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Die Erfindung betrifft einen passiven Schwingungstilger für ein im Fahrbetrieb zu bedämpfendes Fahrzeugteil nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Zur Steigerung des Fahrkomforts können im Fahrwerk eines zweispuriges Kraftfahrzeugs, zum Beispiel am Radträger oder am Hilfsrahmen, passive Schwingungstilger integriert sein, wodurch betriebsbedingte Schwingungen aufgrund von Fahrbahnanregungen an Fahrwerkteilen reduzierbar sind.
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Aus der
DE 10 2005 009 677 B4 ist ein gattungsgemäßer passiver Schwingungstilger bekannt, der einen hülsenförmigen Lagerkern aufweist, der am zu bedämpfenden Fahrzeugteil befestigt werden kann. Die Tilgermasse des Schwingungstilgers ist über eine Elastomerfeder am Lagerkern elastisch angekoppelt. Aus der
DE 20 2012 012 149 U1 ist eine Handwerkzeugmaschine mit einer Haltevorrichtung bekannt, bei der eine Tilgermasse über Federelemente elastisch an einem Arbeitswerkzeug sowie einem Werkzeuggehäuse angekoppelt ist. Die Tilgermasse ist koaxial zu der Tilgerhauptachse positioniert und kann gegebenenfalls als ein elektronisches Steuermodul ausgebildet sein.
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Moderne Kraftfahrzeuge weisen elektronische Fahrwerksystem auf, deren aktive Fahrwerks-Aktoren zur Beeinflussung des Fahrverhaltens (zum Beispiel Wankstabilisierung) über ein elektronisches Steuergerät ansteuerbar sind. Das elektronische Steuergerät ist hierzu in gängiger Praxis in unmittelbarer Fahrwerksnähe angeordnet und benötigt daher einen entsprechenden Bauraum im Fahrwerk.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen passiven Schwingungstilger bereitzustellen, der im Hinblick auf den begrenzt verfügbaren Bauraum im Kraftfahrzeug optimiert ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Der erfindungsgemäße passive Schwingungstilger ist im Hinblick auf eine Reduzierung der Packagedichte im Kraftfahrzeug ausgelegt. Vor diesem Hintergrund weist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 der Tilgermassekörper des Schwingungstilgers zumindest einen ersten Massekörper und einen davon unabhängigen zweiten Massekörper auf, von denen der erste Massekörper in Doppelfunktion von dem oben erwähnten elektronischen Steuergerät für zum Beispiel ein elektronisches Fahrwerkssystem realisiert ist. Auf diese Weise ist das Steuergerät unmittelbarer Bestandteil des Schwingungstilgers, wodurch der ansonsten vorzuhaltende Bauraum für das Steuergerät im Fahrzeug eingespart werden kann. Der zweite Massekörper wirkt als ein Ausgleichskörper.
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Bei der Auslegung des Schwingungstilgers besteht die Problematik, dass das Gesamtgewicht des Tilgermassekörpers bereits in einer sehr frühen Entwicklungsphase klar vordefiniert ist, jedoch das Steuergeräte-Gewicht und/oder die Steuergeräte-Geometrie in dieser frühen Entwicklungsphase nur grob abschätzbar sind. Die Lieferanten-Angaben zum tatsächlichen Steuergeräte-Gewicht und zur tatsächlichen Steuergeräte-Geometrie liegen dagegen erst in einer viel späteren Entwicklungsphase vor. Vor diesem Hintergrund wird erfindungsgemäß der Ausgleichskörper nicht nur auf die zu bedämpfende Frequenz des Fahrzeugteils abgestimmt. Vielmehr wird Ausgleichskörper zusätzlich auf das tatsächliche Steuergeräte-Gewicht und auf die tatsächliche Steuergeräte-Geometrie abgestimmt. Die Schwerpunktlage sowie das Ausgleichsgewicht des Ausgleichskörpers sind dabei in Abhängigkeit von der tatsächlichen Schwerpunktlage und dem tatsächlichen Steuergeräte-Gewicht des Steuergeräts ausgelegt.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann ein Ausgleichskörper-Satz mit zumindest einem ersten und einem zweiten Ausgleichskörper unterschiedlicher Geometrie bzw. unterschiedlicher Ausgleichsmasse bereitgestellt sein. Der erste und/oder zweite Ausgleichskörper kann in Abhängigkeit von der tatsächlichen Schwerpunktlage und/oder von der tatsächlichen Steuergeräte-Masse des im Schwingungstilger verbauten Steuergeräts am Schwingungstilger befestigt werden.
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In einer technischen Umsetzung kann der Tilgermassekörper eine äußere Lagerhülse aufweisen, innerhalb der der Lagerkern unter Zwischenschaltung der Elastomerfeder oder eines sonstigen Dämpfungskörpers angeordnet ist. Die äußere, hohlzylindrische Lagerhülse kann bevorzugt koaxial zu einer Tilgerhauptachse angeordnet sein, entlang der der Tilgermassekörper im Fahrbetrieb beschleunigbar ist. Die Lagerhülse mit dem radial inneren Lagerkern kann in gängiger Praxis eine Gummi-Metall-Buchse bilden. Die Gummi-Metall-Buchse kann in einer Weiterentwicklung auch hydraulisch dämpfend ausgeführt sein.
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Das als erster Massekörper wirkende Steuergerät kann oftmals einen asymmetrischen Aufbau aufweisen, dessen Schwerpunkt um einen Querversatz zur Tilgerhauptachse versetzt ist. Dadurch ist eine symmetrische Anordnung des Steuergerätes als Massekörper im Schwingungstilger schwierig gestaltet. Bei einem solchen Querversatz des Steuergeräte-Schwerpunkts zur Tilgerhauptachse, entlang der der Tilgermassekörper im Fahrbetrieb mit Axialschwingungen beaufschlagt ist, wird im Fahrbetrieb ein Kippmoment und damit eine kardanische Belastung der Gummi-Metall-Buchse erzeugt, wodurch die Tilgungswirkung beeinträchtigt ist. Vor diesem Hintergrund kann der zweite Massekörper als ein Ausgleichskörper wirken, mit dem der Gesamtschwerpunkt des Tilgermassekörpers trotz asymmetrischem Steuergeräte-Aufbau auf der Tilgerhauptachse positionierbar ist.
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Im Hinblick auf eine einwandfreie sowie bauraumgünstige Befestigung des Ausgleichskörpers sowie des Steuergerätes im Schwingungstilger kann der Tilgermassekörper eine Haltekonsole aufweisen, die sowohl den Ausgleichskörper als auch das Steuergerät trägt. Die Haltekonsole kann entweder als ein separates Bauteil oder materialeinheitlich/einstückig an der äußeren Lagerhülse der Gummi-Metall-Buchse angebunden sein. In einer einfachen Ausführungsform kann die Haltekonsole ein Blechformteil sein, das eine plattenförmige Anbindungsbasis mit davon abragenden Konsolenarmen aufweist, an denen das Steuergerät (zum Beispiel über eine Schraubverbindung) angebunden ist. Das Steuergerät begrenzt zusammen mit den Konsolenarmen sowie der Konsolen-Anbindungsbasis einen Konsolen-Innenraum, in den bauraumgünstig die Gummi-Metall-Buchse zumindest teilweise einragt. Die äußere Lagerhülse der Gummi-Metall-Buchse sowie der Ausgleichskörper sind gemeinsam an der oben erwähnten plattenförmigen Anbindungsbasis der Haltekonsole befestigt.
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In einer ersten Ausführungsform kann der Ausgleichskörper mit Bezug auf die Tilgerhauptachse einseitig sowie diametral gegenüberliegend zum Steuergerät angeordnet sein. In diesem Fall sind der Ausgleichskörper und das Steuergerät in einer Querrichtung zur Tilgerhauptachse mit zwischengeschalteter Gummi-Metall-Buchse in kompakter Ausführung (das heißt bauraumgünstig) angeordnet. Die plattenförmige Anbindungsbasis der Haltekonsole kann in diesem Fall achsparallel zur Tilgerhauptachse ausgerichtet sein, wobei die Gummi-Metall-Buchse und der Ausgleichskörper an gegenüberliegenden Seiten der plattenförmigen Anbindungsbasis (zum Beispiel durch Schraubverbindungen) angebunden sind.
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In einer zweiten Ausführungsform kann die plattenförmige Anbindungsbasis der Haltekonsole nicht achsparallel, sondern vielmehr rechtwinklig zur Tilgerhauptachse angeordnet sein. In diesem Fall kann die plattenförmige Anbindungsbasis eine Montageöffnung aufweisen, in die die Gummi-Metall-Buchse eingesetzt ist. Der Ausgleichskörper kann in diesem Fall nicht als ein Masseblock einseitig an der Tilgerhauptachse angeordnet sein, sondern diese ringförmig umziehen.
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Damit der Gesamt-Schwerpunkt des Tilgermassekörpers in einfacher Weise auf der Tilgerhauptachse positionierbar ist, kann der Ausgleichskörper bevorzugt verstellbar an der Haltekonsole gelagert sein. Für eine einfache Realisierung einer solchen verstellbaren Lagerung ist es bevorzugt, wenn der Ausgleichskörper über eine lösbare Schraubverbindung an der plattenförmigen Anbindungsbasis der Haltekonsole festgespannt ist. In diesem Fall können Schraubbolzen über ein Lochspiel durch Schrauböffnungen des Ausgleichskörpers geführt sein. Bei gelöster Schraubverbindung kann der Ausgleichskörper unter Nutzung des oben erwähnten Lochspiels gegenüber der Haltekonsole verstellt werden. Die Verstellbarkeit des Ausgleichskörpers kann zusätzlich vereinfacht werden, wenn die Ausgleichskörper-Schrauböffnungen als Langlöcher ausgebildet sind. In diesem Fall kann der Ausgleichskörper entlang der Langlöcher geführt verlagert werden.
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Dabei ist es bevorzugt, wenn die in den Konsolen-Innenraum einragende Gummi-Metall-Buchse alleine an der Haltekonsole angebunden ist und vom Steuergerät über einen freien Montagespalt beabstandet ist, um eine zusätzliche Schwingungsentkoppelung zum Steuergerät zu erzielen.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 in einer Seitenansicht einen passiven Schwingungstilger in angedeuteter Einbaulage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 den Schwingungstilger in einer perspektivischen Darstellung;
- 3 und 4 jeweils Ansichten entsprechend der 1 und 2, die den Schwingungstilger gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigen.
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In der 1 ist ein passiver Schwingungstilger 1 in einer Einbaulage gezeigt, in der der Schwingungstilger 1 an einer Anbindungsstelle A an einem Karosserieteil 3, zum Beispiel einem Längsträger, einem Frontendmodul oder einer Reserveradmulde, eines Kraftfahrzeugs, angebunden ist. Der Schwingungstilger 1 weist einen radial inneren Lagerkern 5, der starr am Karosserieteil 3 befestigt ist, und einen Tilgermassekörper 7 auf, die über einen Dämpfungskörper 9 (3) am radial inneren Lagerkern 5 elastisch nachgiebig angekoppelt ist. Der Tilgermassekörper 7 weist ein GesamtGewicht mges auf und ist mehrteilig aufgebaut, und zwar aus einem als erster Massekörper wirkenden elektronischen Steuergerät 11 für zum Beispiel ein elektronisches Fahrwerkssystem, einem als zweiten Massekörper wirkenden Ausgleichskörper 13 sowie einer Haltekonsole 15, die sowohl das Steuergerät 11 als auch den Ausgleichskörper 13 trägt. In den Figuren ist der Dämpfungskörper 9 exemplarisch eine Elastomerfeder. Der Dämpfungskörper 9 ist jedoch nicht auf eine Elastomerfeder beschränkt. Alternativ dazu kann der Dämpfungskörper in beliebiger Weise elastisch/plastisch nachgiebig ausgeführt sein, zum Beispiel mit einer hydraulischen Arbeitskammer.
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Der Ausgleichskörper 13 ist erfindungsgemäß nicht nur auf die zu bedämpfende Frequenz des Karosserieteils 3 abgestimmt. Vielmehr ist Ausgleichskörper 13 zusätzlich auf das tatsächliche Steuergeräte-Gewicht und auf die tatsächliche Steuergeräte-Geometrie abgestimmt. Die Schwerpunktlage sowie das Ausgleichsgewicht mA des Ausgleichskörpers 13 sind dabei in Abhängigkeit von der Schwerpunktlage und dem Steuergeräte-Gewicht mSG des Steuergeräts 11 ausgelegt.
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In der 1 ist der Lagerkern 5 zylindrisch aus einem Vollmaterial ausgebildet, an dessen, dem Karosserieteil 3 zugewandten Stirnseite eine Sacklochbohrung 17 (nur in der 3 und 4 gezeigt) für eine Schraubverbindung mit dem Karosserieteil 3 vorgesehen ist. Alternativ dazu kann der Lagerkern 5 auch eine radial innere Lagerhülse sein, die mittels eines Schraubbolzens am Karosserieteil 3 festspannbar ist.
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Der innere Lagerkern 5 bildet zusammen mit einer radial äußeren Lagerhülse 19 eine Gummi-Metall-Buchse 21, wobei die äußere Lagerhülse 19 gemäß den 1 und 2 radial seitlich außen einen Anschlussflansch 23 aufweist, der an einer plattenförmigen Anbindungsbasis 25 der Haltekonsole 15 montiert ist. Die Haltekonsole 15 ist gemäß der 1 und 2 als ein Blechformteil ausgebildet, von dessen plattenförmiger Anbindungsbasis 25 drei Konsolenarme 27 abragen, an deren abgewinkelten Enden 29 (1) das elektronische Steuergerät 11 befestigt ist. Das Steuergerät 11 begrenzt zusammen mit den Konsolenarmen 27 sowie der plattenförmigen Anbindungsbasis 25 der Haltekonsole 15 einen Konsolen-Innenraum 31, in dem die Gummi-Metall-Buchse 21 angeordnet ist. Die Gummi-Metall-Buchse 21 ist dabei alleine an der plattenförmigen Anbindungsbasis 25 befestigt und über einen freien Montagespalt m (1) vom Steuergerät 11 entkoppelt.
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Sowohl die äußere Lagerhülse 19 als auch der radial innere Lagerkern 5 sind koaxial zu einer Tilgerhauptachse T angeordnet, entlang der der Tilgermassekörper 7 im Fahrbetrieb beschleunigbar ist (das heißt mit Axialschwingungen beaufschlagbar ist). Das als erster Massekörper wirkende Steuergerät 11 ist dabei mit seinem Schwerkpunkt SSG um einen Querversatz ΔxSG von der Tilgerhauptachse T beabstandet. Demgegenüber ist der Ausgleichskörper 13 mit Bezug auf die Tilgerhauptachse T diametral gegenüberliegend zum Steuergerät 11 angeordnet und außenseitig an der plattenförmigen Anbindungsbasis 25 der Haltekonsole 15 befestigt. Der Querversatz ΔxA zwischen dem Ausgleichskörper 13 und der Tilgerhauptachse T ist derart bemessen, dass sich insgesamt ein Gesamt-Schwerpunkt Sges ergibt, der auf der Tilgerhauptachse T liegt.
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In der 1 oder 2 ist die plattenförmige Anbindungsbasis 25 der Haltekonsole 15 achsparallel zur Tilgerhauptachse T angeordnet, wobei die Gummi-Metall-Buchse 21 und der Ausgleichskörper 13 an gegenüberliegenden Seiten der plattenförmigen Anbindungsbasis 25 der Haltekonsole 15 montiert sind.
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Im Unterschied dazu ist in den 3 und 4 die plattenförmige Anbindungsbasis 25 der Haltekonsole 15 nicht mehr achsparallel zur Tilgerhauptachse T ausgerichtet, sondern vielmehr rechtwinklig zur Tilgerhauptachse T ausgerichtet. In der plattenförmigen Anbindungsbasis 25 der Haltekonsole 15 ist in der 3 oder 4 eine Montageöffnung 33 ausgebildet, in der die Gummi-Metall-Buchse 21 eingesetzt ist. Die äußere Lagerhülse 19 der Gummi-Metall-Buchse 21 weist in der 3 oder 4 radial außenseitig eine Stützschulter 35 auf, die am Öffnungsrandbereich der Montageöffnung 33 der plattenförmigen Anbindungsbasis 25 montiert ist.
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Im Unterschied zu den 1 und 2 ist der Ausgleichskörper 13 in den 3 und 4 nicht als ein quaderförmiger Masseblock mit Bezug auf die Tilgerhauptachse T einseitig am Schwingungstilger 1 angeordnet, sondern vielmehr ringförmig ausgebildet und in etwa koaxial zur Tilgerhauptachse T auf der plattenförmigen Anbindungsbasis 25 der Haltekonsole 15 montiert.
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Wie aus den 3 und 4 weiter hervorgeht, ist der ringförmige Ausgleichskörper 13 mit Langlöchern 37 ausgebildet, durch die nicht gezeigte Schraubbolzen geführt sind, um den Ausgleichskörper 13 an der Haltekonsole 15 festzuspannen. Bei gelöster Schraubverbindung kann der ringförmige Ausgleichskörper 13 unter Nutzung des von den Langlöchern 37 bereitgestellten Lochspiels mit Bezug auf die Haltekonsole 15 verlagert werden, um den Gesamt-Schwerpunkt Sges (1) auf der Tilgerhauptachse T zu positionieren.
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Wie aus den Figuren weiter hervorgeht, überragt der innere Lagerkern 5 den Schwingungstilger 1 um einen Axialversatz Δz (1) und ist der innere Lagerkern 5 durch eine stirnseitige Durchführungsöffnung 39 in einer Stirnwand 41 (3) der radial äußeren Lagerhülse 19 geführt. Der radial innere Lagerkern 5 weist in der 3 umfangsseitige Ringschultern 43 auf, die im Vergleich zu einer stirnseitigen Durchführungsöffnung 39 in der radial äußeren Lagerhülse 19 durchmessergrößer gestaltet sind. Auf diese Weise ergibt sich zwischen der radial äußeren Lagerhülse 19 und dem radial inneren Lagerkern 5 eine Verliersicherung für den Fall, dass die Elastomerfeder 9 defekt bzw. funktionslos ist.
