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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger mit einer an ein schwingendes Bauteil starr anzukoppelnden Basis, die einen in Richtung einer Hauptachse gestreckten Hauptkörper umfasst, welcher aus einem einzigen Metallstück ausgebildet ist, mit einem an eine um die Hauptachse umlaufende Umfangsfläche des Hauptkörpers über eine Gummi-Metall-Verbindung angebundenen ringförmigen Federkörper aus einem Elastomerwerkstoff, mit einer den Federkörper in Umfangsrichtung um die Hauptachse umgreifenden und über eine Gummi-Metall-Verbindung an dem Federkörper angebundenen Metallbuchse und mit einer über den Federkörper elastisch an die Basis angekoppelten ringförmigen Tilgermasse, die einen die Metallbuchse in Umfangsrichtung um die Hauptachse umschließenden und mechanisch starr an die Metallbuchse angekoppelten Massekörper umfasst, welcher aus einem einzigen Metallstück ausgebildet ist und welcher die Tilgermasse zu mindestens 90% ausbildet.
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Dass die Tilgermasse und damit auch ihr Hauptkörper ringförmig ist, bedeutet, dass sie sich ringförmig in Umfangsrichtung um die Hauptachse erstrecken. Der Hauptkörper der Tilgermasse kann bei Blickrichtung längs der Hauptachse innen und außen durch Kreise begrenzt also kreisringförmig sein, muss dies aber nicht. So kann der Hauptkörper in Umfangsrichtung um die Hauptachse eine Unterbrechung aufweisen und in bei Betrachtung längs der Hauptachse insbesondere außen, aber selbst innen auch unrunde, wie beispielsweise drei-, vier- oder mehreckige Abmessungen aufweisen. Die äußeren Abmessungen der Metallbuchse sind auf die inneren Abmessungen des Hauptkörpers der Tilgermasse abgestimmt.
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Der Federkörper aus Elastomerwerkstoff wird bei der Herstellung dieses Schwingungstilgers unter Ausbildung der Gummi-Metall-Verbindungen in einem Formwerkzeug an den Hauptkörper und die Metallbuchse angespritzt. Dabei soll diese Formulierung einschließen, dass die Ausbildung der Gummi-Metall-Verbindungen erst während einer sich an das unmittelbare Anspritzen anschließenden Vulkanisierphase in dem Formwerkzeug erfolgt. Der Massekörper, der die Tilgermasse zum weit überwiegenden Teil ausbildet, wird nicht in dieses Formwerkzeug eingebracht. Vielmehr wird die Metallbuchse erst nach dem Entformen der von dem Elastomerwerkstoff zusammengehaltenen Baueinheit aus dem Formwerkzeug in den Massekörper der Tilgermasse eingepresst, so dass der Massekörper starr an die Metallbuchse angekoppelt wird. Die Metallbuchse bildet damit einen weiteren, kleineren Teil der Tilgermasse aus. Dass der Massekörper der Tilgermasse nicht in das Formwerkzeug eingebracht wird, ist insbesondere bei großen physikalischen Massen der Tilgermasse und damit des Massekörpers von Vorteil, allein schon weil der Massekörper in dem Formwerkzeug nicht auf die zum Ausbilden der Gummi-Metall-Verbindungen nötigen Temperaturen gebracht werden muss. Weiterhin kann das Formwerkzeug kleiner gehalten bzw. leicht als Mehrfachwerkzeug ausgebildet werden. Außerdem sind ohne den Massekörper in dem Formwerkzeug die Freiheiten bei der Ausbildung des Federkörpers aus dem Elastomerwerkstoff größer. Der Federkörper aus Elastomerwerkstoff kann ein geschlossener Ring um die Hauptachse sein. Er kann aber auch Unterbrechungen in Umfangsrichtung um die Hauptachse aufweisen oder aus einzelnen um die Hauptachse herum verteilten Stegen bestehen.
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STAND DER TECHNIK
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Aus der
DE 102 14 417 C1 ist ein Schwingungstilger bekannt mit einer an ein schwingendes Bauteil starr anzukoppelnden Basis, die einen in Richtung einer Hauptachse gestreckten Hauptkörper umfasst, welcher aus einem einzigen Metallstück ausgebildet ist, einem an eine um die Hauptachse umlaufende Umfangsfläche des Hauptkörpers über eine Gummi-Metall-Verbindung angebundenen ringförmigen Federkörper aus einem Elastomerwerkstoff, einer den Federkörper in Umfangsrichtung um die Hauptachse umgreifenden und über eine Gummi-Metall-Verbindung an den Federkörper angebundenen Metallbuchse und einer über den Federkörper elastisch an die Basis angekoppelten ringförmigen Tilgermasse, die einen die Metallbuchse in Umfangsrichtung um die Hauptachse umschließenden und mechanisch starr an die Metallbuchse angekoppelten Massekörper umfasst, welcher aus einem einzigen Metallstück ausgebildet ist und welcher die Tilgermasse zu mindestens 90% ausbildet. Dabei ist der Hauptkörper der Basis mit einer längs der Hauptachse verlaufenden Durchgangsöffnung für eine Befestigungsschraube versehen, deren Kopf eine Verliersicherung für den Massekörper der Tilgermasse bereitstellt, weil der Durchmesser des Kopfes größer ist als ein kleinster Innendurchmesser des Massekörpers. Die Metallbuchse ist in einen Bereich des Massekörpers eingepresst, in dem dieser einen größeren als seinen minimalen Durchmesser aufweist.
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Aus der
US 2005/0133325 A1 ist ein Schwingungstilger bekannt, der eine innere Hülse, die an einem axialen Ende zur Montage an einer flachen Anlagefläche vorgesehen ist, eine ringförmige Tilgermasse, die koaxial um die innere Hülse herum mit einem Abstand dazwischen angeordnet ist, einen Federkörper aus Elastomerwerkstoff, der zwischen der inneren Hülse und der Tilgermasse angeordnet ist und sie elastisch miteinander verbindet, und einen Ringflansch, der sich radial von dem einen Ende der inneren Hülse auswärts erstreckt, aufweist. Dabei umfasst die Tilgermasse eine Metallbuchse, die in einen Massekörper der Metallbuchse eingepresst ist und einen dem ringförmigen Flansch an dem einen Ende der Innenhülse gegenüberliegenden ringförmigen Flansch umfasst. Der Federkörper aus Elastomerwerkstoff erstreckt sich bis in den Bereich zwischen den beiden Flanschen hinein. Am gegenüberliegenden Ende der Innenhülse wird beim Befestigen des bekannten Schwingungstilgers an der Anlagefläche eine Lochscheibe zwischen der Innenhülse und einer Befestigungsmutter festgeklemmt, die auf eine sich durch die Innenhülse erstreckende Befestigungsschraube aufgeschraubt wird. Dadurch ist eine Verliersicherung für die Tilgermasse ausgebildet.
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Ein Schwingungstilger mit einer an ein schwingendes Bauteil starr anzukoppelnden Basis, die einen in Richtung einer Hauptachse gestreckten Hauptkörper umfasst, welcher aus einem einzigen Metallstück ausgebildet ist, einem an eine um die Hauptachse umlaufende Umfangsfläche des Hauptkörpers über eine Gummi-Metall-Verbindung angebundenen ringförmigen Federkörper aus einem Elastomerwerkstoff, einer den Federkörper in Umfangsrichtung um die Hauptachse umgreifenden und über eine Gummi-Metall-Verbindung an den Federkörper angebundenen Metallbuchse und einer über den Federkörper elastisch an die Basis angekoppelten ringförmigen Tilgermasse, die einen die Metallbuchse in Umfangsrichtung um die Hauptachse umschließenden und mechanisch starr an die Metallbuchse angekoppelten Massekörper umfasst, wobei der Massekörper aus einem einzigen Metallstück ausgebildet ist und die Tilgermasse zu mindestens 90% ausbildet, wobei an einem axialen Ende des Massekörpers ein nach innen gerichteter Anschlagflansch ausgebildet ist, wobei in Richtung der Hauptachse und allen Richtungen quer zu der Hauptachse wirksame Paarungen von Anschlägen an der Basis und der Tilgermasse vorgesehen sind, wobei jeweils einer der Anschläge jeder Paarung einen Anschlagpuffer aus dem Elastomerwerkstoff aufweist und wobei der Elastomerwerkstoff ausschließlich an den Hauptkörper der Basis und an die Metallbuchse angespritzt ist, ist aus der
DE 10 2005 009 677 A1 bekannt. Dabei ist der Anschlag zwischen der Tilgermasse und der Basis für Bewegungen der Tilgermasse in Richtung der Hauptachse auf das schwingende Bauteil zu nur in Form eines Flansches aus Elastomerwerkstoff ausgebildet, der radial von der Basis absteht. Wirksam ist dieser Anschlag nur dann, wenn er sich im montierten Zustand an einer Anlagefläche des schwingenden Bauteils abstützt.
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An Schwingungstilger im Automobilbereich wird neben einer Verliersicherung für die Tilgermasse häufig auch die Anforderung gestellt, dass die Auslenkung der Tilgermasse gegenüber der Basis in allen Raumrichtungen auf eine definiertes Maß von wenigen Millimetern, beispielsweise 3 mm, beschränkt ist. Dabei soll die Tilgermasse beim Erreichen dieser Auslenkung nicht hart, aber doch definiert an der Basis anschlagen. Um dieses Ziel bei einem Schwingungstilger der eingangs beschriebenen Art zu erreichen, wäre es zum Ausbilden der gewünschten Anschläge für die Tilgermasse an der Basis grundsätzlich denkbar, den Hauptkörper der Basis oder den Massekörper der Tilgermasse mehrteilig auszubilden, um einen Flansch an dem einen dieser beiden Bauteile durch zwei Flansche an den beiden Teilen des anderen der beiden Bauteile einzuschließen. Hierdurch würde jedoch die Zahl der Bauteile des Schwingungstilgers und der Schritte zu ihrer Herstellung in solchem Maße ansteigen, dass der Schwingungstilger nicht mehr zu wettbewerbsfähigen Kosten hergestellt werden könnte.
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Aus der nachveröffentlichten
DE 10 2013 104 034 A1 ist ein Schwingungstilger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt, bei dem mindestens ein Anschlag einer der Paarungen an einem mit dem Massekörper starr mechanisch verbundenen metallischen Hilfskörper ausgebildet ist, während alle anderen Anschläge an dem Hauptkörper oder dem Massekörper selbst ausgebildet sind.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen entsprechenden Schwingungstilger aufzuzeigen, der den aktuellen Anforderungen an Schwingungstilger im Automobilbereich gerecht wird und der dennoch zu wettbewerbsfähigen Kosten realisierbar ist.
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LÖSUNG
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Die Aufgabe wird durch einen Schwingungstilger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Der die Aufgabe erfindungsgemäß lösende Schwingungstilger weist eine an ein schwingendes Bauteil starr anzukoppelnde Basis, einen ringförmigen Federkörper aus einem Elastomerwerkstoff und eine über den Federkörper elastisch an die Basis angekoppelte ringförmige Tilgermasse auf. Die Basis umfasst einen in Richtung einer Hauptachse gestreckten Hauptkörper, welcher aus einem einzigen Metallstück ausgebildet ist. Der Federkörper ist an eine um die Hauptachse umlaufende Umfangsfläche des Hauptkörpers über eine Gummi-Metall-Verbindung angebunden. Eine Metallbuchse umgreift den Federkörper in Umfangsrichtung um die Hauptachse und ist über eine Gummi-Metall-Verbindung an den Federkörper angebunden. Die Tilgermasse umfasst einen die Metallbuchse in Umfangsrichtung um die Hauptachse umschließenden und mechanisch starr an die Metallbuchse angekoppelten Massekörper, der aus einem einzigen Metallstück ausgebildet ist und die Tilgermasse zu mindestens 90% ausmacht. An einem axialen Ende des Massekörpers ist ein nach innen gerichteter Anschlagflansch ausgebildet. An der Basis und der Tilgermasse sind in Richtung der Hauptachse und allen Richtungen quer zu der Hauptachse wirksame Paarungen von Anschlägen vorgesehen, wobei jeweils einer der Anschläge jeder Paarung einen Anschlagpuffer aus dem Elastomerwerkstoff aufweist und wobei der Elastomerwerkstoff ausschließlich an den Hauptkörper der Basis und an die Metallbuchse angespritzt ist. Entweder ist mindestens ein Anschlag einer der Paarungen an einem mit dem Massekörper starr mechanisch verbundenen Hilfskörper aus einem formstabilen Kunststoff ausgebildet, während alle anderen Anschläge an dem Hauptkörper oder dem Massekörper selbst ausgebildet sind, oder es sind alle Anschläge an dem Hauptkörper oder dem Massekörper selbst ausgebildet. In jedem Fall ist auf beiden Seiten des Federkörpers je ein radial nach außen gerichteter Anschlagflansch an dem Hauptkörper ausgebildet, der mit dem Elastomerwerkstoff überzogen ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Schwingungstilger ist der Hilfskörper also optional. Wenn der Hilfskörper vorhanden ist, ist es kein metallischer Hilfskörper, wie dies bei einem anderen, in der nachveröffentlichten
DE 10 2013 104 034 A1 beschriebenen Schwingungstilger der Fall ist. Vielmehr ist der Hilfskörper, an dem mindestens ein Anschlag einer der Paarungen vorhanden ist, gegebenenfalls aus einem formstabilen Kunststoff ausgebildet. Der formstabile Kunststoff kann beispielsweise ein faserverstärkter Kunststoff sein. Aber auch Kunststoffe ohne Faserverstärkung können zur Ausbildung eines Anschlags einer der Paarungen ausreichend formstabil sein, zumal der andere Anschlag der jeweiligen Paarung einen Anschlagpuffer aus dem Elastomerwerkstoff aufweist. Typischerweise ist der Hilfskörper aus dem formstabilen Kunststoff formgespritzt.
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Weitere bevorzugte Merkmale des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers sind in den abhängigen Patentansprüchen angeführt.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers wird der Elastomerwerkstoff in einem Formwerkzeug unter Ausbildung von Gummi-Metall-Verbindungen ausschließlich an den Hauptkörper der Basis und eine die Umfangsfläche des Hauptkörpers in Umfangsrichtung um die Hauptachse mit radialem Abstand umgreifende Metallbuchse angespritzt. Dann wird die Metallbuchse mit dem Federkörper und dem Hauptkörper in den Massekörper der Tilgermasse eingepresst, so dass der Massekörper starr an die Metallbuchse angekoppelt wird. Auf diese Weise wird die Tilgermasse über den Federkörper elastisch an die Basis angekoppelt. Dabei werden Paarungen von Anschlägen an der Basis und der Tilgermasse vorgesehen, wobei jeweils einer der Anschläge jeder Paarung mit einem Anschlagpuffer aus Elastomerwerkstoff versehen wird. Der optionale Hilfskörper, der mindestens einen Anschlag einer der Paarungen ausbildet, wird nach dem Anspritzen und zugleich mit oder nach dem Einpressen mechanisch starr mit dem Massekörper verbunden. Alle anderen Anschläge werden an dem Hauptkörper oder dem Massekörper selbst ausgebildet.
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Von der Herstellung des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers erfolgt nur ein einziger Schritt in einem komplexeren Formwerkzeug, und vor dem Einspritzen des Elastomerwerkstoffs in das Formwerkzeug werden ausschließlich der Hauptkörper der Basis und die Metallbuchse in das Formwerkzeug eingebracht. Die auf diese Weise ausgebildete Baueinheit wird mit dem Massekörper der Tilgermasse durch Einpressen der Metallbuchse in einen entsprechenden Sitz in dem Massekörper verbunden. Daneben kommt allenfalls der optionale Hilfskörper zum Einsatz. Der optionale Hilfskörper wird gegebenenfalls nach dem Anspritzen und zugleich mit dem Einpressen oder danach mechanisch starr mit dem Massekörper verbunden. Mit dem Hilfskörper kann mindestens ein Anschlag einer der Paarungen von Anschlägen ausgebildet werden, der nicht einfach an dem einstückigen Hauptkörper der Basis oder dem einstückigen Massekörper der Tilgermasse vorgesehen werden kann. An den optionalen Hilfskörper wird jedoch weder der Elastomerwerkstoff in einem Formwerkzeug anvulkanisiert, noch bildet er einen wesentlichen Teil der Tilgermasse aus. Vielmehr handelt es sich um ein vergleichsweise kleines Bauteil geringer Masse, das nur die unbedingt notwendigen Funktionen ergänzt, welche von dem Hauptkörper der Basis und dem Massekörper der Tilgermasse nicht geleistet werden können. So werden alle anderen Anschläge an dem Hauptkörper und dem Massekörper ausgebildet, d. h. alle Anschläge, die nicht an dem Hilfskörper ausgebildet werden. In der Regel wird bei dem erfindungsgemäßen Schwingungstilger allenfalls ein oder werden maximal zwei Anschläge an dem Hilfskörper ausgebildet, alle anderen an dem Hauptkörper oder dem Massekörper.
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An dem nach innen gerichteten Anschlagflansch an dem einen axialen Ende des Massekörpers ist ein radialer Anschlag für alle radialen Richtungen und ein Anschlag für eine axiale Richtung ausgebildet.
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Der optionale Hilfskörper kann einen Innenflansch aufweisen, der den mindestens einen Anschlag ausbildet und einen weiteren Anschlag an dem Hilfskörper ausbilden kann.
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Der optionale Hilfskörper kann in den Massekörper der Tilgermasse eingepresst sein, so dass der Hilfskörper mechanisch starr an den Massekörper angekoppelt ist. Dabei ist der optionale Hilfskörper vorzugsweise hinter eine quer zu der Hauptachse verlaufende Rastkante, zum Beispiel in eine durch die Rastkante begrenzte ringförmige Rastnut in den Massekörper der Tilgermasse eingerastet. Er kann dabei an der Metallbuchse anschlagen, um auch diese durch Formschluss in dem Massekörper zu sichern. Konkret kann der optionale Hilfskörper eine Schlitzbuche oder eine Fächerscheibe sein.
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Der Massekörper der Tilgermasse kann mit mindestens einer, sich unter der Metallbuchse hindurch erstreckenden Wasserablaufrinne versehen sein, durch die in die Tigermasse hinein gelangtes Schwitz- und Spritzwasser wieder abfließen kann. Wenn der optionale Hilfskörper hinter eine Rastkante eingerastet ist, kann sich die mindestens eine Wasserablaufrinne auch über diese Rastkante hinweg erstrecken.
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Grundsätzlich kann auch die Metallbuchse geschlitzt sein, um eine Rastnase zu passieren. Die Metallbuchse kann jedoch ohne weiteres auch in Umfangsrichtung um die Hauptachse geschlossen sein und beim Anspritzen mit einer dünnen Schicht aus Elastomerwerkstoff an ihrer Außenoberfläche überzogen werden. So kann ein Presssitz mit hoher Reibung für die Metallbuchse in dem Massekörper der Tilgermasse realisiert werden. Dabei kann mit dem Hilfskörper sowohl die Metallbuchse durch Formschluss in dem Massekörper gesichert werden als auch die Einpresskraft zum Einpressen der Metallbuchse in den Massekörper auf die Metallbuchse aufgebracht werden.
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Die auf beiden Seiten des Federkörpers nach außen gerichteten an dem Hauptkörper der Basis ausgebildeten Anschlagflansche sind mit Elastomerwerkstoff überzogen und stellen radiale Anschläge bereit.
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Der erfindungsgemäße Schwingungstilger kann eine durch Anspritzen des Elastomerwerkstoffs an den Hauptkörper und die Metallbuchse ausgebildete Baueinheit aufweisen, die drehsymmetrisch um die Hauptachse verlaufende äußere Oberflächen aufweist, die in einem zweiteiligen Formwerkzeug oder einem einfachen Leistenwerkzeug ausbildbar sind. Die Oberflächen weisen entsprechend keine radialen Hinterschnitte oder dergleichen auf. Eine derartige Baueinheit ist nicht nur kostengünstig herstellbar, sondern auch einfach bei der weiteren Herstellung des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers zu handhaben.
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Zur Befestigung des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers an einem schwingenden Bauteil kann der Hauptkörper der Basis eine sich längs der Hauptachse erstreckende Durchgangsöffnung für eine Befestigungsschraube aufweisen.
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Die umlaufende Umfangsfläche des Hauptkörpers, an die der Federkörper angebunden ist, kann eine Umgangsfläche eines von einer zylindrischen Grundform des Hauptkörpers radial nach außen gerichteten Sockelflansches sein. Dadurch wird die radiale Dicke des Federkörpers kleine und der Federkörper steifer. Entsprechend ist diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers besonders für höhere Tilgereigenfrequenzen geeignet.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung 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. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: 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.
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Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs ”mindestens” bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
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Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert und beschrieben.
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1 ist eine axiale Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungstilgers.
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2 ist ein axialer Schnitt durch den Schwingungstilger gemäß 1 entlang der Schnittlinie A-A, die in 1 eingezeichnet ist.
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3 ist ein axialer Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers.
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4 ist ein axialer Schnitt durch eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers.
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5 ist ein axialer Schnitt durch eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers; und
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6 ist ein Flussdiagramm zu einem Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schwingungstilgers.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Der in den 1 und 2 dargestellte Schwingungstilger 1 weist eine Basis 2 auf, die starr an ein Bauteil anzukoppeln ist, dessen Schwingungen mit dem Schwingungstilger 1 abgemindert werden sollen. An diese Basis 2 ist über einen Federkörper 3 eine Tilgermasse 4 angekoppelt, die im Bereich der Eigenfrequenz des Schwingungstilgers 1 zu Schwingungen angeregt wird. Diese Schwingungen koppeln so auf die Basis 2 zurück, dass Gegenkräfte zu den Schwingungen des schwingenden Bauteils ausgeübt werden.
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Die Basis 2 besteht im Wesentlichen aus einem Hauptkörper 5, der längs einer Hauptachse 6 gestreckt ausgebildet ist. Der Hauptkörper 5 weist eine sich längs der Hauptachse 6 erstreckende Durchgangsöffnung 7 für eine Befestigungsschraube auf. Mit dieser Befestigungsschraube wird der Schwingungstilger 1 an dem schwingenden Bauteil festgelegt. Weiterhin sind radial zu der Hauptachse 6 nach außen abstehende Anschlagflansche 8 und 9 auf beiden Seiten des Federkörpers 3 an dem Hauptkörper 5 ausgebildet. Der Federkörper 3 besteht aus Elastomerwerkstoff 10, der unter Ausbildung von Gummi-Metall-Verbindungen an eine um die Hauptachse 6 umlaufende Umfangsfläche 11 des Hauptkörpers 5 und eine den Federkörper 10 in Umfangsrichtung um die Hauptachse 6 umgreifende Metallbuchse 12 angespritzt ist. Dabei sind aus dem Elastomerwerkstoff 10 zudem Anschlagpuffer 13 bis 16 an dem Hauptkörper 5 ausgebildet, deren Funktion weiter unten näher erläutert werden wird. Die Metallbuchse 12 ist auch an ihrem Außenumfang 17 mit einer dünnen Schicht aus Elastomerwerkstoff 10 überzogen und in einen zylindrischen Sitz 18 eines sich längs der Hauptachse 6 erstreckenden Massekörpers 19 der Tilgermasse 4 eingepresst. Dabei sorgt die dünne Schicht aus Elastomerwerkstoff auf dem Außenumfang 17 der Metallbuchse für einen Reibschluss mit hoher Haftreibung. Zusätzlich gesichert ist die Metallbuchse 12 an dem Massekörper 19 durch eine Schlitzbuchse 20 aus formstabilem Kunststoff, die ebenfalls in den Massekörper 19 eingepresst ist. Die Schlitzbuchse 20, deren Schlitz 21 in 1 zu sehen ist, ist hinter eine quer zu der Hauptachse 6 verlaufende Rastkante 22 des Massekörpers 19 eingerastet und schlägt an ihrem anderen axialen Ende an der Metallbuchse 18 an. Die Metallbuchse 18 schlägt ihrerseits an einen axialen Anschlag 23 an dem Massekörper 19 an. Hierdurch wird die Metallbuchse 12 auch durch Formschluss in dem Massekörper 19 gehalten. Die Schlitzbuchse 20 weist zudem einen zu der Hauptachse 6 hin gerichteten Innenflansch 24 auf. An diesem Innenflansch 24 sind ein radialer Anschlag 25 und ein axialer Anschlag 26 ausgebildet. Der radiale Anschlag 25 wirkt mit einem radialen Anschlag 27 an dem Hauptkörper 5 zusammen, auf dem der Anschlagpuffer 13 aus Elastomerwerkstoff 10 vorgesehen ist; und der axiale Anschlag 26 wirkt mit einem Anschlag 28 an dem Anschlagflansch 8 zusammen, auf dem der Anschlagpuffer 14 vorgesehen ist. Entsprechende Paarungen von radialen Anschlägen 29 und 30 sowie axialen Anschlägen 31 und 32 mit dazwischen angeordneten Anschlagpuffern 16 und 15 sind zwischen einem nach innen gerichteten Anschlagflansch 33 am anderen Ende des Massekörpers 19 und dem Hauptkörper 5, insbesondere dessen Anschlagflansch 9, ausgebildet. Die Gesamtheit der Anschläge 25 bis 32 an der Basis 2 einerseits und der Tilgermasse 4 andererseits stellt sicher, dass die Tilgermasse 4 in allen drei Raumrichtungen und auch durch Verkippungen gegenüber der Hauptachse 6 nur begrenzt ausgelenkt werden kann. Hierdurch wird eine Überlastung des Federkörpers 3 aus dem Elastomerwerkstoff 10 in jedem Fall vermieden. Darüber hinaus wird eine Verliersicherung für die Tilgermasse 4 an der Basis 2 ausgebildet.
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Die physikalische Masse der Tilgermasse 4 wird weit überwiegend, d. h. hier zu mehr als 95%, von dem Massekörper 19 ausgebildet. Die Schlitzbuchse 22 und die Metallbuchse 12, die beide mechanisch starr an den Massekörper 19 gekoppelt sind und deshalb zu der Tilgermasse 4 zählen, tragen zu deren physikalischen Masse nur einen geringen Anteil bei. Bei der Metallbuchse 12 und der Schlitzbuchse 20 handelt es sich um sehr einfache und kostengünstig herzustellende Teile. Den wesentlichen Kostenaufwand bei dem Schwingungstilger 1 gemäß 2 verursacht der Massekörper 19 der Tilgermasse 4. Dem folgt mit Abstand der Hauptkörper 5 der Basis 2 und mit weiterem größeren Abstand der Federkörper 3 aus dem Elastomerwerkstoff 10.
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3 zeigt eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers, bei dem der Hilfskörper, der starr mit dem Massekörper 12 verbunden ist und so Teil der Tilgermasse 4 geworden ist, eine Fächerscheibe 34 aus formstabilem Kunststoff ist. Die Fächerscheibe 34 ist hinter die Rastkante 22 in eine Rastnut 35 eingerastet. Die Fächerscheibe 34 bildet den Innenflansch 24 aus. An dem Innenflansch 24 ist hier ausschließlich der axiale Anschlag 26 vorgesehen, der mit dem Anschlag 28 an dem Hauptkörper 5 der Basis 2 zusammenwirkt und für den der Anschlagpuffer 14 auf dem Anschlag 28 vorgesehen ist. Der weitere Anschlag 25 ist hier am Innenumfang des Massekörpers 19 vorgesehen. Er wirkt mit dem Anschlag 28 an dem Außenumfang des Anschlagflansches 8 zusammen, wobei darauf der Anschlagpuffer 13 angeordnet ist. Auch der Anschlag 29 ist am Innenumfang des Massekörpers 19 vorgesehen und arbeitet mit dem Anschlag 30 am Außenumfang des Anschlagflansches 9 zusammen, auf dem der Anschlagpuffer 16 vorgesehen ist. Insgesamt sind also gegenüber dem nach innen gerichteten Anschlagflansch 33 des Massekörpers 19 und dem Innenflansch 24 der Fächerscheibe 34 und den Anschlagflanschen 9 und 10 des Hauptkörpers 5 der Basis 2 nur die axialen Anschläge 26, 28, 31, 33 ausgebildet, während die radialen Anschläge 25, 27, 29, 30 zwischen dem Innenumfang 37 des Massekörpers 19 und den Anschlagflanschen 8 und 9 des Hauptkörpers 5 der Basis 2 ausgebildet sind. Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers 1 gemäß 3 weist darüber hinaus eine Wasserablaufrinne 36 auf, die sich unter der Metallbuchse 12 hindurch und über die Rastnut 35 hinweg erstreckt und das Ablaufen von Spritz- und Schwitzwasser auch von der der Fächerscheibe 34 abgekehrten Seite des Federkörpers 3 aus dem Innenraum 38 des Massekörpers 29 ermöglicht. Vorzugsweise sind in Umfangsrichtung um die Hauptachse 6 mehrere solcher Wasserablaufrinnen 36 vorgesehen. Letztlich weist die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers 1 gemäß 3 wegen der Verlagerung der Anschläge 25 und 27 zwischen dem Innenumfang 37 und dem Anschlagflansch 8 einen besonders kurzen Hauptkörper 5 der Basis 2 auf. So kann ein Kopf einer Befestigungsschraube für den Schwingungstilger 1 auch in dem Innenraum 38 angeordnet werden und muss nicht zwangsläufig in axialer Richtung der Hauptachse 6 über den Massekörper 19 vorstehen.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers 1, bei dem ein Hilfskörper, hier eine Lochplatte 44 aus formstabilem Kunststoff, Teil der Tilgermasse 4 und entsprechend starr mit deren Massekörper 19 verbunden ist. Die Lochplatte 44 bildet wie die Schlitzbuchse 20 einen Innenflansch 24 aus, an dem die Anschläge 25 und 26 vorgesehen sind, die unter Zwischenordnung der Anschlagpuffer 13 und 14 mit den Anschlägen 27 und 28 an dem Hauptkörper 5 der Basis 2 zusammenwirken. Die Lochplatte 44 ist in einen Sitz 46, der in dem Massekörper 19 vorgesehen ist und einen größeren Durchmesser als der Sitz 18 aufweist, eingepresst, wobei sie gegen einen Anschlag 45 in Richtung der Hauptachse 6 an den Massekörper 19 anliegt. Die Lochplatte 44 stellt einen besonders einfach gestalteten Hilfskörper dar, bei dessen Verwendung das Vorsehen der Anschlagpuffer 13 bis 16 aus dem Elastomerwerkstoff 10 für alle Paare von Anschlägen besonders wenig Aufwand bedeutet.
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5 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers 1 ohne den optionalen Hilfskörper aus Kunststoff, die ansonsten im Wesentlichen 3 entspricht. Durch das Weglassen des Hilfskörpers entfällt hier der axiale Anschlag 26, der mit dem Anschlag 28 gemäß 3 zusammenwirkt. In Richtung der Hauptachse 6 ist aber weiterhin der axiale Anschlag 31 an dem Massekörper 19 der Tilgermasse 4 vorhanden, der mit dem Anschlag 32 an dem Anschlagflansch 9 des Hauptkörpers 5 der Basis 2 zusammenwirkt. Die Paarung aus den radialen Anschlägen 25 und 27 ist wie in 3 durch einen radialen Anschlag 25 an dem Massekörper 19 und einen damit zusammenwirkenden und mit dem Elastomerwerkstoff 10 überzogenen Anschlag 27 an dem Anschlagflansch 8 des Hauptkörpers 5 der Basis 2 realisiert. So finden sich hier alle Anschläge 25, 26, 27 und 29 bis 32 aller Paarungen an dem Massekörper 19 der Tilgermasse 4 oder dem Hauptkörper 5 der Basis 2.
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Das in 6 in Form eines Flussdiagramms zusammengefasste Verfahren zur Herstellung eines Schwingungstilgers 1 gemäß 1 und 2, 3 oder 4 berücksichtigt nicht die Ausbildung der metallischen Bestandteile, d. h. des Hauptkörpers 5, der Metallbuchse 12 und des Massekörpers 19, sowie des Hilfskörpers in Form der Schlitzbuchse 20 oder der Fächerscheibe 34 oder der Lochplatte 44 aus Kunststoff. Diese werden in üblicher und grundsätzlich bekannter Weise hergestellt. So kann es sich insbesondere bei dem Hauptkörper 5, aber auch bei der Metallbuchse 12 um ein Leichtmetalldruckgussteil, wie bspw. ein Aluminiumdruckgussteil handeln, während der Hilfskörper in Form der Schlitzbuchse 20, der Lochplatte 44 oder der Fächerscheibe 34 ein Kunststoffspritzgussteil sein kann und während der Massekörper 19 ein Gussteil aus einer Eisenlegierung sein kann, bei dem der Sitz 18 und die Rastkante 22 nach dem Guss eingedreht sind.
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Das in 6 skizzierte Verfahren beginnt mit einem Schritt 39, in dem der Hauptkörper 5 und die Metallbuchse 12 in ihrer späteren Relativanordnung in ein hier nicht dargestelltes Formwerkzeug eingebracht werden. In einem Schritt 40 wird dann der Elastomerwerkstoff 10 in das Formwerkzeug ein- und an den Hauptkörper 5 und die Metallbuchse 12 angespritzt. An diesen werden dann Gummi-Metall-Verbindungen mit dem Elastomerwerkstoff 10 ausgebildet. In einem Schritt 41 wird die Baueinheit bestehend aus dem Hauptkörper 5, der Metallbuchse 12 und allen daran aus dem Elastomerwerkstoff 10 ausgebildeten Komponenten aus dem Formwerkzeug entfernt. Dabei müssen typischerweise keine Schieber oder dergleichen an dem Formwerkzeug vorgesehen sein und zurückgezogen werden, weil die Baueinheit 5, 10, 12 keine Hinterschneidungen aufweisen muss und bei den Ausführungsformen des Schwingungstilgers gemäß den 1 bis 4 auch keine solchen Hinterschneidungen aufweist. Vielmehr kann das Formwerkzeug zum Beispiel ein einfach gehaltenes sogenanntes Leistenwerkzeug sei. Zudem können äußere Oberflächen der Baueinheit 5, 10, 12 rotationssymmetrisch um die Hauptachse 6 verlaufen, was die Handhabung der Baueinheit 5, 10, 12 vereinfacht, da diese um die Hauptachse 6 herum nicht definiert ausgerichtet werden muss. Letzteres gilt insbesondere beim Einpressen der Baueinheit 5, 10, 12 in den Massekörper 19 in einem nächsten Schritt 42. Fertig gestellt wird der Schwingungstilger dann in einem Schritt 43, indem der Hilfskörper in Form der Schlitzbuchse 20 oder der Fächerscheibe 34 oder der Lochplatte 44 mechanisch starr mit dem Massekörper 19 verbunden wird. Die Schritte 42 und 43 werden vorzugsweise zu einem Kombinationsschritt zusammengefasst. Bei der Herstellung eines Schwingungstilgers gemäß 5 entfällt jedoch der Schritt 43.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwingungstilger
- 2
- Basis
- 3
- Federkörper
- 4
- Tilgermasse
- 5
- Hauptkörper
- 6
- Hauptachse
- 7
- Durchgangsöffnung
- 8
- Anschlagflansch
- 9
- Anschlagflansch
- 10
- Elastomerwerkstoff
- 11
- Umfangsfläche
- 12
- Metallbuchse
- 13
- Anschlagpuffer
- 14
- Anschlagpuffer
- 15
- Anschlagpuffer
- 16
- Anschlagpuffer
- 17
- Außenumfang
- 18
- Sitz
- 19
- Massekörper
- 20
- Schlitzbuchse
- 21
- Schlitz
- 22
- Rastkante
- 23
- Anschlag
- 24
- Innenflansch
- 25
- Anschlag
- 26
- Anschlag
- 27
- Anschlag
- 28
- Anschlag
- 29
- Anschlag
- 30
- Anschlag
- 31
- Anschlag
- 32
- Anschlag
- 33
- Anschlagflansch
- 34
- Fächerscheibe
- 35
- Rastnut
- 36
- Wasserablaufrinne
- 37
- Innenumfang
- 38
- Innenraum
- 39
- Schritt
- 40
- Schritt
- 41
- Schritt
- 42
- Schritt
- 43
- Schritt
- 44
- Lochplatte
- 45
- Anschlag
- 46
- Sitz
