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Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung mit einem zur Ausführung und/oder zur Übertragung einer mechanischen Schwingung geeignet ausgebildeten Bauteil und wenigstens einem mit dem Bauteil gekoppelten, mechanischen Resonator, mittels welchem wenigstens eine Frequenz der oder einer von dem Bauteil ausgeführten und/oder übertragenen Schwingung dämpfbar ist.
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Eine derartige Verbindungsvorrichtung wird insbesondere zur Verbindung von zwei oder mehreren Komponenten eingesetzt, beispielsweise in der Radaufhängung eines Fahrzeugs zur Verbindung eines Radträgers mit einem Fahrzeugrahmen, wobei das Bauteil z.B. durch eine Feder, einen Dämpfer, einen Feder-Dämpfer oder ein Federbein gebildet ist und der mechanische Resonator in Form eines Schwingungstilgers insbesondere am Fahrzeugrahmen des Fahrzeugs befestigt ist.
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Bei einem Fahrzeugrad mit Luftreifen kann die im Reifen vorgesehene Luftmasse, insbesondere in Abhängigkeit von der Reifendimensionierung, von der Fahrgeschwindigkeit sowie ggf. von der Fahrbahnbeschaffenheit, in Schwingung geraten, was auch als sogenannte „tire cavity resonance“ bezeichnet wird. Die Schwingung kann sich über die Radaufhängung des Fahrzeugrads in die Karosserie fortsetzen, wobei im Falle einer McPherson-Radaufhängung ein Übertragungspfad für die Schwingung z.B. durch die Anbindung des Federbeins gegeben ist. Die für das Federbein eingesetzte Feder umfasst insbesondere eine, vorzugsweise als Stahlfeder ausgebildete, Schraubenfeder und besitzt in der Regel Eigenmoden bei verschiedenen Frequenzen, welche zu einer hohen Transfersteifigkeit führen. Dies hat einen erhöhten Eintrag der Schwingung in das Innere des Fahrzeugs zur Folge, was dort als störendes, wummerndes Geräusch wahrnehmbar ist.
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Daher besteht der Wunsch, die Eigenmoden der Feder zu reduzieren und/oder zu bedämpfen, sodass die Transfersteifigkeit niedrig gehalten wird und die Anfälligkeit zur Geräuschübertragung sinkt. Ferner führt eine geringere Transfersteifigkeit zu einer geringeren Belastung angrenzender Baugruppen, sodass diese schwächer und/oder leichter ausgeführt werden können, wodurch eine Reduzierung der Fahrzeugmasse und somit eine Reduzierung des Kohlenstoffdioxid-Ausstoßes erzielbar ist. Ferner besteht der Wunsch, ein homogeneres Übertragungsverhalten über einen großen Frequenzbereich zu erzielen. Die vorgenannten Wünsche sind insbesondere durch den Einsatz einer oder mehrerer Schwingungstilger erzielbar. Als problematisch wird allerdings der dafür erforderliche Bauraum angesehen.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsvorrichtung der eingangs genannten Art möglichst kompakt ausbilden zu können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung gegeben.
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Eine Verbindungsvorrichtung mit einem zur Ausführung und/oder zur Übertragung einer mechanischen Schwingung geeignet ausgebildeten Bauteil und wenigstens einem mit dem Bauteil gekoppelten, mechanischen Resonator, mittels welchem wenigstens eine Frequenz der oder einer von dem Bauteil ausgeführten und/oder übertragenen Schwingung dämpfbar ist, ist erfindungsgemäß insbesondere dadurch weitergebildet, dass der wenigstens eine mechanische Resonator integral mit wenigstens einem mit dem Bauteil verbundenen Resonanzabsorptionskörper ausgebildet ist.
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Bei dieser Verbindungsvorrichtung ist der wenigstens eine mechanische Resonator insbesondere bauteilnah angeordnet. Beispielsweise ist es möglich, den wenigstens einen mechanischen Resonator und/oder den wenigstens einen Resonanzabsorptionskörper in das Bauteil und/oder in die Geometrie oder Form des Bauteils und/oder in den für das Bauteil erforderlichen Bauraum zu integrieren. Somit ist insbesondere ein kompakter Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisierbar.
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Die Verbindungsvorrichtung wird insbesondere zur Verbindung von zwei oder mehreren Komponenten verwendet. Bevorzugt ist oder bildet die Verbindungsvorrichtung eine Tragvorrichtung und/oder eine Stützvorrichtung. Beispielsweise bildet oder umfasst die Verbindungsvorrichtung und/oder das Bauteil einen Aggregatträger oder ein oder wenigstens ein Gummilager. Der Aggregatträger ist z.B. ein Motorträger oder Getriebeträger oder eine Getriebebrücke. Vorteilhaft umfasst der Aggregatträger wenigstens ein oder mehrere Gummilager.
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Bevorzugt ist das Bauteil zur Ausführung und/der zur Übertragung einer mechanischen Schwingung in einer axialen Richtung geeignet ausgebildet. Vorteilhaft ist das Bauteil zur Ausführung und/oder zur Übertragung einer Längenänderung, insbesondere in der oder einer axialen Richtung, geeignet ausgebildet. Vorteilhaft erfolgt die mechanische Schwingung und/oder die Übertragung der mechanischen Schwingung in Form einer und/oder durch eine Längenänderung des Bauteils, insbesondere in axialer Richtung. Bevorzugt ist mittels des mechanischen Resonators wenigstens eine oder die wenigstens eine Frequenz des in axialer Richtung schwingenden Bauteils dämpfbar.
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Gemäß einer Weiterbildung erstreckt sich das Bauteil zwischen zwei Enden, vorzugsweise in der oder einer axialen Richtung. Insbesondere ist das Bauteil in seiner Länge in der oder einer axialen Richtung variierbar. Die oder eine mechanische Schwingung äußert sich insbesondere durch und/oder versuracht insbesondere die oder eine Variation der Länge des Bauteils, vorzugsweise in axialer Richtung. Das Bauteil ist insbesondere zur Ausführung und/oder zur Übertragung der oder einer mechanischen Schwingung in Form einer und/oder durch eine, vorzugsweise axialen oder axiale, Variation seiner Länge und/oder Abmessungen geeignet ausgebildet.
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Bevorzugt ist der wenigstens eine mechanische Resonator und/oder der wenigstens eine Resonanzabsorptionskörper, vorzugsweise in axialer Richtung, zwischen den oder zwischen, insbesondere axialen, Enden des Bauteils an dem Bauteil vorgesehen. Vorteilhaft ist der wenigstens eine mechanische Resonator und/oder der wenigstens eine Resonanzabsorptionskörper in das Bauteil und/oder in die Geometrie oder Form des Bauteils und/oder in den für das Bauteil erforderlichen Bauraum integriert. Die beiden Enden, zwischen denen sich das Bauteil, vorzugsweise in axialer Richtung, erstreckt, sind bevorzugt die, insbesondere axialen, Enden des Bauteils. Diese Enden können z.B. auch als, insbesondere axiale, Bauteilenden bezeichnet werden. Der wenigstens eine mechanische Resonator ist oder bildet beispielsweise einen oder wenigstens einen Schwingungstilger. Mittels des wenigstens einen mechanischen Resonators und/oder mittels des wenigstens einen Resonanzabsorptionskörpers ist insbesondere Schwingungsenergie, vorzugsweise der von dem Bauteil ausgeführten und/oder übertragenen Schwingung, absorbierbar.
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Bevorzugt ist dem Bauteil eine sich, vorzugsweise in axialer Richtung erstreckende, Längsmittelachse zugeordnet. Insbesondere verläuft die oder eine Längsmittelachse, vorzugsweise in axialer Richtung, mittig durch das Bauteil. Eine oder jedwede quer zur axialen Richtung und/oder zur Längsmittelachse verlaufende Richtung wird insbesondere als radiale Richtung bezeichnet.
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Bevorzugt ist oder sind die Verbindungsvorrichtung und/oder das Bauteil, insbesondere in axialer Richtung, schwingungsfähig. Beispielsweise ist oder bildet oder umfasst die Verbindungsvorrichtung eine schwingungsfähige Vorrichtung. Vorzugsweise ist das Bauteil, insbesondere in axialer Richtung, stabförmig oder im Wesentlichen stabförmig ausgebildet. Vorteilhaft sind die Abmessungen des Bauteils in axialer Richtung größer oder viel größer als in radialer Richtung. Beispielsweise ist oder bildet oder umfasst das Bauteil einen, insbesondere stabförmigen, Schwinger.
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Vorteilhaft ist das Bauteil elastisch oder federelastisch. Bevorzugt ist das Bauteil durch einen oder wenigstens einen, insbesondere materialhomogenen und/oder monolithischen und/oder elastischen oder federelastischen, Körper gebildet. Vorzugsweise ist das Bauteil durch eine oder wenigstens eine Feder gebildet. Die Feder ist z.B. eine Luftfeder oder eine Schraubenfeder. Insbesondere ist die Feder eine Fahrzeugfeder. Bevorzugt ist oder bildet die Verbindungsvorrichtung eine Federvorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeug.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist das Bauteil durch die oder eine oder wenigstens eine Schraubenfeder gebildet. Bevorzugt weist die Schraubenfeder wenigstens eine oder mehrere Federwindungen auf. Vorzugsweise verlaufen die Federwindungen, insbesondere im Abstand, um die oder eine, sich bevorzugt in axialer Richtung erstreckende, Längsmittelachse herum. Vorteilhaft besteht die Feder oder die Schraubenfeder aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Federstahl.
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Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Verbindungsvorrichtung mehrere, insbesondere mit dem Bauteil gekoppelte, mechanische Resonatoren, die bevorzugt integral mit dem Resonanzabsorptionskörper ausgebildet sind. Vorteilhaft ist oder sind mittels der mechanischen Resonatoren wenigstens eine Frequenz oder mehrere Frequenzen der oder einer vom Bauteil ausgeführten und/oder übertragenen Schwingung dämpfbar. Vorzugsweise sind die mechanischen Resonatoren, insbesondere in axialer Richtung, zwischen den, bevorzugt axialen, Enden des Bauteils vorgesehen. Somit ist es z.B. möglich, eine breitbandige Beruhigung im Schwingungsverhalten des Bauteils und/oder der Verbindungsvorrichtung zu erzielen. Vorzugsweise sind die mechanischen Resonatoren, insbesondere in axialer Richtung, zwischen den, bevorzugt axialen, Enden des Bauteils an dem Bauteil vorgesehen. Vorteilhaft ist jeder mechanische Resonator und/oder sind die mechanischen Resonatoren in das Bauteil und/oder in die Geometrie oder Form des Bauteils und/oder in den für das Bauteil erforderlichen Bauraum integriert. Beispielsweise sind oder bilden die mechanischen Resonatoren Schwingungstilger und/oder jeweils einen Schwingungstilger. Bevorzugt sind die oder alle mechanischen Resonatoren identisch oder gleich aufgebaut und/oder ausgebildet. Alternativ sind die mechanischen Resonatoren z.B. unterschiedlich aufgebaut und/oder ausgebildet.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist das Bauteil durch ein Gummilager gebildet, welches ein, vorzugsweise formstabiles, sich insbesondere in der oder einer axialen Richtung erstreckendes, Innenteil, eine das Innenteil umringende, vorzugsweise formstabile, Außenhülse und einen zwischen dem Innenteil und der Außenhülse angeordneten Elastomerkörper aufweist. Vorzugsweise ist der Elastomerkörper mit dem Innenteil und/oder mit dem Außenteil, insbesondere festhaftend, verbunden. Der wenigstens eine Resonanzabsorptionskörper ist insbesondere durch den Elastomerkörper gebildet und/oder umfasst diesen. Bevorzugt weist der Elastomerkörper an wenigstens einer Stirnseite wenigstens einen, insbesondere aus Elastomer bestehenden, stabförmigen Vorsprung auf, der vorzugsweise den wenigstens einen oder wenigstens einen mechanischen Resonator bildet. Bevorzugt weist der Elastomerkörper an der wenigstens einen oder an wenigstens einer Stirnseite mehrere, insbesondere aus Elastomer bestehende, stabförmige Vorsprünge auf, welche vorzugsweise mechanische Resonatoren oder die mechanischen Resonatoren oder jeweils einen der mechanischen Resonatoren oder jeweils mechanische Resonatoren bilden. Der oder jeder stabförmige Vorsprung weist bevorzugt ein freies Ende auf. Insbesondere ist der oder jeder stabförmige Vorsprung schwingungsfähig. Vorteilhaft ist der oder jeder stabförmige Vorsprung zylindrisch ausgebildet.
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Gemäß einer Weiterbildung ist das Bauteil durch ein Befestigungsmittel oder einen Aggregatträger gebildet, mittels welchem insbesondere ein Aggregat, ein Motor, ein Generator oder ein Getriebe an einem Fahrzeugaufbau oder Fahrgestell oder Maschinenträger befestigt oder befestigbar ist. Das Aggregat umfasst z.B. einen Motor und/oder ein Getriebe. Beispielsweise umfasst das Befestigungsmittel oder der Aggregatträger wenigstens ein Gummilager, welches vorzugsweise dem vorgenannten Gummilager entspricht.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist der wenigstens eine, insbesondere Schwingungsenergie absorbierende, Resonanzabsorptionskörper, bevorzugt in axialer Richtung, zwischen den, insbesondere axialen, Enden des Bauteils vorgesehen. Vorzugsweise ist der oder der wenigstens eine Resonanzabsorptionskörper, insbesondere in axialer Richtung, zwischen den, insbesondere axialen, Enden des Bauteils an dem Bauteil vorgesehen. Vorteilhaft ist der oder der wenigstens eine Resonanzabsorptionskörper in das Bauteil und/oder in die Geometrie oder Form des Bauteils und/oder in den für das Bauteil erforderlichen Bauraum integriert. Der oder der wenigstens eine Resonanzabsorptionskörper umfasst insbesondere den wenigstens einen mechanischen Resonator oder die mechanischen Resonatoren oder weist insbesondere den wenigstens einen mechanischen Resonator oder die mechanischen Resonatoren auf. Vorzugsweise umfasst der oder der wenigstens eine Resonanzabsorptionskörper wenigstens eine Zelle, welche insbesondere den wenigstens einen mechanischen Resonator aufweist oder bildet. Vorteilhaft umfasst der oder der wenigstens eine Resonanzabsorptionskörper mehrere Zellen, welche insbesondere die mechanischen Resonatoren oder jeweils einen der mechanischen Resonatoren aufweisen oder bilden. Bevorzugt sind die Zellen und/oder Resonatoren periodisch angeordnet. Vorzugsweise ist der Resonanzabsorptionskörper ein elastischer Körper. Beispielsweise besteht der Resonanzabsorptionskörper aus Elastomer. Insbesondere bildet der Resonanzabsorptionskörper einen flächigen Körper.
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Ein Material und/oder eine, vorzugsweise künstlich hergestellte, Struktur, welches oder welche wenigstens eine Zelle oder wenigstens eine der Zellen oder mehrere, vorzugsweise periodisch angeordnete, Zellen oder die Zellen aufweist, welche insbesondere einen oder wenigstens einen oder jeweils einen mechanischen Resonator oder der mechanischen Resonatoren oder mechanische Resonatoren oder die mechanischen Resonatoren bildet oder aufweist oder bilden oder aufweisen, wird insbesondere als vibro-akustisches Metamaterial bezeichnet. Das Material und/oder die Zelle oder Zellen und/oder der mechanische Resonator oder die mechanischen Resonatoren bestehen bevorzugt aus Kunststoff und/oder aus Elastomer. Bevorzugt besteht der Resonanzabsorptionskörper aus vibroakustischem Metamaterial.
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Der oder der wenigstens eine oder jeder mechanische Resonator ist oder bildet vorzugsweise einen akustischen Resonator und/oder einen strukturdynamischen Resonator. Die oder alle mechanischen Resonatoren und/oder die oder alle Zellen sind z.B. entlang einer Geraden oder Linie angeordnet. Beispielsweise sind die oder alle mechanischen Resonatoren und/oder die oder alle Zellen entlang ein und derselben Geraden oder Linie angeordnet. Bevorzugt sind die oder alle Zellen identisch oder gleich aufgebaut und/oder ausgebildet. Alternativ sind die Zellen z.B. unterschiedlich aufgebaut und/oder ausgebildet. Die wenigstens eine oder jede Zelle oder die Zellen wird oder werden z.B. auch als Einheitszelle oder Einheitszellen bezeichnet.
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Bevorzugt ist der wenigstens eine oder jeder mechanische Resonator, vorzugsweise zwischen den, insbesondere axialen, Enden des Bauteils, mit dem Bauteil oder dem Resonanzabsorptionskörper verbunden und/oder an dem Bauteil oder dem Resonanzabsorptionskörper befestigt oder aufgehängt.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist der wenigstens eine oder jeder mechanische Resonator durch ein oder wenigstens ein elastisch an dem Bauteil oder dem Resonanzabsorptionskörper aufgehängtes oder befestigtes Masseelement gebildet, welches z.B. auch als Tilgermasse bezeichnet wird. Vorteilhaft ist der wenigstens eine oder jeder mechanische Resonator in das Bauteil oder in den Resonanzabsorptionskörper und/oder in die Geometrie oder Form des Bauteils oder des Resonanzabsorptionskörpers und/oder in den für das Bauteil oder den Resonanzabsorptionskörper erforderlichen Bauraum integriert. Bevorzugt sind die oder alle Masseelemente identisch oder gleich aufgebaut und/oder ausgebildet und/oder weisen die gleiche Masse auf. Alternativ sind die Masseelemente z.B. unterschiedlich aufgebaut und/oder ausgebildet und/oder weisen unterschiedliche Massen auf.
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Durch die elastische Aufhängung ist das oder jedes Masseelement, vorzugsweise relativ zu dem Bauteil und/oder relativ zu dem Resonanzabsorptionskörper, schwingungsfähig. Insbesondere ist es durch eine geeignete Auswahl der Masse des oder jedes Masseelements und/oder der Elastizität der Aufhängung des oder jedes Masseelements möglich, Eigenmoden des Bauteils gezielt zu bedämpfen. Beispielsweise können unterschiedliche Masseelemente an unterschiedliche Frequenzen angepasst sein oder werden.
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Bevorzugt besteht der Resonanzabsorptionskörper aus Kunststoff und/oder aus Elastomer. Insbesondere besteht der Resonanzabsorptionskörper aus Gummi oder aus thermoplastischem Polyurethan (TPU). Der Resonanzabsorptionskörper ist im Querschnitt z.B. viereckig, beispielsweise rechteckig, ausgebildet.
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Gemäß einer Weiterbildung ist in dem Resonanzabsorptionskörper wenigstens eine Ausnehmung oder sind in dem Resonanzabsorptionskörper mehrere Ausnehmungen vorgesehen. Bevorzugt erstreckt sich die wenigstens eine Ausnehmung oder erstrecken sich die Ausnehmungen, vorzugsweise jeweils, radial oder quer zu axialen Richtung. Vorteilhaft erstreckt sich die wenigstens eine Ausnehmung oder erstrecken sich die Ausnehmungen, vorzugsweise jeweils, insbesondere radial oder quer zur axialen Richtung, durch den Resonanzabsorptionskörper hindurch. Die wenigstens eine Ausnehmung ist z.B. ein oder wenigstens ein Loch oder die Ausnehmungen sind z.B. Löcher. Beispielsweise ist die wenigstens eine Ausnehmung oder sind die Ausnehmungen, vorzugsweise jeweils, als durchgehende Ausnehmung oder Durchgangsloch oder als durchgehende Ausnehmungen oder Durchgangslöcher ausgebildet. Bevorzugt ist die wenigstens eine Ausnehmung oder sind die Ausnehmungen, vorzugsweise jeweils, rund oder als Langloch oder Langlöcher ausgebildet. Bevorzugt sind die oder alle Ausnehmungen identisch oder gleich ausgebildet. Alternativ sind die Ausnehmungen z.B. unterschiedlich ausgebildet.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist der wenigstens eine mechanische Resonator und/oder das oder das wenigstens eine Masseelement in der wenigstens einen Ausnehmung oder sind die mechanischen Resonatoren und/oder die Masseelemente in den Ausnehmungen angeordnet oder vorgesehen oder aufgehängt. Bevorzugt ist jeder mechanische Resonator und/oder jedes Masseelement in jeweils einer der Ausnehmungen angeordnet oder vorgesehen oder aufgehängt. Hierdurch ist z.B. eine besonders raumsparende Anordnung des wenigstens einen mechanischen Resonators oder der mechanischen Resonatoren möglich.
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Die wenigstens eine oder jede Ausnehmung ist bevorzugt größer als das in ihr angeordnete oder vorgesehene oder aufgehängte Masseelement. Vorzugsweise ist in der wenigstens einen oder in jeder Ausnehmung das in ihr angeordnete oder vorgesehene oder aufgehängte Masseelement beweglich und/oder schwingungsfähig. Vorteilhaft ist in der wenigstens einen oder in jeder Ausnehmung das in ihr angeordnete oder vorgesehene oder aufgehängte Masseelement in axialer Richtung aufgehängt.
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Die wenigstens eine Ausnehmung bildet bevorzugt eine oder wenigstens eine oder die oder die wenigstens eine Zelle, in welcher insbesondere der wenigstens eine mechanische Resonator vorgesehen ist. Vorzugsweise bilden die Ausnehmungen Zellen oder die Zellen, in welchen insbesondere die mechanischen Resonatoren vorgesehen sind. Der Resonanzabsorptionskörper besteht in diesem Fall bevorzugt aus dem oder einem vibro-akustischen Metamaterial, welches insbesondere die oder die wenigstens eine Zelle oder die Zellen aufweist.
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Gemäß einer ersten Alternative besteht der wenigstens eine mechanische Resonator und/oder das oder das wenigstens eine Masseelement oder bestehen die mechanischen Resonatoren und/oder die Masseelemente, vorzugsweise jeweils, aus einem anderen Material als der Resonanzabsorptionskörper. Gemäß einer zweiten Alternative besteht der wenigstens eine mechanische Resonator und/oder das oder das wenigstens eine Masseelement oder bestehen die mechanischen Resonatoren und/oder die Masseelemente aus demselben oder dem gleichen Material wie der Resonanzabsorptionskörper. Somit ist es z.B. möglich, den Resonanzabsorptionskörper und den wenigstens einen oder jeden mechanischen Resonator und/oder das oder das wenigstens eine oder jedes Masseelement in einem Gussvorgang oder Spritzgussvorgang herzustellen. Der wenigstens eine oder jeder mechanische Resonator und/oder das oder das wenigstens eine oder jedes Masseelement besteht z.B. aus Metall und/oder aus Kunststoff und/oder aus Elastomer. Bei dem Elastomer handelt es sich beispielsweise um Gummi und/oder um thermoplastisches Polyurethan (TPU). Beispielsweise ist der wenigstens eine oder jeder mechanische Resonator und/oder das oder das wenigstens eine oder jedes Masseelement durch vibro-akustisches Metamaterial oder durch das vibro-akustische Metamaterial gebildet. Die Form des oder des wenigstens einen oder jedes Masseelements ist z.B. zylinderförmig, kugelförmig, quaderförmig, kegelförmig oder tropfenförmig.
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Gemäß einer Weiterbildung ist das oder das wenigstens eine oder jedes Masseelement durch ein oder genau ein oder wenigstens ein oder jeweils ein oder jeweils genau ein oder jeweils wenigstens ein Verbindungsglied elastisch mit oder an dem Bauteil oder dem Resonanzabsorptionskörper verbunden und/oder aufgehängt. Bevorzugt erstreckt sich das oder jedes Verbindungsglied in axialer Richtung. Das oder jedes Verbindungsglied ist vorzugsweise elastisch. Vorteilhaft besteht das oder jedes Verbindungsglied aus Elastomer, z.B. aus Gummi und/oder thermoplastischem Polyurethan (TPU). Beispielsweise besteht das oder jedes Verbindungsglied aus demselben oder dem gleichen Material wie der Resonanzabsorptionskörper. Vorteilhaft ist das oder jedes Verbindungsglied stegförmig und/oder als Einschnürung ausgebildet. Das oder jedes Verbindungsglied bildet z.B. einen Verbindungssteg. Bevorzugt sind die oder alle Verbindungsglieder identisch oder gleich aufgebaut und/oder ausgebildet. Alternativ sind die Verbindungsglieder z.B. unterschiedlich aufgebaut und/oder ausgebildet.
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Bevorzugt ist der oder der wenigstens eine Resonanzabsorptionskörper, vorteilhaft in axialer Richtung, vorzugswiese zumindest, zwischen zwei oder wenigstens zwei, insbesondere benachbarten, der Federwindungen der Schraubenfeder angeordnet, die vorzugsweise durch den Resonanzabsorptionskörper miteinander verbunden sind. Somit ist der Resonanzabsorptionskörper z.B. gut in die Schraubenfeder und/oder in das Bauteil integrierbar. Die zwei oder wenigstens zwei, insbesondere benachbarten, Federwindungen, die vorzugsweise durch den Resonanzabsorptionskörper miteinander verbunden sind, werden nachfolgend insbesondere als die beiden Federwindungen bezeichnet. Bevorzugt beträgt die Anzahl der Federwindungen der Schraubenfeder wenigstens zwei oder mehr als zwei.
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Gemäß einer Weiterbildung verlaufen die Federwindungen und/oder zumindest die beiden Federwindungen, insbesondere im Abstand, um die oder eine sich in axialer Richtung erstreckende Längsmittelachse herum. Dieser Abstand ist insbesondere ein radialer Abstand. Vorteilhaft verläuft die Längsmittelachse mittig durch die Schraubenfeder.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist der Resonanzabsorptionskörper in axialer Richtung zwischen den beiden Federwindungen angeordnet. Bevorzugt ist zwischen den beiden Federwindungen ein, insbesondere axialer, Abstand vorgesehen, in dem insbesondere der Resonanzabsorptionskörper angeordnet ist. Vorzugsweise verläuft der Resonanzabsorptionskörper, insbesondere im Abstand, um die Längsmittelachse herum. Dieser Abstand ist insbesondere ein radialer Abstand. Bevorzugt entspricht der oder ein, insbesondere radialer, Abstand des Resonanzabsorptionskörpers zu der Längsmittelachse, insbesondere zumindest näherungsweise, dem oder einem, insbesondere radialen, Abstand der beiden Federwindungen zu der Längsmittelachse. Vorteilhaft verläuft die Längsmittelachse mittig durch den Resonanzabsorptionskörper. Beispielsweise ist der Resonanzabsorptionskörper schraubenförmig ausgebildet. Bevorzugt sind die beiden Federwindungen, vorzugsweise jeweils, mit dem Resonanzabsorptionskörper verbunden. Vorzugsweise erstreckt sich der Resonanzabsorptionskörper, insbesondere in axialer Richtung, kontinuierlich, zwischen den beiden Federwindungen. Insbesondere sind die beiden Federwindungen, vorzugsweise unmittelbar, benachbarte Federwindungen der Schraubenfeder.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist der Resonanzabsorptionskörper an seinen axialen und/oder den beiden Federwindungen zugewandten Rändern mit Vertiefungen versehen, in welche die beiden Federwindungen eingerückt sind. Ergänzend oder alternativ sind die beiden Federwindungen z.B. von dem Material des Resonanzabsorptionskörpers umschlossen, beispielsweise in das Material des Resonanzabsorptionskörpers eingebettet und/oder einvulkanisiert.
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Bevorzugt ist ein erstes der Enden oder ein erstes Ende des Bauteils mit einem, insbesondere ersten, Maschinenteil oder mit einer, insbesondere ersten, Maschine oder mit einer, insbesondere ersten, Plattform oder Maschinenplattform verbunden, die beispielsweise eine Maschine trägt. Vorzugsweise ist ein zweites der Enden oder ein zweites Ende des Bauteils mit einem, insbesondere zweiten, Maschinenteil oder mit einem Fundament oder Untergrund oder Gestell verbunden.
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Die Verbindungsvorrichtung ist insbesondere für ein Fahrzeug vorgesehen. Die Maschinenteile sind vorzugsweise Fahrzeugteile. Bevorzugt ist die Verbindungsvorrichtung für die oder eine Radaufhängung des oder eines Fahrzeugs vorgesehen.
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Die Erfindung betrifft insbesondere ferner eine Radaufhängung für ein Fahrzeug, mit einem Radträger, wenigstens einem mit dem Radträger verbundenen Fahrwerklenker, mittels welchem der Radträger gelenkig mit einem Fahrzeugaufbau verbunden ist, einem Fahrzeugrad, welches um eine Raddrehachse drehbar an dem Radträger gelagert ist, und der oder einer, insbesondere erfindungsgemäßen, Verbindungsvorrichtung und/oder Federvorrichtung, mittels welcher der Fahrzeugaufbau, vorzugsweise federnd und/oder bewegbar und/oder schwingungsfähig, mit dem Radträger oder Fahrwerklenker, insbesondere zumindest mittelbar, verbunden und/oder auf dem Radträger oder Fahrwerklenker, insbesondere zumindest mittelbar, abgestützt ist. Dabei stellt eine Verbindung mit dem Fahrwerklenker insbesondere eine mittelbare Verbindung mit dem Radträger dar und/oder dabei stellt ein Abstützen auf dem Fahrwerklenker insbesondere ein mittelbares Abstützen auf dem Radträger dar.
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Die Radaufhängung kann gemäß allen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein. Ferner kann die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung gemäß allen im Zusammenhang mit der Radaufhängung erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein.
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Bevorzugt ist der Fahrzeugaufbau, insbesondere zusätzlich, durch einen Dämpfer mit dem Radträger oder Fahrwerklenker verbunden. Vorzugsweise erstreckt sich der Dämpfer, insbesondere mittig, durch das Bauteil, insbesondere durch die Schraubenfeder, und/oder durch den Resonanzabsorptionskörper hindurch. Vorteilhaft ist der Dämpfer mittig in der Schraubenfeder angeordnet. Der Dämpfer weist insbesondere ein erstes Dämpferteil und ein relativ zu diesem, vorzugsweise in axialer Richtung, verschiebbares und/oder bewegbares zweites Dämpferteil auf. Das erste Dämpferteil ist z.B. mit dem Radträger oder Fahrwerklenker verbunden und/oder das zweite Dämpferteil ist z.B. mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Bevorzugt ist an jedem der Dämpferteile ein Federteller vorgesehen, wobei das Bauteil, insbesondere die Schraubenfeder, zwischen den beiden Federtellern sitzt und/oder eingespannt ist. Vorteilhaft liegt das Bauteil, insbesondere die Schraubenfeder, mit seinen oder ihren Enden, vorzugsweise axial, an den Federtellern an.
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Das Fahrzeugrad umfasst bevorzugt einen Reifen, der insbesondere ein Luftreifen ist. Vorzugsweise ist in dem Reifen vorgesehene und/oder eingeschlossene Luft in Schwingung versetzbar, beispielsweise im Betrieb des oder eines Fahrzeugs. Vorzugsweise ist diese Schwingung mittels des wenigstens einen mechanischen Resonators oder mittels der mechanischen Resonatoren dämpfbar.
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Die Erfindung betrifft insbesondere zusätzlich ein schwingungsfähiges Systems mit einer oder wenigstens einer, vorzugsweise erfindungsgemäßen, Verbindungsvorrichtung und zwei oder wenigstens zwei, insbesondere massebehafteten, Komponenten, die durch die oder die wenigstens eine Verbindungsvorrichtung, vorzugsweise relativ zueinander bewegbar, insbesondere in axialer Richtung relativ zueinander bewegbar, vorteilhaft unmittelbar oder zumindest mittelbar, miteinander verbunden sind. Bei den oder den wenigstens zwei Komponenten handelt es sich z.B. um Maschinenteile oder Fahrzeugteile. Beispielsweise ist eine der Komponenten durch einen Fahrzeugaufbau oder ein Fahrgestell und eine andere der Komponenten durch ein Fahrzeugrad oder ein Aggregat oder ein Motor oder ein Getriebe, gebildet. Beispielsweise umfasst das Aggregat einen Motor und/oder ein Getriebe. Das schwingungsfähige System ist z.B. durch ein Fahrzeug gebildet. Alternativ ist z.B. eine der Komponenten durch eine Maschine oder durch eine Plattform oder Maschinenplattform gebildet, die beispielsweise eine Maschine trägt, und eine andere der Komponenten ist z.B. durch ein Fundament oder Gestell gebildet.
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Das schwingungsfähige System kann gemäß allen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer Radaufhängung mit einer Verbindungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- 2 eine perspektivische Darstellung der Verbindungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform,
- 3 eine perspektivische Darstellung eines Resonanzabsorptionskörpers der Verbindungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform,
- 4 eine Variante der Verbindungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in perspektivischer Darstellung,
- 5 eine schematische Ansicht einer Verbindungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in Form eines Aggregatträgers mit zwei Gummilagern und
- 6 einen Elastomerkörper von einem der Gummilager nach 5.
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Aus 1 ist eine schematische Darstellung einer Radaufhängung 1 eines Fahrzeugs ersichtlich, wobei die Radaufhängung 1 einen Radträger 2, wenigstens einen mit dem Radträger 2 verbundenen Fahrwerklenker 3, mittels welchem der Radträger 2 gelenkig mit einem an einem Fahrzeugaufbau 4 befestigten Fahrschemel 5 verbunden ist, ein Fahrzeugrad 6, welches um eine Raddrehachse 7 drehbar an dem Radträger 2 gelagert ist, einen Dämpfer 8, mittels welchem der Radträger 2 mit dem Fahrzeugaufbau 4 verbunden ist, und eine Verbindungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform in Form einer Federvorrichtung 9 aufweist, mittels welcher der Fahrzeugaufbau 4 federnd auf dem Radträger 2 abgestützt ist. Der Fahrschemel 5 wird insbesondere dem Fahrzeugaufbau 4 zugerechnet.
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Die Federvorrichtung 9 weist ein sich in einer axialen Richtung 10 erstreckendes Bauteil in Form einer Schraubenfeder 11 auf, durch welche sich der Dämpfer 8 mittig hindurch erstreckt. Der Dämpfer 8 weist einen am Radträger 2 befestigten Zylinder 12 und eine relativ zu diesem in axialer Richtung 10 verschiebbare und an dem Fahrzeugaufbau 4 befestigte Kolbenstange 13 auf. Sowohl an dem Zylinder 12 als auch an der Kolbenstange 13 ist ein Federteller 14 befestigt, wobei die Schraubenfeder 11 zwischen den Federtellern 14 sitzt und mit ihren axialen Enden 26 an diesen anliegt. Insbesondere ist die Länge der Schraubenfeder 11 in axialer Richtung 10, z.B. durch eine Kompression der Schraubenfeder 11, beispielsweise aufgrund einer Einfederung des Fahrzeugrads 6, variierbar.
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Aus 2, die eine perspektivische Darstellung der Federvorrichtung 9 zeigt, ist ersichtlich, dass die Schraubenfeder 11 mehrere Federwindungen 15, 16, 17 und 18 aufweist, die im Abstand um eine sich in axialer Richtung 10 erstreckende Längsmittelachse 19 herum verlaufen. Zusätzlich zu der Schraubenfeder 11 weist die Federvorrichtung 9 einen elastischen Resonanzabsorptionskörper 20 auf, welcher in axialer Richtung 10 zwischen den beiden benachbarten Federwindungen 16 und 17 der Schraubenfeder 11 angeordnet ist und im Abstand um die Längsmittelachse 19 herum verläuft.
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In dem Resonanzabsorptionskörper 20 ist eine Ausnehmung 21 in Form eines sich quer zur Längsmittelachse 19 erstreckenden Durchgangslochs vorgesehen, in dem ein Masseelement 22 vorgesehen ist, welches mittels eines Verbindungsglieds 23 elastisch an dem Resonanzabsorptionskörper 20 aufgehängt ist. Das elastisch an dem Resonanzabsorptionskörper 20 aufgehängte Masseelement 22 bildet dabei insbesondere einen mechanischen Resonator 24.
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Aus 3, die eine perspektivische Darstellung des Resonanzabsorptionskörpers 20 zeigt, ist ersichtlich, dass der Resonanzabsorptionskörper 20 an seinen axialen Rändern mit Vertiefungen 25 versehen ist, in welche die Federwindungen 16 und 17 im montierten Zustand des Resonanzabsorptionskörpers 20 eingerückt sind. Alternativ können die Federwindungen 16 und 17 auch von dem Material des Resonanzabsorptionskörpers 20 umschlossen sein.
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Die in 1 gezeigte Radaufhängung 1 ist insbesondere als Beispiel für den Einsatz einer Verbindungsvorrichtung zu verstehen, welche selbst in 2 gezeigt und in Form einer Federvorrichtung 9 realisiert ist. Bevorzugt sind auch andere Einsatzmöglichkeiten und/oder Varianten der Verbindungsvorrichtung möglich. Beispielsweise können mehrere mechanische Resonatoren in dem Resonanzabsorptionskörper 20 vorgesehen sein, was bei einer aus 4 ersichtlichen Variante der Federvorrichtung 9 schematisch angedeutet ist, wonach in dem Resonanzabsorptionskörper 20 eine zusätzliche Ausnehmung 27 in Form eines sich quer zur Längsmittelachse 19 erstreckenden Durchgangslochs vorgesehen ist, in dem ein zusätzliches Masseelement 28 vorgesehen ist, welches mittels eines zusätzlichen Verbindungsglieds 29 elastisch an dem Resonanzabsorptionskörper 20 aufgehängt ist. Das elastisch an dem Resonanzabsorptionskörper 20 aufgehängte zusätzliche Masseelement 28 bildet dabei insbesondere einen zusätzlichen mechanischen Resonator 30.
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Der Resonanzabsorptionskörper 20 besteht bevorzugt aus einem vibroakustischem Metamaterial, wobei die Ausnehmungen 21 und 27 Zellen des Metamaterials bilden, welche die mechanischen Resonatoren 24 und 30 aufweisen. Die Variante der Federvorrichtung 9 kann insbesondere die Federvorrichtung der Radaufhängung ersetzen.
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Aus 5 ist in Explosionsdarstellung eine Verbindungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform in Form eines Aggregatträgers 31 mit zwei Gummilagern 32 und 33 ersichtlich, die jeweils ein Innenteil 34 und ein dieses umringendes Außenteil 35 aufweisen. Zwischen dem Innenteil 34 und dem Außenteil 35 jedes Gummilagers ist jeweils ein Elastomerkörper 36 angeordnet, der in Einzeldarstellung aus 6 ersichtlich ist. Der Elastomerkörper 36 weist an seinen Stirnseiten stabförmige Vorsprünge 37 aus Elastomer auf, welche schwingungsfähig sind und Resonatoren bilden. Der Elastomerkörper 36 bildet somit einen Resonanzabsorptionskörper.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radaufhängung
- 2
- Radträger
- 3
- Fahrwerklenker
- 4
- Fahrzeugaufbau
- 5
- Fahrschemel
- 6
- Fahrzeugrad
- 7
- Raddrehachse
- 8
- Dämpfer
- 9
- Federvorrichtung / Verbindungsvorrichtung
- 10
- axiale Richtung
- 11
- Schraubenfeder / Bauteil
- 12
- Zylinder des Dämpfers
- 13
- Kolbenstange des Dämpfers
- 14
- Federteller
- 15
- Federwindung der Schraubenfeder
- 16
- Federwindung der Schraubenfeder
- 17
- Federwindung der Schraubenfeder
- 18
- Federwindung der Schraubenfeder
- 19
- Längsmittelachse
- 20
- Resonanzabsorptionskörper
- 21
- Ausnehmung / Loch im Resonanzabsorptionskörper
- 22
- Masseelement
- 23
- Verbindungsglied
- 24
- mechanischer Resonator
- 25
- Vertiefung
- 26
- Ende der Schraubenfeder / des Bauteils
- 27
- Ausnehmung / Loch im Resonanzabsorptionskörper
- 28
- Masseelement
- 29
- Verbindungsglied
- 30
- mechanischer Resonator
- 31
- Aggregatträger / Verbindungsvorrichtung
- 32
- Gummilager
- 33
- Gummilager
- 34
- Innenteil
- 35
- Außenhülse
- 36
- Elastomerkörper
- 37
- Vorsprung
