DE10205399C1

DE10205399C1 - Vorrichtung zur Schwingungsreduktion eines Motors oder Generators

Info

Publication number: DE10205399C1
Application number: DE2002105399
Authority: DE
Inventors: Datong Wu; Hans-Werner Zimmermann; Andreas Schall
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-02-09
Filing date: 2002-02-09
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2022-02-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schwingungsreduktion eines Motors oder Generators, dessen Gehäuse mittels einer Aufhängung schwingungsgedämpft aufgehängt ist und dem ein Feder-Masse-System als passiver Gegenschwinger zugeordnet ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass in den passiven Gegenschwinger ein Dämpfungselement mit kleiner Dämpfungskonstante integriert ist und eine Ringmasse das Gehäuse umschließt und dem Gehäuse zugekehrt mit Kühlrippen versehen ist. Damit wird die Resonanzspitze des Gegenschwingers entschärft und gleichzeitig eine Kühlung des Motors oder Generators erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schwingungsreduktion eines Motors oder Generators, dessen Gehäuse mittels einer Aufhängung schwingungsge dämpft aufgehängt ist und dem ein Feder-Masse-System als passives Gegen schwinger zugeordnet ist.

Stand der Technik

Bei derartig aufgehängten Gehäusen von Motoren oder Generatoren bedingt die Betriebsfrequenz mehr oder weniger große Schwingungen des Gehäuses, die mit einem passiven oder aktiven Gegenschwinger reduziert werden können. Dabei ist der passive Gegenschwinger aus einem Feder-Masse-System bei nahezu kon stanter Betriebsfrequenz besonders geeignet, wie z. B. bei einer netzgekoppelten Wärmekopplungsanlage und dem eingesetzten Stromgenerator festzustellen ist.

Bei einem passiven Gegenschwinger wird die Resonanzfrequenz durch das Masse- Federverhältnis eingestellt. Wenn die Netzfrequenz bei 50 Hz um 1 Hz schwankt, muss der Gegenschwinger in der Lage sein, die Amplitude der Gehäuseschwingung relativ gleich zu halten und die Rückwirkung dieser Frequenzschwankung auf einem stabilen Systembetrieb zu unterdrücken.

Beim aktiven Gegenschwinger wird dagegen die Bewegung des Gegenschwingers mit einem aktiven Gegenelement, z. B. einer elektromagnetischen Spule, phasengerecht gegengesteuert.

Eine Vorrichtung zur Schwingungsreduktion einer Hubkolbenbrennkraftmaschine geht aus der DE 32 34 980 A1 hervor, bei der dem Hubkolbensystem der Hubkolbenbrennkraftmaschine ein Feder-Masse-System als passiver Gegenschwinger zugeordnet ist. Das Feder-Masse-System ist ferner mit einem Dämpfungselement versehen. Die Masse des passiven Gegenschwingers ist dabei ringförmig um den in das Kurbelgehäuse ragenden Teil des Zylinders der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet.

Eine weitere Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung ist aus der DE 196 02 915 A1 bekannt, wobei zur Schwingungsdämpfung zwischen einem Kühler und den mit dem Kühler verbundenen Komponenten eine Feder zur elastischen Abstützung des Kühlers angebracht ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, dass die Resonanzspitze des Gegenschwingers entschärft ist und der Gegenschwinger zusätzlich zur Kühlung des Motors oder Generators beiträgt.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass in den passiven Gegenschwinger ein Dämpfungselement mit kleiner Dämpfungskonstante integriert ist, und die Ringmasse das Gehäuse umschließt und dem Gehäuse zugekehrt mit Kühlrippen versehen ist.

Mit dem zusätzlichen Dämpfungselement im Gegenschwinger wird die Reso nanzspitze gedämpft, so dass es bei kleiner Frequenzänderung zu keiner großen Änderung der Gehäuseschwingung mehr führt. Da eine zu starke Dämpfung den Effekt des Gegenschwingers reduziert, bevorzugt man ein Dämpfungselement mit kleiner Dämpfungskonstante.

Die Kühlrippen auf der Innenseite der Ringmasse verursachen bei der oszillie renden Bewegung der Masse des Gegenschwingers eine Luftbewegung um das Gehäuse, so dass dieses ohne zusätzlichen Aufwand gekühlt wird. Die Kühl rippen lassen sich dabei so gestalten, dass eine Luftbewegung in einer Richtung entsteht. Diese Kühlung wirkt sich sehr positiv auf dem Wirkungsgrad des Mo tors oder Generators und auf dessen Lebensdauer aus.

Durch diese Ausbildung des passiven Gegenschwingers wird bei der Resonanz frequenz die Dämpfung wirksam, so dass dieser nicht mehr so empfindlich ge genüber Änderungen der Betriebsfrequenz reagiert. Die Amplitude und der Pha senwinkel des Gegenschwingers ändern sich auch nicht mehr so stark wie bei einem ungedämpften Gegenschwinger.

Die Kühlrippen können dabei als Ringstege ausgebildet sein und in axialer Richtung des Gehäuses in mehreren, beabstandeten Lagen angeordnet sein, wo bei diese Ringstege auch in Richtung einer Stirnseite des Gehäuses hin gewölbt sein können, um die Luftbewegung bei oszillierender Bewegung in dieser Rich tung zu reduzieren und in der Gegenrichtung zu verstärken.

Damit die Kühlrippen die Bewegungen des Gegenschwingers nicht beeinträch tigen, sieht eine Ausgestaltung vor, dass die Ringstege mit ihren freien Enden auf einer Innenkontur liegen, die bis auf einen kleinen Spalt an die Außenkontur des Gehäuses angepasst ist.

Die Verbindung des Gegenschwingers mit dem Gehäuse des Motors oder Gene rators ist so gelöst, dass der Gegenschwinger zwischen Lagerelementen angeordnet ist, die im Bereich der axialen Stirnseiten am Gehäuse angebracht sind.

Die Auslegung des Gegenschwingers mit dem Dämpfungselement kann so vor genommen werden, dass die Dämpfungskonstante des Dämpfungselementes so gewählt ist, dass die relative Amplitude des Gehäuses bei kleinen Änderungen der Ressonanzfrequenz des Motors oder Generators nahezu konstant ist.

Zeichnung

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gehäuses eines Motors oder Generators mit Aufhängung und passivem Gegenschwinger,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Ringmasse des Gegenschwingers und

Fig. 3 eine Charakteristik, die den Einfluss des Gegenschwingers auf die frequenzabhängige relative Schwingungsamplitude des Gehäuses erkennen lässt.

Ausführungsbeispiel

In Fig. 1 ist ein Gehäuse 10 eines Motors oder Generators, der mit einer Betriebsfrequenz f betrieben wird, schwingungsgedämpft aufgehängt, wie ein am Gehäuse 10 abgestütztes Federelement 11 und ein Dämpfungselement 12 zeigen. Damit ist auch die Schwingungsrichtung des Gehäuses 10 (in der Zeich nung von oben nach unten und von unten nach oben) festgelegt. Im Bereich der axialen Stirnseiten des Gehäuses 10 sind Lagerelemente 13 und 14 am Gehäuse 10 angebracht, zwischen denen der passive Gegenschwinger angeordnet und daran befestigt ist und sich abstützt. Als wesentliches Element weist dieser passive Gegenschwinger eine ringscheibenförmige Masse 15 auf, die das Ge häuse 10 umschließt. Federelemente 17 und Dämpfungselemente 18 stützen die Masse 15 symmetrisch an den Lagerelementen 13 und 14 ab, so dass es über den gesamten Umfang gleichförmige Schwingungsbewegungen ausführen kann.

Das Dämpfungselement 18 nach Fig. 1 ist vorzugsweise aus weichem Gummi- oder Siliconwerkstoff hergestellt und hat eine Dämpfungskonstante c = 0,05.

Im Bereich der zentrischen Bohrung der Ringmasse 15 sind in Fig. 2 Kühlrippen 16 befestigt oder einstückig angeformt, die als Ringstege abstehen und in mehreren Lagen beabstandet vorgesehen sind. Die freien Enden der Ringstege bilden eine runde Innenkontur, die bis auf einen kleinen Spalt an die Außen kontur des Gehäuses 10 angepasst ist. Damit ist sichergestellt, dass die Ringstege die Schwingungsbewegungen des Gegenschwingers nicht beeinträch tigen.

Die Ringstege als Kühlrippen 16 können auch nach einer Stirnseite des Ge häuses 10 hin gewölbt sein, um die Luftbewegung, die durch die Schwingungs bewegungen der Masse 15 entsteht, in eine Richtung auszurichten, d. h. zu unterstützen bzw. in der Gegenrichtung zu schwächen.

In der Charakteristik der Fig. 3 ist die Wirkung des Dämpfungselementes 18 im Gegenschwinger zu erkennen. Dabei ist in der Abszisse das Verhältnis von Be triebsfrequenz f zur Resonanzfrequenz fo angegeben, während in der Ordinate die relative Amplitude Ar der Schwingung aufgetragen ist. Bei einer relativen kleinen Dämpfungskonstante von c = 0,01 ergibt sich bei kleiner Frequenzab weichung immer noch eine relativ große Amplitude (gestrichelte Kurve) während mit einer Dämpfungskonstanten c = 0,05 schon erreicht werden kann, dass bei Frequenzschwankungen eine annähernd konstante, kleine Schwingungsamplitu de erreicht wird, wie die ausgezogene Kurve der Fig. 3 zeigt.

Claims

1. Vorrichtung zur Schwingungsreduktion eines Motors oder Generators, dessen Gehäuse mittels einer Aufhängung schwingungsgedämpft aufgehängt ist und dem ein Feder-Masse-System als passiver Gegenschwinger zugeordnet ist, wobei in den passiven Gegenschwinger ein Dämpfungselement integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (18) eine kleine Dämpfungskonstante aufweist und die Masse (15) des passiven Gegenschwingers das Gehäuse (10) umschließt und dem Gehäuse (10) zugekehrt mit Kühlrippen (16) versehen ist, so dass durch die Bewegung der Masse (15) eine Luftbewegung zur Kühlung des Gehäuses (10) erzeugt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (18) aus weichem Gummi- oder Siliconwerk stoff besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse (15) ringscheibenförmig ausgebildet ist und in der zen trischen Bohrung befestigte, vorzugsweise angeformte Kühlrippen (16) aufweist, die gegen das Gehäuse (10) gerichtet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (16) als Ringstege ausgebildet und in axialer Richtung des Gehäuses (10) in mehreren, beabstandeten Lagen angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringstege mit ihren freien Enden auf einer Innenkontur liegen, die bis auf einen kleinen Spalt an die Außenkontur des Gehäuses (10) ange passt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenschwinger zwischen Lagerelementen (13, 14) angeordnet ist, die im Bereich der axialen Stirnseiten am Gehäuse (10) angebracht sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringstege in Richtung einer axialen Stirnseite des Gehäuses (10) hin gewölbt sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungskonstante (z. B. c = 0,05) des Dämpfungselementes (18) so gewählt ist, dass die relative Amplitude (Ar) des Gehäuses (10) bei kleinen Änderungen der Resonanzfrequenz (fo) des Motors oder Gene rators nahezu konstant ist.