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Die Erfindung betrifft ein Schwingungsdämpfungsbauteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zur Reduzierung von Schwingungen werden bei Fahrzeugen an verschiedenen Stellen Komponenten eingesetzt, bei dem zwei starre Bauelemente über ein elastisches Element schwingungsdämpfend miteinander verbunden sind. Die starren Bauelemente wurden bisher aus Metall wie z.B. Stahl oder Aluminium hergestellt und werden zunehmend durch Kunststoffbauelemente ersetzt, um das Gewicht des Fahrzeugs zu reduzieren und hierdurch den Kraftstoffverbrauch zu senken. Das elastische Element besteht üblicherweise aus einem elastomeren Material wie z.B. Gummi.
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Die Gehäuse (Festigkeitsträger) von Schwingungsdämpfungsbauteilen von Fahrzeugen wie z.B. Pendelstützen und Drehmomentstützen können daher aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff gefertigt sein. Diese weisen wenigstens eine Aussparung als Tragkörperaufnahme auf, in die ein Tragkörper als starres Bauelement samt elastischem Gummikörper eingesetzt wird, so dass die Schwingungen zwischen Tragkörper und Gehäuse durch den elastischen Gummikörper reduziert werden können. Der elastische Gummikörper ist dabei i.Allg. festhaftend mit dem Tragkörper verbunden, z.B. durch Vulkanisation, und kann entweder festhaftend oder nicht-haftend mit dem Gehäuse verbunden sein. Im letzteren Fall kann es durch das Reiben des elastischen Gummikörpers an der Innenseite der Tragkörperaufnahme zur unerwünschten Entstehung von Schwingungen in Form von Luft- und Körperschall kommen.
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Um die Schwingungsentstehung an dieser Stelle zu vermeiden bzw. zu reduzieren, ist es bei Gehäusen aus Aluminium zur Verwendung mit ungehaftetem Gummikörpern bekannt, die Oberfläche der Tragkörperaufnahme rau auszubilden und hierdurch das NVH-(Noise, Vibration, Harshness)Übertragungsverhalten zu verbessern. Die erforderliche Rauheit der Oberfläche wird i.Allg. durch einen Sandstrahlprozess erzeugt. Durch die physikalischen Eigenschaften des Strahlprozesses sowie durch die Beschaffenheit des verwendeten Strahlguts sind diesem Prozess jedoch enge Grenzen bzgl. der erreichbaren Rautiefe der Oberfläche gesetzt. Dies führt zu entsprechend eingeschränkten Einflussmöglichkeiten auf das NVH-Übertragungsverhalten, welches aus dem Strahlprozess resultiert. Ferner kann dieser Strahlprozess nicht bei Kunststoffteilen angewendet werden.
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Für den Einsatz derartiger Pendelstützen und Drehmomentstützen in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor war das NVH-Übertragungsverhalten mit gestrahlten oder ungestrahlten Oberflächen bei ungehafteten Gummikörpern bislang meistens ausreichend, da die Luft- und Körperschallemissionen des Verbrennungsmotors die Luft- und Körperschallemissionen der Pendelstütze bzw. Drehmomentstütze meist um mehrere Potenzen überstiegen. Jedoch kommen die Luft- und Körperschallemissionen der Pendelstütze bzw. Drehmomentstütze mit der Entwicklung leiserer Verbrennungsmotoren immer mehr zum Tragen. Ferner hat sich die Emission von Schwingungen durch den Antrieb durch den Einsatz von Elektromotoren als Antrieb so stark verändert, dass die bisher verwendeten Pendelstützen und Drehmomentstützen mit ungehaftetem Gummikörper und gestrahlten Tragkörperaufnahmen kein ausreichendes NVH-Übertragungsverhalten mehr bei Elektro- und Hybridfahrzeugen aufweisen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Schwingungsdämpfungsbauteil mit ungehaftetem Gummikörper der eingangs beschriebenen Art bereit zu stellen, das ein verbessertes NVH-Übertragungsverhalten aufweist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schwingungsdämpfungsbauteil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Schwingungsdämpfungsbauteil mit einem Gehäuse mit wenigstens einer ersten Tragkörperaufnahme und einem ersten Tragkörper mit einem ersten Elastomerkörper, wobei der erste Tragkörper derart durch die erste Tragkörperaufnahme aufgenommen wird, dass der erste Elastomerkörper mit der Innenoberfläche der ersten Tragkörperaufnahme nicht-haftend in Kontakt steht. Das Schwingungsdämpfungsbauteil ist dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberfläche der ersten Tragkörperaufnahme zumindest abschnittsweise eine Profilierung aufweist.
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Ein Schwingungsdämpfungsbauteil kann ein jedes Bauteil sein, welches der Dämpfung zwischen zwei vorzugsweise starren Körpern mittels eines dazwischenliegenden und dämpfend wirkenden elastischen Körper ist. Vorzugsweise wird dieses Schwingungsdämpfungsbauteil in einem Fahrzeug eingesetzt, insbesondere zur Schwingungsdämpfung zwischen einer Antriebskomponente und dem Fahrzeugchassis. Vorzugsweise ist dieses Schwingungsdämpfungsbauteil eine Pendelstütze oder eine Drehmomentstütze. Das Gehäuse wird dabei auch als Festigkeitsträger bezeichnet, welcher mit dem Fahrzeugchassis vorzugsweise starr verbunden ist. Der Tragkörper ist mit dem Antriebsstrang vorzugsweise starr verbunden. Der Elastomerkörper wird vorzugsweise samt Tragkörper in die Tragkörperaufnahme eingesetzt, so dass zwischen der radialen Außenoberfläche des Elastomerkörpers und der radialen Innenoberfläche der Tragkörperaufnahme ein nicht-haftender Kontakt besteht, d.h. sich diese beiden radialen Flächen berühren und aneinander anliegen, und eine Relativbewegung zwischen den beiden Körpern an diesen Kontaktflächen möglich wäre. Unter einem nicht-haftenden Kontakt ist dabei eine nicht-stoffschlüssige Verbindung wie eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Außenoberfläche des Tragkörpers bzw. dessen Elastomerkörpers und der Innenoberfläche der Tragkörperaufnahme zu verstehen. Hierdurch wird ein Einsetzen des Tragkörpers in die entsprechende Tragkörperaufnahme ermöglicht. Dies erfolgt vorzugsweise durch Einpressen, um einen sicheren Halt und eine möglichst geringe Relativbewegung in Umfangsrichtung zu erreichen. Die Innenoberfläche der Tragkörperaufnahme beinhaltet auch weitere Elemente, die in die Tragkörperaufnahme eingebracht sein können wie z.B. Hülsen etc. Die Tragkörperaufnahme ist im Wesentlichen rund und vorzugsweise rund-gestreckt ausgebildet.
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Erfindungsgemäß weist die Innenoberfläche der Tragkörperaufnahme eine Profilierung auf, wie im Folgenden noch im Detail beschrieben, die zumindest in Umfangsrichtung und bzw. oder in Längsrichtung abschnittsweise vorgesehen ist. Mit anderen Worten kann diese Profilierung auf nur einem Teilbereich der Innenoberfläche vorgesehen sein oder auch in mehreren Teilbereichen. Auch können verschiedene Profilierungen aneinander angrenzend oder auch zueinander beabstandet auf der Innenoberfläche vorgesehen sein.
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Dabei liegt dieser Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Profilierung der Innenoberfläche der Tragkörperaufnahme die Art einer möglichen Relativbewegung des Gummikörpers gegenüber der Innenoberfläche derart verändert werden kann, dass die hierdurch erzeugten Luft- und Körperschallemissionen reduziert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Profilierung eine Mehrzahl von Erhebungen und bzw. oder Vertiefungen auf, die vorzugsweise flächig, insbesondere rechteckig und bzw. oder trapezförmig und bzw. oder dreieckig und bzw. oder halbrund und bzw. oder oval, ausgebildet sind. Dabei sind diese Profile jeweils in Längsrichtung und senkrecht zur Umfangsrichtung ausgerichtet und erstrecken sich radial zur Innenoberfläche. Durch diese unterschiedlichen Formgebungen können unterschiedliche Einflüsse auf die Schallemissionserzeugung ausgeübt werden.
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Dabei können diese Formen als Erhebungen gegenüber der Innenoberfläche, die dann die Vertiefungen darstellt, vorgesehen werden oder auch als Vertiefungen gegenüber der Innenoberfläche, die dann die Erhebungen bildet. Auch sind gemischte Anordnungen möglich, bei denen von der Innenoberfläche sowohl Erhebungen radial hervorragen als auch Vertiefungen radial ausgehen. Die Formen können einheitlich oder auch gemischt angeordnet werden. Ebenso ist wenigstens ein Abschnitt der Innenoberfläche mit Erhebungen gleicher oder unterschiedlicher Art sowie wenigstens ein Abschnitt der Innenoberfläche mit Vertiefungen gleicher oder unterschiedlicher Art möglich sowie mehrere Abschnitte mit jeweils unterschiedlichen Formen von Erhebungen und bzw. oder Vertiefungen. Auch können die Erhebungen und bzw. oder Vertiefungen punktförmig, insbesondere halbkugelförmig und bzw. oder kegelförmig und bzw. oder pyramidenförmig, ausgebildet sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Breite der Erhebungen größer als die Breite der Vertiefungen, vorzugsweise wenigstens doppelt so groß. Dies hat den Vorteil, dass die Kontaktflächen zwischen der Außenoberfläche des Gummikörpers und der Innenoberfläche der Tragkörperaufnahme größer als die Unterbrechungen dieses Kontakts sind. Hierdurch wird zwar das Schallemissionsverhalten bei Relativbewegung beeinflusst, gleichzeitig jedoch der Halt und die Kraft- und Momentübertragung zwischen Gummikörper und Gehäuse sichergestellt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Breite der Vertiefungen genau so groß bis drei Mal so groß wie die Tiefe der Vertiefungen, vorzugsweise etwa doppelt so groß. Hierdurch wird eine wirksame Unterbrechung der Innenoberfläche in Umfangsrichtung erreicht und gleichzeitig der Aufwand zum Herstellen der Vertiefungen möglichst gering gehalten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Gehäuse eine zweite Tragkörperaufnahme auf und ein zweiter Tragkörper mit einem zweiten Elastomerkörper wird derart durch die zweite Tragkörperaufnahme aufgenommen, dass der zweite Elastomerkörper mit der Innenoberfläche der zweiten Tragkörperaufnahme in Kontakt steht. Auf diese Weise ist es möglich, ein Gegenstück der Lagerung schwingungsdämpfend mit dem ersten Tragkörper zu verbinden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Innenoberfläche der zweiten Tragkörperaufnahme zumindest abschnittsweise unterschiedlich zu der Innenoberfläche der ersten Tragkörperaufnahme ausgestaltet, vorzugsweise ist diese im Wesentlichen rau ausgestaltet. Auf diese Weise können für die beiden zu bedämpfenden Bauteile unterschiedliche Übertragungsverhalten der Luft- und Körperschallemissionen vorgesehen werden. Dabei wird die zweite Tragkörperaufnahme vorzugsweise ohne eine Profilierung, d.h. frei von Erhebungen und bzw. oder Vertiefungen, und stattdessen mit einer rauen Innenoberfläche, insbesondere einer gesandstrahlten Innenoberfläche vorgesehen, um die Fertigungskosten zu reduzieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Innenoberfläche der zweiten Tragkörperaufnahme zumindest abschnittsweise eine Profilierung auf, die vorzugsweise der Profilierung der Innenoberfläche der ersten Tragkörperaufnahme entspricht. Auf diese Weise kann die erfinderische Profilierung auch zur Beeinflussung der Luft- und Körperschallemissionen der zweiten Tragkörperaufnahme genutzt werden. Dabei kann in der zweiten Tragkörperaufnahme eine andere Profilierung im Vergleich zu der ersten Tragkörperaufnahme vorgesehen werden. Beispielsweise kann diese zweite Profilierung weniger oder radial und bzw. oder in Umfangsrichtung kleiner ausgebildete Erhebungen bzw. Vertiefungen aufweisen. Auch können die beiden Profilierungen abschnittsweise identisch und abschnittsweise unterschiedlich ausgebildet sein. Vorzugsweise werden die gleichen Formen als Profilierung bei beiden Tragkörperaufnahmen verwendet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Profilierung über den gesamten Umfang der Innenoberfläche der ersten Tragkörperaufnahme und bzw. oder über den gesamten Umfang der Innenoberfläche der zweiten Tragkörperaufnahme ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass der erfindungsgemäße Effekt der Beeinflussung der Luft- und Körperschallemissionen am stärksten ausgenutzt werden kann, falls die Profilierung in Umfangsrichtung vollständig vorgesehen wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der erste Elastomerkörper festhaftend mit dem ersten Tragkörper und bzw. oder der zweite Elastomerkörper festhaftend mit dem zweiten Tragkörper verbunden. Hierdurch können Relativbewegungen zwischen dem jeweiligen Elastomerkörper und dessen Tragkörperaufnahme sicher und vollständig vermieden werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung besteht das Gehäuse aus Metall, Aluminium oder Kunststoff, vorzugsweise aus Kunststoff, besonders bevorzugt aus Polyamid. Diese Materialien sind geeignet, einfach verarbeitet zu werden und die auftretenden Kräfte und Momente zu übertragen. Dabei besticht Kunststoff durch sein vergleichsweise geringes spezifisches Gewicht und einen geringen Herstellungsaufwand, z.B. durch die Verwendung von Spritzgussteilen. Vorzugsweise wird als Kunststoff Polyamid (PA), insbesondere PA 66 oder PA 6, jeweils besonders bevorzugt glasfaserverstärkt, verwendet.
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Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren erläutert. Darin zeigt:
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1 eine perspektivische schematische Darstellung eines herkömmlichen Schwingungsdämpfungsbauteils ohne Tragkörper;
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2 eine perspektivische schematische Darstellung eines herkömmlichen Schwingungsdämpfungsbauteils mit Tragkörper;
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3 eine seitliche schematische Darstellung der 1;
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4 eine seitliche schematische Darstellung der 2;
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5 eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungsbauteils ohne Tragkörper;
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6 eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungsbauteils mit Tragkörper;
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7 eine seitliche schematische Darstellung der 5;
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8 eine seitliche schematische Darstellung der 6; und
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9 eine perspektivische schematische Detailansicht der 5.
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1 bis 4 zeigen perspektivische sowie seitliche schematische Darstellungen eines herkömmlichen Schwingungsdämpfungsbauteils 1 ohne bzw. mit Tragkörper 2a, 2b. Das Schwindungsdämpfungsbauteil 1 in Form einer Pendelstütze 1 bzw. Drehmomentstütze 1 weist ein Gehäuse 5 aus Kunststoff auf, welches auch als Festigkeitsträger 5 bezeichnet werden kann. Auf eine Darstellung von Befestigungsmöglichkeiten des Gehäuses 5 gegenüber z.B. einem Fahrzeuggestell wird aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
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Das Gehäuse 5 weist in Längsrichtung X eine erste Tragkörperaufnahme 4a und eine zweite Tragkörperaufnahme 4b auf, in die jeweils ein Tragkörper 2a, 2b eingesetzt werden kann. Die Tragkörper 2a, 2b weisen jeweils einen Elastomerkörper 3a, 3b auf, der im eingesetzten Zustand in direktem und nicht-haftendem Kontakt mit der jeweiligen Innenoberfläche 6a, 6b der Tragkörperaufnahmen 4a, 4b steht. Die erste Tragkörperaufnahme 4a ist rund-gestreckt und die zweite Tragkörperaufnahme 4b ist rund ausgebildet. Die Innenoberflächen 6a, 6b sind herkömmlicherweise glatt bzw. durch Sandstrahlen geraut ausgeführt.
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5 bis 8 zeigen perspektivische sowie seitliche schematische Darstellungen eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfungsbauteils 1 ohne bzw. mit Tragkörper 2a, 2b.
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9 zeigt eine perspektivische schematische Detailansicht der 5. Hier weist die Innenoberfläche 6a der ersten Tragkörperaufnahme 4a eine Profilierung 7, 8 in Form von Vertiefungen 8 oder auch Nuten 8 gegenüber der Innenoberfläche 6a, die hierdurch Erhebungen 7 oder Stege 7 bilden, auf, so dass die Innenoberfläche 6a in Umfangsrichtung durch die Vertiefungen 8 unterbrochen wird, was die Luft- und Körperschallemissionen bei Relativbewegung zwischen der Außenoberfläche des ersten Elastomerkörpers 3a und der Innenoberfläche 6a der ersten Tragkörperaufnahme 4a beeinflusst. Die Erhebungen 8 weisen in Umfangsrichtung eine Breite B und die Vertiefungen 8 eine Breite b auf. Die Vertiefungen 8 weisen in radialer Richtung eine Tiefe T bzw. die Erhebungen 7 weisen in radialer Richtung eine Höhe T auf.
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Bezugszeichenliste
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- b
- Breite der Nuten 8
- B
- Breite der Stege 7
- Q
- Detailansicht
- T
- Tiefe der Nuten 8 bzw. Höhe der Stege 7
- X
- Längsrichtung
- 1
- Schwingungsdämpfungsbauteil, Pendelstütze, Drehmomentstütze
- 2a
- erster Tragkörper
- 2b
- zweiter Tragkörper
- 3a
- erster Elastomerkörper, Gummikörper
- 3b
- zweiter Elastomerkörper, Gummikörper
- 4a
- erste (Tragkörper-)Aufnahme
- 4b
- zweite (Tragkörper-)Aufnahme
- 5
- Gehäuse, Festigkeitsträger
- 6a
- Innenoberfläch der ersten (Tragkörper-)Aufnahme
- 6b
- Innenoberfläch der zweiten (Tragkörper-)Aufnahme
- 7
- Stege, Erhebungen der Innenoberfläche 6a
- 8
- Nuten, Vertiefungen der Innenoberfläche 6a
