DE102016011835A1

DE102016011835A1 - Verwendung eines Reibdämpfungssystems für Antriebe von Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen, insbesondere für Antriebe in Tür und Klappen, sowie Reibdämpfungssystem hierfür

Info

Publication number: DE102016011835A1
Application number: DE102016011835.0A
Authority: DE
Inventors: Joachim Müller; Mario Pfister; Samuel Schneider; Jörg Seligmann
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2016-10-01
Filing date: 2016-10-01
Publication date: 2018-04-05
Also published as: WO2018060215A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines sogenannten Reibdämpfungssystems, das zumindest einen Reibmittelträger, einen Reibdämpfer und ein Reibelement beinhaltet, für einen motorischen Antrieb, insbesondere für eine motorische Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel zur Schwingungsdämpfung des motorischen Antriebs eines Fensterhebers, eines Antriebs einer Fahrzeugtür oder Heckklappe, oder einer Sitzverstellung, und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Reibdämpfungssystem derart ausgelegt oder einstellbar ist, dass Schwingungen im Bereich von 30–10.000 Hz bedämpft werden, wobei – die nichtbedämpfte Amplitude zwischen Reibmittelträger und Reibelement höchstens 2,0 mm beträgt, und – die bedämpfte Amplitude um wenigstens 30% niedriger liegt als die nichtbedämpfte Amplitude.

Description

Die Erfindung betrifft ein Reibdämpfungssystem für Antriebe von Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen, insbesondere für Antriebe in Tür und Klappen, wie beispielsweise zur motorischen Verstellung von Fensterscheiben, Türen oder Schlössern, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Darüber hinaus wird ein hierfür besonders geeignetes Reibdämpfungssystem beschrieben.
Die Anforderungen hinsichtlich der Dämpfung von Geräuschen sind in der Vergangenheit kontinuierlich gestiegen und haben mit dem Einstieg in die Elektromobilität zusätzlich Auftrieb erhalten. Zur Vermeidung bzw. Verringerung unerwünschter Geräusche sind, ausgehend von einem vorgegebenen motorischen Antrieb, unterschiedliche technische Lösungsansätze bekannt.
Gemäß DE 10 2007 042 003 A1 wird vorgeschlagen, einen sog. Schwingungstilger mit dem Elektromotor einer Kraftfahrzeug-Verstelleinrichtung zu verbinden. Das Befestigungselement des Schwingungstilgers ist mit einem schwingungsfähigen Biegebalken gekoppelt, der an seinem freien Ende eine Zusatzmasse trägt. Die Dimensionierung des Tilgers erfolgt in Abhängigkeit von den zu dämpfenden Frequenzen und Amplituden.
Es sind aber auch aktiv wirkende Systeme bekannt, wie das in DE 10 2011 005 360 A1 beschriebene. Demnach sind im Lagerbereich der Antriebswelle einer Antriebsvorrichtung Piezoelemente angeordnet, die nicht nur geeignet sind, axiale Schwingungen der Welle zu detektieren, sondern auch auf das Schwingungsverhalten des Welle bzw. des damit verbundenen Rotors eines Motors aktiv einzuwirken, indem die Piezoelemente elektronisch gesteuert auf das Wellenende des Rotors einwirken. Derartige aktive schwingungsbeeinflussende Systeme sind technisch vergleichsweise aufwändig und wirtschaftlich nur bedingt in der Massenproduktion umsetzbar.
Aus DE 203 02 066 U1 ist eine schwingungsdämpfende Maßnahme bekannt, die in einer Zwischenschaltung eines Dämpfungselements aus Gummi oder Elastomer in den Weg der Körperschallausbreitung besteht. Hierfür wurden die beiden metallischen Schnittstellen eines Verbindungselements durch Vulkanisation eines zwischenliegenden Dämpfungselements verbunden. Aber auch diese Lösung ist relativ teuer und in vielen Fällen technisch nur schwer umsetzbar.
Als ein weiteres Dämpfungsprinzip kann das von sogenannten „Reibdämpfern” angesehen werden, bei dem ein an einem Reibmittelträger festgelegter elastischer Reibdämpfer und ein dazu relativ bewegliches Reibelement in reibender Verbindung stehen. Bei diesem System kommt es darauf an, dass der Reibdämpfer und das Reibelement zum Zwecke der Schwingungsdämpfung eine reibende Relativbewegung zueinander ausführen können, wobei es unerheblich ist, ob das schwingende Objekt das Reibelement repräsentiert oder ob es fest mit dem Reibdämpfer verbunden ist, also als Reibmittelträger fungiert.
Reibdämpfungssysteme sind beispielsweise bekannt in Waschmaschinen zur schwingungsdämpfenden Aufhängung von Waschmaschinentrommeln, wobei die Reibwege 5 Millimeter und mehr betragen. Die Übertragung der dort bekannten Technik auf die Dämpfung von Antrieben bzw. Motoren ist nicht möglich, weil sich sowohl die Schwingungsamplituden als auch die Frequenzen um mehrere Größenordnungen unterscheiden.
Aus der DE 103 58 204 A1 ist ein Reibdämpfungssystem für eine Anwendung in einem Kraftfahrzeug bekannt, wobei dem Reibmittelträger ein Aktuator zugeordnet ist, der geeignet ist die Anpresskraft des Reibmittels einzustellen. Hierfür soll die Kombination von Reibmittelträger und Reibelement einen Kondensator bilden, der mit einer Auswerteschaltung zur Erfassung der Relativbewegung zwischen Reibelement und Reibmittelträger verbunden ist. Eine elektronische Erfassung der Schwingungen und die Steuerung der Wirkung des Reibdämpfungssystems ermöglichen zwar die Einhaltung der Dämpfungsvorgaben in einem vergleichsweise engen Bereich, jedoch erscheint die technische Umsetzung sehr aufwändig und teuer.
Der Erfindung liegt deshalb die Problematik zugrunde, einerseits ein einfaches und für die Massenproduktion taugliches Reibdämpfungssystem zu entwickeln, dessen Konstruktionsprinzip andererseits aber auch an unterschiedliche Bedingungen und Bedürfnisse anpassbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird die der Problematik zugrunde liegende technische Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist das Reibdämpfungssystem derart ausgelegt oder einstellbar, dass Schwingungen im Bereich von 30–10.000 Hz bedämpft werden, wobei die nichtbedämpfte Amplitude zwischen Reibmittelträger und Reibelement höchstens 2,0 mm beträgt, vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm bis 1,0 mm liegt, und die bedämpfte Amplitude um wenigstens 30%, vorzugsweise wenigstens 50% niedriger liegt als die nichtbedämpfte Amplitude. Die abhängigen Ansprüche geben Vorzugsvarianten der Erfindung an.
Gemäß einer wichtigen Ausführungsform der Erfindung ist der Reibdämpfer zumindest in Schwingungsrichtung vom Reibmittelträger teilweise eingefasst, also eingehaust, wobei die Höhe der orthogonal zur Schwingungsrichtung verlaufenden Einfassung idealerweise mindestens 50% der mittleren Höhe des Reibdämpfers beträgt.
Um die funktionelle Leistungsfähigkeit des Reibdämpfungssystems auch bei großen Toleranzketten sicherstellen zu können, sind toleranzabhängige Mindesthöhen der Einfassung des Reibdämpfers vorgesehen. Demnach soll bei einer maximalen Gesamttoleranz (welche der Summe aller gleichgerichteten Einzeltoleranzen entspricht) zwischen Reibmittelträger und Reibelement quer zur Schwingungsrichtung von weniger als 1 mm, die Höhe der Einfassung des Reibdämpfers 60% bis 90% der Höhe des Reibdämpfers betragen. Bei einer Gesamttoleranz von mehr als 1 bis 3 mm, soll die Höhe der Einfassung des Reibelements mit 30% bis 60% der Höhe des Reibdämpfers gewählt werden.
In den meisten Anwendungsfällen wird man die Reibebene des Reibdämpfers parallel zur Schwingungsebene des Reibelements anordnen. Nach einer Variante der Erfindung, insbesondere in Kombination mit einer federelastischen Anlage zwischen dem Reibelement einerseits und dem am Reibmittelträger platzierten Reibdämpfer andererseits, ist aber auch eine spitzwinklige Anordnung zwischen der Reibebene des Reibdämpfers und der Schwingungsebene des Reibelements möglich. Diese Variante hat den Vorteil, dass während jeder einzelnen Schwingung sich verändernde Reibungsbedingungen (unter anderem hinsichtlich des Verhältnisses von Reib- und Scher-Effekten) und die damit verbundenen unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften genutzt werden können.
Vergleichbare Effekte können mit einer konkaven Kontur des Reibdämpfers erzielt werden, wobei die konkave Kontur einem Kreisabschnitt, einem Abschnitt einer Ellipse oder Parabel entsprechen kann, oder aus zwei stumpfwinklig zusammengesetzten Flächen gebildet werden kann. Derartige Konturen sind auch geeignet, den translatorischen Schwingungen überlagerte rotatorische Schwingungen zu dämpfen.
In Fall, dass ausschließlich rotatorische Schwingungen gedämpft werde sollen, wäre es natürlich vorteilhat, die Konturen der ineinander greifenden Bereiche des Reibelements und des Reibdämpfers kreis- oder kreisabschnittsförmig auszubilden. Um Form- und Lagetoleranzen auszugleichen, wäre auch in diesem Falle eine federelastische Positionierung der beiden Teile einer „starren” Anordnung vorzuziehen.
Gemäß der Erfindung kann das Reibdämpfungssystem, also seine in Wirkverbindung stehenden Bestandteile (Reibmittelträger, Reibdämpfer und Reibelement) an verschiedenen Orten platziert werden. Eine äußerst platzsparende Variante besteht darin, das Reibdämpfungssystem in eine von mehreren Befestigungsstellen eines Antriebs zu integrieren, wobei in Schwingungsrichtung natürlich ein Freiheitsgrad vorgehalten werden muss.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Bereich der äußeren Wandung des Antriebs, insb. eine geeignete Fläche des Motor- oder Getriebegehäuses zu nutzen. Diese schwingenden Flächen des Antriebs können als Reibelement genutzt werden, die im Kontakt mit einem an einer Basis befestigten Reibdämpfer Schwingungsenergie abgeben. Natürlich ist auch die kinematische Umkehr denkbar, bei der der Reibdämpfer am Antrieb festgelegt ist und gegen eine als Reibelement ausgebildete Gegenfläche einer Basis abgestützt ist.
Sollten die Schwingungsamplituden für einen effizienten Betrieb des ausgewählten Reibdämpfungssystems nicht hinreichend groß sein, kann durch eine Verlagerung der zum Reibdämpfungssystem gehörenden schwingenden Fläche weg vom zu dämpfenden Antrieb die gewünschte Amplitude im Verhältnis der Hebellängen eingestellt werden. Besonders einfach lässt sich dies durch ein Verlängerungselement umsetzen, das einstückig an die gewünschte Gehäusewand angeformt ist. Aber auch ein separates Verlängerungselement kann zur Anwendung kommen, das mit dem schwingungsfähigen Gehäuse zu verbinden ist. Indem diese Verlängerungselemente quer zur Schwingungsebene federelastisch ausgebildet werden, können diese eventuell vorhandene Toleranzen kompensieren, ohne die Funktionalität des Systems zu beeinträchtigen. Darüber hinaus können die spezifischen Schwingungseigenschaften eines separaten Verlängerungselements zur Beeinflussung der Dämpfungseigenschaften des erfindungsgemäßen Reibdämpfungssystems genutzt werden.
Sofern der zu dämpfende Antrieb auf einem Vormontageträger oder einen Modulträger montiert ist, wie dies beispielsweise für Antriebe von Seilfensterhebern auf Türmodulen bekannt ist, kann ein Teil des Reibdämpfungssystems einteilig in den Träger integriert sein, zumindest aber mit dem Träger verbunden werden. Auch hierbei ist es wahlweise möglich, dem betreffenden Bereich des Trägers die Funktion des Reibmittelträgers oder des Reibelements zuzuordnen. Analog kann verfahren werden, wenn das Reibdämpfungssystem mit einem Antrieb für einen Fahrzeugsitz kombiniert werden soll. In diesem Fall könnte der Träger des Antriebs z. B. eine Sitzschien, ein Sitzseitenteil oder die Struktur einer Rückenlehne sein.
Die Auswahl eines geeigneten Materials für den Reibdämpfer, in der Regel aus den Materialklassen „Gummi” oder „Elastomere”, sollte in Abhängigkeit von den konkreten Anforderungen des Einzelfalles erfolgen. Die zu berücksichtigenden Anforderungen betreffen insbesondere die Materialpaarung, wobei von der Wahl des Materials des Reibelements auszugehen ist, den Bereich der abzudeckenden Betriebstemperatur und eventuelle Veränderungen der Oberflächengüte über die Zeit, z. B. infolge chemischer Einflüsse oder Verschmutzung. Durch Modifikation des Materials des Reibdämpfers, z. B. hinsichtlich seiner tribologischen Eigenschaften, können die gewünschten Reib- und Dämpfungseigenschaften in einem vergleichsweise weiten Bereich eingestellt werden. Wenn der Reibmittelträger aus Kunststoff gefertigt ist oder Bestandteil eines Kunststoffteils (z. B. einer Trägerplatte oder eines Gehäuses) ist, kann in vorteilhafterweise der Reibdämpfer mittels eines Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren daran angeformt werden.
Das erfindungsgemäße Reibdämpfungssystem eignet sich besonders zur Dämpfung von akustischen Schwingungen, die von einem Antrieb eines Fensterhebers eines Kraftfahrzeugs erzeugt werden. Wenn der Antrieb auf einem Modulträger montiert ist, sollte der Reibmittelträger integraler Bestandteil des Modulträgers sein, wobei das zugeordnete Reibelement Bestandteil des schwingungsfähigen Antriebs ist, insbesondere des Getriebe- oder Motorgehäuses. Natürlich ist es auch möglich, das Reibelement als separates Teil auszuführen und mit dem schwingungsfähigen Teil des Antriebs zu verbinden.
Nach einer anderen Variante der Erfindung, die darauf basiert, dass der auf dem Modulträger montierte Antrieb ein zweiteiliges Getriebegehäuse aufweist, dessen Teile auf jeweils einer Seite des Modulträgers angeordnet und über Befestigungsstellen miteinander in Eingriff stehen, kann das Reibelement Bestandteil des einen Gehäuseteils und der Reibmittelträger Bestandteil des anderen Gehäuseteils des zweiteiligen Gehäuses sein. Die Umkehrung der beschriebenen Anordnung mit Bezug auf die beiden Gehäuseteile (kinematische Umkehr) ist natürlich auch ohne weiteres möglich.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und den dargestellten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1a Ausschnitt der Ansicht eines Modulträgers einer Fahrzeugtür vonseiten des Seilausgangsgehäuses eines Seilfensterhebers;
1b Ausschnitt der Ansicht eines Modulträgers einer Fahrzeugtür vonseiten der Antriebs- und Steuerungseinheit eines Seilfensterhebers;
2a Ausschnitt aus einer Explosionsdarstellung einer Antriebseinheit eines Seilfensterhebers mit einem Reibdämpfungssystem im Bereich einer (sonst üblichen) Befestigungsstelle zum Modulträger;
2b Explosionsdarstellung analog 2a, jedoch ohne Modulträger;
2c Schnittdarstellung durch das Reibdämpfungssystem und durch die beiden durch den Modulträger getrennten Getriebegehäuseteile;
3 Draufsicht auf eine Antriebseinheit, bei der Bereiche der Außenflächen des Getriebegehäuses als Reibelemente fungieren;
4 Draufsicht auf eine Antriebseinheit, bei der eine Versteifungsrippe des Getriebegehäuses als Reibelemente fungiert;
5 Draufsicht auf eine Antriebseinheit, bei der ein im Getriebegehäuses integriertes Verlängerungselement als Reibelemente fungiert;
6a Perspektivische Ansicht einer auf einem Modulträger montierten Antriebseinheit, bei der das Motorgehäuse als Reibelement fungiert, und die Reibmittelträger im Modulträger integriert sind;
6b Ausschnitt einer Draufsicht auf das System gemäß 6a;
6c Ausschnitt einer Seitenansicht des System gemäß 6a;
7a Ausschnitt einer Draufsicht auf ein dem System gemäß 6a ähnlichen System, jedoch unter Nutzung des Lagerbereichs der Motorwelle als Reibelement;
7b Ausschnitt einer Seitenansicht des System gemäß 7a;
8a Ausschnitt einer Draufsicht auf ein dem System gemäß 6a ähnlichen System, jedoch mit einer stirnseitigen Fläche des Lagerbereichs der Motorwelle als Reibelement;
8b Ausschnitt einer Seitenansicht in Schnittdarstellung des System gemäß 8a;
9a Ausschnitt einer Draufsicht auf ein dem System gemäß 6a ähnlichen System, jedoch mit einem Verlängerungselement als Reibelement am Poltopf des Motors;
9b Perspektivische Ansicht des Systems gemäß 9a;
10 Schematische Darstellung eines Reibdämpfungssystems mit einem teilweise von Reibmittelträger eingefassten Reibdämpfer, wobei die Reibfläche parallel zur Schwingungsebene des Reibelements verläuft;
11 Schematische Darstellung eines Reibdämpfungssystems mit einem teilweise von Reibmittelträger eingefassten Reibdämpfer, wobei zwei symmetrisch angeordnete Reibflächen winklig zur Schwingungsebene des Reibelements verlaufen;
12 Schematische Darstellung eines Reibdämpfungssystems mit einem teilweise von Reibmittelträger eingefassten Reibdämpfer, wobei die Reibfläche leicht konkav geformt ist, und mit einem in zwei Hauptrichtungen schwingenden Reibelement;
13 Schematische Darstellung eines Reibdämpfungssystems mit einem teilweise von Reibmittelträger eingefassten Reibdämpfer, wobei eine konkav geformte Reibfläche passgenau der zugeordneten reisrunden Querschnittsfläche eines rotatorisch schwingenden Reibelements angepasst ist;
14 Kraft-Weg-Diagramm für verschiedene Shore-Härten von Reibdämpfern.
Obwohl sich die konkreten Ausführungsbeispiel und Zeichnungen der Erfindung ausschließlich auf Antriebe für Fensterheber beziehen, ist die vorliegende Erfindung auch für andere Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen, wie z. B. Türantriebe und Sitzverstellvorrichtungen anwendbar. Besonders vorteilhaft sind Anwendungen, bei denen die Schallquelle (Antrieb) auf einem Träger montiert ist, der hinsichtlich der Schallabstrahlung die Eigenschaft aufweist, als Verstärker wirken zu können.
Ein solcher Fall liegt regelmäßig vor, wenn ein Fensterheberantrieb auf einem Türmodulträger montiert ist, wie dies auch bereits in EP 2 531 686 B1 beschrieben und gezeigt wurde. Um der Weiterleitung des Körperschalls entgegenzuwirken, wird vorgeschlagen, die Anbindungsstellen des Antriebs am Modulträger durch schlitzartige Unterbrechungen akustisch teilweise zu entkoppeln. Zur Gewährleistung der Dichtheit gegen Wasserdurchtritt sind die Schlitze mit einem weichen elastischen Kunststoff verschlossen.
Die 1a und 1b zeigen Ausschnitte von Ansichten eines Modulträgers 1 einer Fahrzeugtür vonseiten des Seilausgangsgehäuses 330 bzw. des motorischen Antriebs 2 eines Seilfensterhebers. Im Bereich der Befestigungsstellen 331 des Seilausgangsgehäuses 330 und den zugeordneten Befestigungsstellen 221 des Getriebegehäuses 220 weist die Trägerplattes 1 des Türmoduls Befestigungsöffnungen 11 auf, durch die hindurch die beiden Gehäuse miteinander verbunden und am Modulträger befestigt werden. Auf der sogenannten Trockenraumseite bildet der Antrieb 2 eine Baueinheit, die aus dem Elektromotor 20, der elektronischen Steuerungseinrichtung 21 und dem Getriebe 220 besteht.
Im Bereich der hier vorgesehenen Dämpfungsstellen 222, 332 war üblicherweise eine dritte Befestigungsstelle angeordnet, die analog den anderen Befestigungsstellen 221, 331 ausgebildet war. Erfindungsgemäß ist diese Stelle 222, 332 nun mit einem Reibdämpfungssystem ausgestattet, wobei an dieser Stelle auf die Übertragung von Befestigungskräften quer zur Türebene verzichtet wird.
Die 2a und 2b zeigen Explosionsdarstellungen einer Antriebseinheit eines Seilfensterhebers analog zu den 1a, 1b, bei denen das Reibdämpfungssystem (im Bereich der sonst üblichen Befestigungsstelle) im Detail zu erkennen ist. Demnach erhebt sich von der Dämpfungsstelle 322 ein zapfenförmiger Reibmittelträger 332a, der sich in Richtung seines freien Endes etwas verjüngt, also eine spitzwinklige Kontur aufweist.
In den Reibmittelträger 332a sind mehrere über die äußere Kontur gleichmäßig verteilte Reibdämpfer 40 angeordnet. Deren äußere Konturen können der spitzwinkligen Kontur des Reibmittelträgers 332a folgen oder einen dazu winkligen Verlauf aufweisen. Insbesondere können die äußeren Konturen der Reibdämpfer 40 Bestandteil einer virtuellen, im Wesentlichen zylindrischen Hüllfläche sein.
Die Dämpfungsstelle 222 des Getriebegehäuses 220 ist in Form einer Buchse (siehe auch 2c) ausgebildet, die geeignet ist, den zapfenförmigen Reibmittelträger 332a mit den Reibdämpfern 40 aufzunehmen. Dabei kann die innere Kontur der Buchse die gleiche Spitzwinkligkeit aufweisen wie der Reibmittelträger 332a. Die Kontur kann aber auch einen spitzeren Winkel aufweisen. Auch die Kombination mit einer zylindrischen Kontur ist prinzipiell anwendbar, insbesondere dann, wenn die äußere Kontur der Reibdämpfer 40 Bestandteil einer virtuellen, im Wesentlichen zylindrischen Hüllfläche ist.
Die konstruktive Dimensionierung und materialtechnische Auswahl der Bestandteile des Reibdämpfungssystems (40, 222, 332a) bietet also eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten. Es besteht auch die Möglichkeit, über den Schwingungsweg sich ändernde Dämpfungseigenschaften zu erzeugen. Diese Freiheitsgrade erlauben eine gut Anpassung der erfindungsgemäßen Reibdämpfungssystems an die jeweils herrschenden Bedingungen und Bedürfnisse. Dadurch kann auf die zu bedämpfenden Frequenzen ebenso Einfluss genommen werden, wie auf die Amplituden der schwingenden Antriebe.
Die Funktionsweise des Reibdämpfungssystems im Zusammenhang mit dem in den 2a–2c dargestellten auf der Trägerplatte 1 montierten Antrieb 2 ist wie folgt:
Angeregt durch die bewegten Teile des Antriebs 2, insbesondere durch den rotierenden Anker des Elektromotors 20, wird die aus Motor 20, Elektronikeinheit 21 und Getriebe 22 gebildete Baueinheit zu Schwingungen angeregt. Bei der vorliegenden Befestigungsvariante, bei der der Antrieb 2 über zwei Befestigungsstellen 221 durch Befestigungsöffnungen 11 der Trägerplatte 1 mit dem auf der anderen Seite (Nassraumseite) der Trägerplatte 1 liegenden Seilausgangsgehäuse 330 verbunden ist, bildet die gedachte Verbindungslinie zwischen den bezeichneten Befestigungsstellen 221 eine Schwingungsachse S (siehe auch 1a, 1b).
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Befestigungsstellen 331 aufseiten des Seilausgangsgehäuses 330 Befestigungsdome 331a auf, in die hinein vonseiten des Getriebegehäuses 22 Schrauben geschraubt werden, nachdem die Befestigungsdome 331a in passfähige Aufnahmen 221a eingesetzt wurden.
Die Schwingungsachse S liegt im Wesentlichen in der Ebene der Trägerplatte 1 und separiert einerseits den vergleichsweise schweren Motor 20 mit der angeschlossenen Elektronikeinheit 21 und andererseits das Getriebe 22, das eine Antriebsschnecke und ein von dieser angetriebenes Schneckenrad aufweist. Über eine mechanische Schnittstelle 224 nach Art einer formschlüssigen Kupplung wird die Antriebskraft auf eine (nicht dargestellte) Seiltrommel übertragen, die auf einem Lager 333 in dem dafür vorgesehenen Raum 334 des Seiltrommelgehäuses 330 sitzt.
Auf den am weitesten von der Schwingungsachse entfernt liegenden Stellen der Gehäuseteile 22, 330 ist das Reibdämpfungssystem (40, 222, 332a) angeordnet, um für das Reibdämpfungssystem eine möglichst große Schwingungsamplitude zur Verfügung zu stellen. Schließlich muss systembedingt vorausgesetzt werden, dass zwischen dem Reibmittel 222 und dem Reibdämpfer 40 eine reibende Relativbewegung stattfindet. Auch wenn diese Relativbewegung im Bereich von Zehntel Millimetern liegt, können nach Erkenntnissen aus Versuchen mit erfindungsgemäßen Anordnungen messbare und auch subjektiv fühlbare Verbesserungen der Akustik des Antriebs erzielt werden.
Eine weitere Erfindungsvariante (siehe 3) geht von einem weitgehend unveränderten, seit langem in Einsatz befindlichen Antrieb 2 aus, wobei lediglich eine der üblichen Befestigungsstellen zu einem schwingungsfähigen Eingriff 221' umgestaltet wurde. Dieser Eingriff kann, wie in den 2a bis 2c beschrieben, den Elementen 222, 332a sehr ähnlich sein. Prinzipiell würde es ausreichen, auf einen Reibdämpfer 40 am Reibmittelträger 332a zu verzichten. Gemäß dieser Variante werden geeignete glatte bzw. ebene Flächen 222a des Getriebegehäuses 22 als Reibelement 222a eingesetzt. Diesen zugeordnet sind Reibdämpfer 40a, die mit Reibmittelträgern 13a verbunden sind. Idealerweise stellen diese Reibmittelträger 13a keine separaten Elemente dar, sondern sind einstückig an der Trägerplatte 1 (vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt) angeformt.
Eine der voranstehend beschriebenen Ausführungsform sehr ähnliche Variante zeigt das Beispiel von 4. Es unterscheidet sich nur dadurch, dass als Reibelement 222b eine Versteifungsrippe des Getriebegehäuses 22 genutzt wird. Dementsprechend stützen sich beidseitig der Versteifungsrippe 222b Reibdämpfer 40b ab, die von Reibmittelträgern 13b getragen werden.
Die Erfindungsvariante von 5, bei der das Reibelement 222c als Verlängerung des Getriebegehäuses 22 ausgebildet ist, bietet sich an, wenn keine der ohnehin vorhandenen Flächen des Getriebegehäuses 22 als Reibelement fungieren können oder wenn die Schwingungsamplitude vergrößert werden soll. Die schematisch angedeuteten Reibmittelträger 13c sind vorzugsweise mit dem Träger 1 der Antriebseinheit 2 einteilig verbunden. Insbesondere wenn der Träger 1 im Kunststoff-Spritzgieß-Verfahren hergestellt wird, wäre zu erwägen, an den Reibmittelträger 13c im 2-Komponenten-Verfahren einen aus Elastomer bestehenden Reibdämpfer 40c anzuformen. Grundsätzlich kann der Reibdämpfer 40c aber auch am Verlängerungselement 222c angeformt werden, so dass diese als Reibmittelträger fungieren würde. Entsprechend würde das in 5 als Reibmittelträger 13c ausgezeichnete Element die Funktion eines Reibelements übernehmen.
Die in den 6a–6c dargestellte Ausführungsvariante zeigt eine Trägerplatte 1 aus Kunststoff, an der zwei Reibmittelträger 13d angeformt sind. Der Antrieb 2 ist, analog der bereits beschriebenen Variante von 5, über die beiden Befestigungsstellen 221 an der Trägerplatte 1 befestigt, so dass sich entlang dieser Befestigungsstellen 221 eine virtuelle Schwingungsachse S einstellt, um die die Teile 20, 21, 22 des Antriebs 2 schwingen. Um eine möglichst große Schwingungsamplitude nutzbar zu machen, sind die Reibmittelträger 13d im Bereich des freien Endes des Poltopfes des Elektromotors 20 angeordnet. Die mit den beidseitig angeordneten Reibmittelträgern 13d verbundenen Reibdämpfer 40d erstrecken sich entlang der Schwingungsebene, die von der als Reibelement wirkenden konvexen Fläche 222d des Poltopfes des Motors 20 gebildet wird.
Die Ausführungsform der 7a und 7b unterscheidet sich von der voranstehend beschriebenen nur dadurch, dass die Reibmittelträger 13e mit den Reibdämpfern 40e der zylindrischen Fläche des Lagerbereichs 231 zugeordnet sind, so dass dieser Lagerbereich 231 als Reibelement 222e wirkt.
Gemäß der Variante der 8a und 8b ist nur ein Reibmittelträger 13f vorgesehen, dessen Reibdämpfer 40f an eine ringförmige Stirnfläche des Lagerbereichs 230 angreift. Im Übrigen entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem der 6a bis 7b.
Sofern eine erhebliche Vergrößerung der Schwingungsamplitude notwendig sein sollte (siehe 9a und 9b), um die Funktionalität des erfindungsgemäßen Reibdämpfungssystems gewährleisten bzw. die gewünschten Wirkungen erzielen zu können, können die notwendigen Anpassungen unter Einsatz eines als Reibelement 222g fungierenden Verlängerungselements 222g erfolgen. Ein Verlängerungselement 222g muss nicht zwangsläufig und ausschließlich eine starre Verlängerung des ausgewählten schwingungsfähigen Teils (Elektromotor 20) darstellen. Durch die Auswahl bzw. Dimensionierung eines verbindenden Adapters 231g für das Verlängerungselement 222g und die Dimensionierung des Verlängerungselements 222g selbst, wie auch die Materialauswahl, kann erheblich auf die Eigenschaften des Reibdämpfungssystems Einfluss genommen werden.
Mit dem im vorliegenden Beispiel verwendeten Adapter 231g ist das Verlängerungselement 222g am endseitigen Lagerbereich 231 des Elektromotors 20 angeschlossen. Die U-förmige Verbindung mit dem Verlängerungselement 222g stellt dabei eine Elastizität dar, die sich auf das Schwingungsverhalten und die Dämpfungseigenschaften des Gesamtsystems auswirkt.
Gemäß 9b weist das Verlängerungs- bzw. Reibelement 222g die Form eines längsgeschlitzten Rohres auf, das selbst relativ steif ist und mit seinem endseitigen Abschnitt in reibendem Kontakt mit den Reibdämpfern 40g steht, die an den Reibmittelträgern 13g lagern. Es kann aber auch von Vorteil sein, ein Verlängerungselement zu verwenden, das zwar entlang der Schwingungsebene im Wesentlichen biegesteif ausgeführt ist, aber quer zur Schwingungsebene federelastisch ist. Eine solche Ausführung hätte den Vorteil, dass sie die Maß- und Lagetoleranzen zwischen dem Antrieb 2 und dem Reibmittelträger bzw. dem Reibdämpfer in einfacher Weise ausgleichen könnte.
Die schematischen Darstellungen der 10 bis 13 zeigen exemplarisch einige mögliche Varianten des Aufbaus eines Reibdämpfungssystems im erfindungsgemäßen Zusammenhang. Wegen der Vielzahl der kombinatorischen Möglichkeiten konstruktiver Details des Reibmittelträgers, des Reibdämpfers und des Reibelements, sowie des Schwingungsverhaltens, können hier nur grundsätzliche Andeutungen zum Variationspotential der Gestaltungsmöglichkeiten dargestellt werden.
Gemäß der Variante von 10 ist ein Reibdämpfungssystem schematisch dargestellt, wie dieses auch bei den voran beschriebenen technischen Ausführungen zur Anwendung kam. Demnach verläuft die Reibfläche 400h des Reibelements 40h parallel zur Schwingungsebene E des Reibelements 222h. Der Reibdämpfer 40h ist zu mehr als 50% seiner Höhe vom Reibmittelträger eingefasst. Je tiefer die Einfassung des Reibdämpfers 40h, also je geringer der Anteil ist, der aus der Einfassung des Reibmittelträgers 13h herausragt, umso geringer ist der Scheranteil im Material des Reibdämpfers 40h. Den Scheranteil gering zu halten ist wichtig, da für die gute Wirksamkeit des Reibdämpfungssystems eine reibende Relativbewegung zwischen dem Reibdämpfer 40h und dem Reibelement 222h erzeugt werden muss.
Die Variante von 11 entspricht im Wesentlichen der von 10, jedoch mit dem Unterschied, dass die Reibfläche 400i spitzwinklig zur Schwingungsebene E verläuft, und zwar symmetrisch, ausgehend vom mittleren Bereich auf Höhe der dargestellten Ruhestellung des Reibelements 222i. Im Betrieb ergibt sich aus einer solchen Konstruktion, dass sich das Verhältnis aus Scher- und Reibungseffekten mit den Schwingungen periodisch ändert, und zwar derart, dass sich mit zunehmender Auslenkung des Reibelements 222i aus seiner Ruhestellung der Anteil der Schereffekte zu Lasten der Reibeffekte vergrößert. Diese Tendenz wird zusätzlich dadurch unterstützt, dass die Einfassung des Reibdämpfers 40i im mittleren Bereich deutlich größer ist als an den Rändern, also an den Wendepunkten des schwingenden Reibelements 222i. – An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass der Winkel der Reibfläche 400i in Bezug auf die Schwingungsebene E zur Verdeutlichung der Konstruktion übertrieben dargestellt ist.
Das Beispiel von 12 zeigt ein Reibelement 222j mit kreisrunder äußerer Reibkontur, dessen vertikale Schwingungen in der Schwingungsebene E von rotatorischen Schwingungen R überlagert sind. Der Reibmittelträger 13j fasst einen Reibdämpfer 40j zu mehr als 50% ein. Dessen Reibfläche 400j ist konkav ausgebildet, wobei diese einen Radius aufweist, der größer ist als der Radius der Reibkontur des Reibdämpfers 222j. Da eine derartige Konstruktion bezogen auf die beiden unterschiedlichen Schwingungen einen Kompromiss darstellt, erscheint eine Kombination vorteilhaft, bei der die beiden Reibpartner 40j, 222j federelastisch aneinander liegen.
13 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Reibdämpfungssystem, das auf ein ausschließlich rotatorisch schwingendes Objekt zugeschnitten ist. Hierfür ist es vorteilhaft, die Konturen der beiden Reibpartner einander anzupassen. Deshalb weist die Reibfläche 400k des vom Reibmittelträger 13k gehaltenen Reibdämpfer 40k den gleichen Krümmungsradius auf wie die äußere Reibkontur des rotatorisch schwingenden Reibelements 222k.
Wie bereits erwähnt, spielt die Materialauswahl, insbesondere hinsichtlich der sogenannten Shore-Härte und der tribologischen Oberflächeneigenschaften, für die Effizienz und Wirksamkeit des Reibdämpfungssystems eine nicht unerhebliche Rolle. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Schwingungsamplituden bis 2 mm gearbeitet. Zur Orientierung wird hierzu beispielhaft auf das Kraft-Weg-Diagramm von 14 verwiesen.
Nachstehend sind einige grundlegende mathematisch-physikalische Zusammenhänge sowie ein Vorschlag zur Herangehensweise zusammengestellt, die das zielgerichtete Auffinden geeigneter erfindungsgemäßer Lösungsansätze erleichtern. Dennoch sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass für eine Optimierung von auf Einzelfälle bezogene technische Lösungen in der Regel systematische Versuche hilfreich sein werden.
Ist-Systemstand erfassen:

– Ermittlung der maximalen anregenden Kraft F_an über Messung der Beschleunigung am zu bedämpfenden Punkt oder aus computergestützter Simulation

Festlegung der benötigten Reibungskraft

– Kraft, die benötigt wird, um das Aggregat um einen Prozentsatz x zu bedämpfen
– F_R = x·F_an F_R: benötigte Gleitreibungskraft x: Grad der Bedämpfung in %

Einstellung und Auswahl des Dämpfers

– Gleitreibungskraft: F_R = μ·F_N, mit Gleitreibungszahl μ
– Die Normalkraft ist durch die Federkraft des Elastomers gegeben Normalkraft: F_N = F_D
– Federkraft F_D und daraus resultierender Vorspannung aus Elastomer F-S-Kennlinie
– Bei nicht-elastomeren Dämpfermaterialien lässt sich die „Federkraft” über das entsprechende Spannungs-Dehnungsdiagramm (Druck) im elastischen Bereich herleiten.

Gesamtbeispiel:

Anregende Kraft F_an = 2100 N
Bedämpfungsrate x = 0,5
Reibpartner Gummi/Stahl μ = 0,5
– F_R = x·F_an = μ·F_N
– F_R = 0,5·2100 N = 0,5·F_N -> F_N = 2100 N / 0,5 = 1050 N = F_D
– Wahl der Vorspannung aus Elastomer F-S-Kennlinie für ein F_D = 1050 N, d. h. 1 mm Federweg, bzw. Vorspannung
– Die Abmessung und Einfassung des Reibdämpfers resultieren aus dem Federweg, sowie dem Vorschlag zur Verringerung der Scherwirkung.

Bezugszeichenliste

1: Trägerplatte
11: Befestigungsöffnung im Träger 1
12: Durchführungsöffnung im Träger 1
13a–13k: Reibmittelträger
2: Antrieb
20: Elektromotor
21: elektronische Steuerungseinrichtungen
22: Getriebe
200: kreisabschnittsförmiger Gehäusebereich
220: Getriebegehäuse
221: Befestigungsbereich
221': schwingfähiger Eingriffsbereich
221a: Aufnahme
222: Dämpfungsstelle (Reibelement in Form einer Buchse)
222a–222k: Dämpfungsstelle/Reibelement
223: Abtriebswelle
224: Schnittstelle zur formschlüssiger Kopplung mit einer Seiltrommel
225: Reibelement
225a: Befestigungsbereich des Reibelements 225
225b: Reibbereich des Reibelements 225
226: Raum für (nicht dargestellter) Seiltrommel
230: Lagerbereich
231: Endbereich
231g: Adapter
330: Seilausgangsgehäuse
331: Befestigungsstelle
331a: Befestigungsdom
332: Dämpfungsstelle
332a: Reibmittelträger/Zapfen
333: Lager für Seiltrommel
334: Raum für (nicht dargestellte) Seiltrommel
40a–40k: Reibdämpfer
400h–400k: Reibfläche
S: Schwingungsachse
E: Schwingungsebene
R: rotatorische Schwingung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007042003 A1 [0003]
DE 102011005360 A1 [0004]
DE 20302066 U1 [0005]
DE 10358204 A1 [0008]
EP 2531686 B1 [0047]

Claims

Verwendung eines sogenannten Reibdämpfungssystems, das zumindest einen Reibmittelträger, einen Reibdämpfer und ein Reibelement beinhaltet, für einen motorischen Antrieb, insbesondere für eine motorische Versteileinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel zur Schwingungsdämpfung des motorischen Antriebs eines Fensterhebers, eines Antriebs einer Fahrzeugtür oder Heckklappe, oder einer Sitzverstellung, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibdämpfungssystem derart ausgelegt oder einstellbar ist, dass Schwingungen im Bereich von 30–10.000 Hz bedämpft werden, wobei – die nichtbedämpfte Amplitude zwischen Reibmittelträger und Reibelement höchstens 2,0 mm beträgt, und – die bedämpfte Amplitude um wenigstens 30% niedriger liegt als die nichtbedämpfte Amplitude.
Verwendung eines Reibdämpfungssystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtbedämpfte Amplitude zwischen Reibmittelträger und Reibelement im Bereich von 0,1 mm bis 1,0 mm liegt.
Verwendung eines Reibdämpfungssystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bedämpfte Amplitude um wenigstens 50% niedriger liegt als die nichtbedämpfte Amplitude.
Reibdämpfungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibdämpfer zumindest in Schwingungsrichtung vom Reibmittelträger teilweise eingefasst ist, wobei die Höhe der orthogonal zur Schwingungsrichtung verlaufenden Einfassung mindestens 50% der mittleren Höhe des Reibdämpfers beträgt.
Reibdämpfungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer maximalen Gesamttoleranz, welche der Summe aller gleichgerichteten Einzeltoleranzen entspricht, zwischen Reibmittelträger und Reibelement quer zur Schwingungsrichtung – von weniger als 1 mm, die Höhe der Einfassung des Reibdämpfers 60% bis 90% der Höhe des Reibdämpfers beträgt, und – von mehr als 1 bis 3 mm, die Höhe der Einfassung des Reibelements 30% bis 60% der Höhe des Reibdämpfers beträgt.
Reibdämpfungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibebene des Reibdämpfers parallel zur Schwingungsebene des Reibelements verläuft.
Reibdämpfungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibebene des Reibdämpfers spitzwinklig zur Schwingungsebene des Reibelements verläuft.
Reibdämpfungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur des Reibdämpfers konkav ausgebildet ist.
Reibdämpfungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur des Reibdämpfers kreisbogenförmig ausgebildet ist.
Reibdämpfungssystem nach wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anordnung seiner Bestandteile Reibmittelträger, Reibdämpfer und Reibelement – im Bereich einer Befestigungsstelle des motorischen Antriebs, – im Bereiche einer Wandung des Motoren- oder Getriebegehäuses, – im Bereich eines an einem Gehäuse angeordneten Verlängerungselements, wobei das jeweilige Gegenstück Bestandteil des Trägers des Antriebs bzw. mit dem Träger verbunden ist.
Reibdämpfungssystem nach wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger – ein Türmodul oder ein mit dem Türmodul verbundener Träger, oder – ein Teil eines Fahrzeugsitzes ist.
Reibdämpfungssystem nach wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibdämpfer aus Gummi oder einem Elastomer besteht.
Reibdämpfungssystem nach wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibdämpfer mit einem aus Kunststoff bestehenden Reibmittelträger durch ein Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren verbunden ist.
Reibdämpfungssystem nach wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Kombination mit einem Antrieb für einen Fensterheber, der auf einem Modulträger montiert ist, wobei – der Reibmittelträger Bestandteil eines Gehäuseteils eines zweiteiligen Gehäuses ist, insbesondere des Seilausgangsgehäuses, und – das Reibelement Bestandteil des anderen Gehäuseteils des zweiteiligen Gehäuses ist, insbesondere des antriebseitigen Getriebegehäuses, oder – der Reibmittelträger Bestandteil des Modulträgers ist und – das Reibelement Bestandteil des Antriebs, insbesondere des Getriebe- oder Motorgehäuses oder eines damit verbundenen Elements ist.
Reibdämpfungssystem nach wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibmittelträger mit dem Reibdämpfer einerseits und das Reibelement andererseits federelastisch miteinander in Verbindung stehen.