstilger für ein Fahrzeugteil, insbesondere ein Karosserieteil, wie eine Heckklappe oder eine Motorhaube eines Kraftfahrzeugs offenbart. Der Schwingungstilger weist eine Tilgermasse auf, die über Federelemente mit einer Trägerplatte verbunden ist. Die Federelemente sind dabei in Durchgänge der Tilgermasse eingebracht und weisen eine Innenarmatur, eine Außenarmatur und eine die beiden Armaturen verbindende Elastomerfeder auf. Über die Innenarmatur erfolgt die Anbindung der Federelemente an der Trägerplatte. Ferner ist die Innenarmatur endseitig mit einer Verliersicherung versehen, die die Schwingbewegungen der Tilgermasse begrenzt und beim Abreißen des Elastomerkörpers ein Lösen der Tilgermasse verhindert.
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Des Weiteren geht aus der
JP 2004-052946 A ein Schwingungstilger hervor, der aus einem ersten Elastomerelement, einem zweiten Elastomerelement und einer Tilgermasse gebildet ist. Jedes der Elastomerelemente weist eine Innenhülse, eine an die Innenhülse angrenzende Abschlussplatte und einen an die Innenhülse und die Abschlussplatte anvulkanisierten Elastomerkörper auf. Die Elastomerkörper sind ferner mit rechtwinkligen Aufnahmeschalen versehen, die zur Aufnahme und Fixierung der Tilgermasse dienen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungstilger zu schaffen, der eine Begrenzung des Schwingwegs der Tilgermasse in alle Raumrichtungen ermöglicht.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ein Schwingungstilger zur Schwingungsdämpfung von Kraftfahrzeugteilen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Schwingungstilgers sind in den Unteransprüchen beansprucht.
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Der erfindungsgemäße Schwingungstilger umfasst eine Tilgermasse und ein elastomeres Federelement, das eine Innenhülse zur Befestigung an dem zu tilgenden Kraftfahrzeugteil, eine Außenhülse und einen die beiden Hülsen miteinander verbindenden Elastomerkörper aufweist. Das Federelement ist in einem Durchgang der Tilgermasse eingebracht und mit dieser über die Außenhülse fest verbunden. Das Federelement weist eine Verliersicherung auf, die mit in Axialrichtung beabstandeten Anschlägen zusammenwirkt, die die Tilgermasse in beide Axialrichtungen sichern. Wenigstens einer der Anschläge ist aus einem radial nach innen gebogenen endseitigen Abschnitt der Außenhülse gebildet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Schwingungstilger wird der Schwingweg der Tilgermasse durch ein Zusammenwirken der Verliersicherung und den beiden Anschlägen begrenzt, so dass eine hohe Dehnung und Beanspruchung und damit einhergehend eine Beschädigung des Elastomerkörpers vermieden wird. Vorzugsweise sind die axialen Abstände der Verliersicherung zu den Anschlägen derart ausgebildet, dass sich die Tilgermasse innerhalb vorgegebener Wege zur Schwingungstilgung frei bewegen kann, ohne dabei den Elastomerkörper zu stark zu beanspruchen oder zu beschädigen. Vorteilhaft sind die Anschläge im Design des Schwingungstilgers integriert. Hierdurch entfallen aufwändige Absicherungsmaßnahmen durch zusätzlich anzubringende Anschläge, die den Schwingweg der Tilgermasse einschränken sollen. Ferner muss die Elastomerspur nicht geändert werden. Somit ist der erfindungsgemäße Schwingungstilger kostengünstig in der Herstellung. Zudem verhindert die Verliersicherung in Kombination mit den Anschlägen ein Lösen der Tilgermasse infolge eines Abreißens des Elastomerkörpers. Hierdurch werden Beschädigungen an Fahrzeugteilen sowie ein Verlust der Tilgermasse vermieden. Mit dem erfindungsgemäßen Schwingungstilger ist es möglich, Schwingungen in alle Raumrichtungen zu tilgen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verliersicherung radial zu der Außenhülse beabstandet. Somit kann sich die Tilgermasse frei in Radialrichtung über eine definierte Wegstrecke, die dem Abstand von Außenhülse zu Verliersicherung entspricht, bewegen. Bei einer zu großen Bewegung in Radialrichtung schlägt die Tilgermasse beziehungsweise die Außenhülse an der Verliersicherung an. Hierdurch wird zusätzlich der Schwingweg der Tilgermasse in Radialrichtung begrenzt. Der radiale Abstand zwischen der Verliersicherung und der Außenhülse ist derart vorteilhaft bemessen, dass sich die Tilgermasse innerhalb eines in Radialrichtung vorgegeben Weges zur Schwingungstilgung noch frei bewegen kann, ohne dabei die Elastomerfeder zu beschädigen.
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Vorzugsweise sind die Anschläge an der Tilgermasse und/oder an der Außenhülse vorgesehen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung weist die Verliersicherung mindestens einen Vorsprung auf, der von der Innenhülse in Radialrichtung abragt. Vorteilhafterweise ist der Vorsprung als am Außenumfang der Innenhülse vorgesehene Aufdickung ausgebildet. Die Länge des Vorsprungs in Axialrichtung ist derart vorteilhaft an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst, dass ein Taumeln der Tilgermasse verhindert wird.
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Vorteilhaft sind mehrere Vorsprünge vorgesehen, die am Außenumfang der Innenhülse in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Hierdurch wird eine Abstützung der Tilgermasse in Radialrichtung ermöglicht, so dass ein Taumeln der Tilgermasse vermieden wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Elastomerkörper radial abragende Speichen auf.
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Vorzugsweise ist die Verliersicherung mit einer Elastomerschicht überzogen. Hierdurch kann eine progressive Begrenzung erreicht werden, da die Tilgermasse und/oder die Außenhülse bei einer axialen und/oder radialen Bewegung zunächst gegen die Elastomerschicht stößt und entsprechend der Dicke dieser Schicht und ihren Materialeigenschaften eine entsprechende Dämpfung erfährt. Ferner kann die Elastomerschicht lediglich an den Vorsprüngen und/oder deren Stirnseiten aufgebracht sein.
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Ein erster Anschlag ist vorteilhaft aus einem in Richtung des Durchgangs abragenden Absatz der Tilgermasse gebildet.
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In vorteilhafter Ausgestaltung ist ein erster Anschlag aus einem radial nach innen gebogenen endseitigen ersten Abschnitt der Außenhülse gebildet. Weiterhin vorteilhaft ist ein zweiter Anschlag aus einem radial nach innen gebogenen endseitigen zweiten Abschnitt der Außenhülse gebildet. Vorteilhafterweise wird hierzu die Außenhülse jeweils endseitig umlaufend umgebördelt. Hierdurch lässt sich ein in dem Schwingungstilger integrierter kostengünstiger erster und/oder zweiter Anschlag erzeugen.
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Vorzugsweise ist eine Innenfläche der Außenhülse mit einer Elastomerschicht versehen. Dies trägt zusätzlich zu einer progressiven Dämpfung der Bewegung der Tilgermasse in axialer und radialer Richtung bei. Je nach Dicke der Elastomerschicht sowie je nach Materialeigenschaften können unterschiedliche Steifigkeiten erzielt werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Innenhülse und die Außenhülse aus Metall gefertigt. Weiterhin vorteilhaft können die beiden Hülsen mittels Gießen oder Extrusion, insbesondere variabler Extrusion, hergestellt werden. Weiterhin kann die Innenhülse aus Kunststoff mittels Spritzgießen gefertigt sein.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Hierbei zeigen:
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1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schwingungstilger gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Schwingungstilger entlang der Linie II-II in 1; und
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3 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schwingungstilger gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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In den Figuren ist ein Schwingungstilger 10 mit einer Tilgermasse 12 und einem elastomeren Federelement 14 zur Schwingungsdämpfung von Kraftfahrzeugteilen, insbesondere der Schwingungen im Bereich eines Fahrwerks gezeigt.
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Das Federelement 14 gemäß 1 umfasst eine Innenhülse 16, eine Außenhülse 18 und eine die beiden Hülsen 16, 18 miteinander verbindenden, insbesondere anvulkanisierten Elastomerkörper 20. Über eine Öffnung 22 in der Innenhülse 16 erfolgt eine Anbindung an ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeugteil. Die Tilgermasse 12 und das Federelement 14 sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei das Federelement 14 in einem Durchgang 24 der Tilgermasse 12 eingebracht ist. Wie in 1 ersichtlich ist, ragt die Innenhülse 16 in Axialrichtung A jeweils endseitig aus dem Durchgang 24 der Tilgermasse 12 heraus. Zur Fixierung des Federelementes 14 in dem Durchgang 24 ist das Federelement 14 mittels seiner Außenhülse 18 in den Durchgang 24 eingepresst.
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Das Federelement 14 umfasst eine Verliersicherung 26, die aus Vorsprüngen 28 gebildet ist, die in Radialrichtung R von der Innenhülse 16 abragen. Die Vorsprünge 28 haben ein erstes Ende 30 und ein zweites Ende 32. Wie in 2 ersichtlich ist, sind die Vorsprünge 28 am Außenumfang 34 der Innenhülse 16 versetzt angeordnet. Die Länge der Vorsprünge 28 in Axialrichtung A ist derart angepasst, dass die Tilgermasse 12 ausreichend abgestützt ist und somit ein Taumeln der Tilgermasse 12 vermieden wird. Die Vorsprünge 28 sind mit einer Elastomerschicht 36 versehen.
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Die Tilgermasse 12 weist endseitig einen in Radialrichtung R einwärts ragenden umlaufenden Absatz 38 auf, der dem ersten Ende 30 der Vorsprünge 28 gegenübersteht und zu diesem einen ersten Abstand x1 aufweist. Der Absatz 38 dient als erster Anschlag 40 bei einer Bewegung der Tilgermasse 12 in eine erste axiale Richtung A1.
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Die Außenhülse 18 ist konzentrisch zu der Innenhülse 16 angeordnet und über den Elastomerkörper 20 mit der Innenhülse 16 verbunden. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Außenhülse 18 endseitig einen in Richtung der Innenhülse 16 umgebogenen, insbesondere umgebördelten zweiten Abschnitt 42 auf. Der umgebogene zweite Abschnitt 42 steht dem zweiten Ende 32 der Vorsprünge 28 gegenüber und weist zu diesem einen zweiten Abstand x2 auf. Der nach innen umgebogene zweite Abschnitt 42 dient als zweiter Anschlag 44 bei einer Bewegung der Tilgermasse 12 in eine zweite axiale Richtung A2. Eine Innenfläche 46 der Außenhülse 18, insbesondere im Bereich der Vorsprünge 28 und im Bereich des umgebogenen Abschnitts 42, ist mit der Elastomerschicht 36 versehen.
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Zusätzlich ist die Verliersicherung 26 beziehungsweise sind die Vorsprünge 28 in Radialrichtung R zu der Außenhülse 18 beabstandet. Hierdurch wirken die Vorsprünge 28 als Anschläge für die Tilgermasse 12 bei einer Bewegung derselbigen in Radialrichtung R.
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Gemäß den Figuren ist der Elastomerkörper 20 zwischen den Vorsprüngen 28 eingebracht, wobei der Elastomerkörper 20 als in Radialrichtung R von der Innenhülse 16 abragende Speichen 48 ausgebildet ist.
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Die Verliersicherung 26 bewirkt in Kombination mit den beiden Anschlägen 40, 44 für den Fall eines Versagens des Elastomerkörpers 20, dass die Tilgermasse 12 gesichert ist und somit keine umliegenden Kraftfahrzeugteile beschädigt werden, oder dass die Tilgermasse 12 verloren geht.
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Aufgrund der Elastomerschicht 36 auf den Vorsprüngen 28 und der Innenfläche 46 der Außenhülse 18 wird eine progressive Begrenzung erreicht, da die Tilgermasse 12 und/oder Außenhülse 18 bei einer axialen und/oder radialen Bewegung zunächst gegen die Elastomerschicht 36 stößt und entsprechend der Dicke dieser Schicht und ihren Materialeigenschaften eine entsprechende Dämpfung erfährt.
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In 3 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers 10 gezeigt, der sich von der ersten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass die Außenhülse 18 endseitig einen in Richtung der Innenhülse 16 umgebogenen, insbesondere umgebördelten ersten Abschnitt 50 aufweist. Der umgebogene erste Abschnitt 50 steht dem ersten Ende 30 der Vorsprünge 28 gegenüber und weist zu diesem den ersten Abstand x1 auf. Der nach innen umgebogene erste Abschnitt 50 dient als erster Anschlag 40 bei einer Bewegung der Tilgermasse 12 in die erste axiale Richtung A1. Die Innenfläche 46 des umgebogenen ersten Abschnitts 50 ist ebenfalls mit der Elastomerschicht 36 versehen.
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Der Aufbau und die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers 10 entspricht denen der ersten Ausführungsform, so dass auf eine detaillierte Beschreibung im Folgenden verzichtet wird.
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Die Innenhülse 16 und die Außenhülse 18 können aus einem Metall gefertigt sein, wobei beide Hülsen 16, 18 mittels Gießen oder Extrusion hergestellt werden können. Des Weiteren kann die Innenhülse 16 aus einem Kunststoff mittels Spritzgießen gefertigt sein. Die Einbringung des Elastomerkörpers 20 und der Elastomerschicht 36 erfolgt durch Einlegen der beiden Hülsen 16, 18 in eine Spritzgußform und anschließendem Einspritzen der Elastomermasse. Abschließend wird die eingespritzte Elastomermasse vulkanisiert.
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Der erfindungsgemäße Schwingungstilger 10 zeichnet sich durch die in das Design integrierten Anschläge 40, 44 für die Tilgermasse 12 aus. Hierdurch wird der Schwingweg der Tilgermasse 12 sowohl in beiden Axialrichtungen als auch in radialer Richtung begrenzt, so dass die Belastung durch Dehnungen des Elastomerkörpers 20 in allen Richtungen begrenzt wird. Folglich wird eine Beschädigung des Elastomerkörpers 20 vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schwingungstilger
- 12
- Tilgermasse
- 14
- Federelement
- 16
- Innenhülse
- 18
- Außenhülse
- 20
- Elastomerkörper
- 22
- Öffnung
- 24
- Durchgang
- 26
- Verliersicherung
- 28
- Vorsprung
- 30
- erstes Ende
- 32
- zweites Ende
- 34
- Außenumfang
- 36
- Elastomerschicht
- 38
- Absatz
- 40
- erster Anschlag
- 42
- umgebogener zweiter Abschnitt
- 44
- zweiter Anschlag
- 46
- Innenfläche
- 48
- Speiche
- 50
- umgebogener erster Abschnitt
- R
- Radialrichtung
- A
- Axialrichtung
- A1
- erste axiale Richtung
- A2
- zweite axiale Richtung
- x1
- erster Abstand
- x2
- zweiter Abstand
