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Die
Erfindung betrifft einen aktuatorbestückten Feder-Dämpfungsmechanismus
zur Dämpfung von
mechanischen Schwingungen gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Üblicherweise
beinhaltet ein passiver Feder-Dämpfungsmechanismus
eine Tragfeder zur Aufnahme statischer und dynamischer Lasten sowie ein
Dämpfungselement
zur Dämpfung
von in den Feder-Dämpfungsmechanismus
hineingetragenen störenden
Schwingungen. Ein aktiver Feder-Dämpfungsmechanismus ist grundsätzlich ebenso
aufgebaut, jedoch sind dessen Steifigkeiten oder Dämpfungseigenschaften
steuerbar.
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Teilweise
sind die genannten Dämpfungs- und
Federungseigenschaften in nur einem Bauteil vorhanden, wie dies
bei Gummi-Metall-Motorlagern oder einem Hydrolager der Fall ist.
Bei einem Gummi-Metall-Lager übernimmt
das Elastomer die Tragfunktion und stellt darüber hinaus Dämpfungseigenschaften
bereit. Das oder die Metallbauteile eines solchen Gummi-Metall-Lagers
dienen lediglich der mechanischen Ankopplung dieses Lagers an ein
zu lagerndes und ein schwingungsfest angeordnetes Bauteil.
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Bei
einem Hydrolager übernimmt
dessen Gummistruktur bekanntlich die Tragfunktion und einen Teil
der Dämpfung,
während
ein in speziellen Dämpfungskanälen geführtes Fluid
bei einer Bewegung des von dem Lager getragenen Bauteils die dadurch
entstehenden Schwingungen zusätzlich dämpft. So
sind zum Beispiel auch passive Motorlagerungen als Gummi-Metall-Lager
aufgebaut, wobei gewünschte
Dämpfungsmaxima
teilweise durch Fluide erreicht werden, welche in das Lager integriert sind.
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Die
Nachteile solcher konventionellen Fahrzeuglager sind eine erhöhte Steifigkeit
bei hohen Anregungsfrequenzen sowie Setzerscheinungen des Lagers,
wie sie beispielsweise bei Gummi-Lagern durch Kriechprozesse infolge
der Eigenschaften der verwendeten Elastomere auftreten. Häufig werden die
Lagersysteme zudem an einem Metallausleger fixiert, wodurch zusätzliche
Bauelemente notwendig werden.
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Ein
alternatives Konzept zur Übernahme
der Federfunktion ist die Verwendung von Faser-Verbund-Kunststoffen (FVK). Bei diesem
Konzept werden Federelemente genutzt, die nach verschiedenen Techniken
herstellbar sind. Ein solches Herstellverfahren ist ein Legeverfahren,
bei dem lange Faser-Rovings mit einem Kunstharz getränkt und
diese Mischung anschließend
in einer Form ausgehärtet wird.
Zudem sind Wickelverfahren bekannt, bei denen Kohlenstoff- oder
Glas-Langfasern auf Formkörpern
aufgewickelt, mit Kunstharz getränkt
sowie anschließend
ausgehärtet
werden.
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Die
Vorteile solcher FVK liegen insbesondere darin, dass Setzerscheinungen
oder dynamische Verhärtungen
wie bei der Nutzung von Gummi nicht auftreten, und dass bei vergleichbaren
mechanischen Eigenschaften leichtere Bauteile oder Produkte herstellbar
sind. Nachteilig an diesen Herstellverfahren sind unter anderem
die vergleichsweise hohen Kosten sowie niedrige Dämpfungswerte
der FVK-Strukturen. Zudem lassen sich zusätzliche Dämpfungselemente schwierig integrieren.
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Darüber hinaus
ist die entweder durch die Materialeigenschaften oder durch ein
in Kanälen
geführtes
Fluid bereitgestellte Dämpfung
bei passiven Lagern lediglich voreingestellt und somit nur für einen bestimmten
dynamischen Bereich optimal ausgelegt. Bei aktiv schaltbar ausgebildeten
Lagern sind diese zwar in mehreren Bereichen auf unterschiedliche
dynamischen Verhältnisse
einstellbar, aber eben nur in diskreten Stufen. Weiterhin ist bei
solchen Lagern eine vollkommene Funktionstrennung einzelner Bauteile
in die Funktionen Federsteifigkeit und Dämpfung nicht möglich. Daraus
resultiert auch, dass kein völlig ungedämpftes Lager
erreichbar ist, jedenfalls nicht in praktisch relevanten Bereichen.
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Zurückkommend
auf die bei konventionellen Fahrzeuglagern erhöhten Steifigkeiten bei hohen Schwingungsanregungsfrequenzen
und geringen Anregungsamplituden (Harshness-Problematik) sind die heutigen Komfortansprüche an moderne
Fahrzeuge von besonderer Bedeutung, und dies insbesondere bei mit
hochdynamischen Schwingungsanregungen belasteten Motorlagern. Selbst
unter Verwendung von Blatt- oder Ringfedern aus faserverstärktem Kunststoff
oder aus Metall ist eine ausreichende schwingungstechnische Entkopplung
von Motor und Chassis bei höherfrequenten
Anregungen in der Regel nicht möglich.
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Für die Erfindung
besteht demnach die Aufgabe, einen Feder-Dämpfungsmechanismus bereitzustellen,
bei dem eine Funktionstrennung von Federsteifigkeit und Dämpfung möglich ist,
bei dem eine Dämpfungsregelung
frei und stufenlos erfolgen kann, bei dem bei hohen Anregungsfrequenzen
keine Verhärtung
hinsichtlich der Dämpfungseigenschaften auftritt,
also z.B. bei einem Kfz-Motorlager keine Komfortverschlechterung
eintritt, und bei dem die Dämpfungskraft
variabel einstellbar ist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs, während vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
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Demnach
wird ein aktuatorbestückter
Feder-Dämpfungsmechanismus
zur Dämpfung
von mechanischen Schwingungen vorgeschlagen, mit wenigstens einem
Tragfederelement und mindestens einem Dämpfungselement, die zwischen
einer schwingungssteifen Struktur und einem schwingbar gelagerten
Bauteil angeordnet sind. Bei diesem Feder-Dämpfungsmechanismus ist zudem
vorgesehen, dass das Tragfederelement in der Hauptdämpfungsrichtung
des Feder-Dämpfungsmechanismus über keine
wesentlichen Dämpfungseigenschaften
verfügt,
dass das Dämpfungselement
als ein in Hauptdämpfungsrichtung
wirkender Reibungsdämpfer
beziehungsweise Gas- oder Flüssigkeitsdämpfer (Dämpfer) ausgebildet
ist, dass der Feder-Dämpfungsmechanismus
mindestens ein lasttragendes elastomeres Dämpfungselement aufweist, welches in
mindestens einer zur Hauptdämpfungsrichtung senkrechten
Richtung schwingungsdämpfend
wirkt, und dass der Feder-Dämpfungsmechanismus über wenigstens
ein Stellmittel verfügt,
mit dem die Federwirkung des Feder-Dämpfungsmechanismus aktiv beeinflussbar
ist.
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Der
erfindungsgemäße Feder-Dämpfungsmechanismus
erlaubt daher einerseits die Aufnahme von statischen sowie dynamischen
Lasten mit einer aktiv und gegebenenfalls kontinuierlich verstellbaren Federwirkung,
und andererseits eine Dämpfung
von in den Feder-Dämpfungsmechanismus
eingetragenen Schwingungen. Dadurch stellt sich ein verbesserter
Federungskomfort ein.
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Das
die Federwirkung beeinflussende wenigstens eine Stellmittel kann
dabei in Abhängigkeit von
den an den Feder-Dämpfungsmechanismus
gestellten Anforderungen mit dem Tragfederelement mechanisch in
Reihe geschaltet oder parallel zu diesem angeordnet sein.
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Bei
der erwähnten
Reihenschaltung des Stellmittels mit dem Tragfederelement ist das
Stellmittel derart ausgelegt, dass dieses eine höhere, vorzugsweise wesentlich
höhere
Steifigkeit aufweist, als das Tragfederelement. Durch diese Eigenschaftenkombination übernimmt
die Tragfeder die statische Einfederung durch die auf den Feder-Dämpfungsmechanismus
wirkenden Last, während
von der Last in den Feder-Dämpfungsmechanismus
eingetragene höherfrequente
Schwingungen durch eine Betätigung
der Stellmittel hinsichtlich störender
Schwingungsamplituden kompensiert werden. Dabei ermöglicht eine
zur Phasenlage der Anregungsschwingung abgestimmte und vorzugsweise
phasenversetzte Betätigungsansteuerung
der Stellmittel, dass die störenden
Schwingungsamplituden eliminiert werden.
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Sofern
das wenigstens eine Stellmittel parallel zum Tragfederelement angeordnet
ist, verfügt
dieses jedoch vorzugsweise über
eine vergleichbare oder geringere Steifigkeit als das Tragfederelement. Bei
dieser Anordnung übernimmt
die Tragfeder auch hier die auf den Feder-Dämpfungsmechanismus wirkende
statische Last im Sinne einer Einfederung. Zur Beseitigung störender höherfrequenten
Schwingungen beziehungsweise Schwingungsamplituden werden zur Phasenlage
dieser Schwingung zugeordnete positive oder negative Biegemomente
von den Stellmitteln erzeugt und in dem Tragfederelement eingebracht.
Dadurch wir der Arbeitspunkt und/oder die Steifigkeit des Tragfederelements
geeignet verändert,
so dass auch hierdurch störende
Schwingungsamplituden beseitigbar sind.
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Sinnvoll
kann bei bestimmten Anforderungsprofilen auch eine Kombination von
parallel und in Reihe zu dem Tragfederelement angeordneten Stellelementen
sein.
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Bei
den vorgenannten Ausführungsformen ist
es sinnvoll, wenn das wenigstens eine Stellmittel und das Tragfederelement
so angeordnet sind, dass deren Betätigung- und/oder Bewegungsrichtung
der Hauptdämpfungsrichtung
entspricht.
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Die
Stellmittel selbst sind vorzugsweise als einzelne, an sich bekannte
Piezo-Elemente oder als Stapel von vielen in Reihe hintereinander
angeordneten Piezo-Elementen ausgebildet, die sich beim Anlegen
einer elektrischen Spannung lateral ausdehnen oder zusammenziehen.
Deren Nutzung führt
zu einer sehr kompakten Bauweise des erfindungsgemäß ausgebildeten
Feder-Dämpfermechanismus.
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Die
Piezo-Elemente werden von einem Steuergerät über Steuerungsleitungen auf
der Grundlage von Informationen von wenigstens einem Schwingungssensor
und nach vorgegebenen Steuerungs- und/oder Regelungsprogrammen betätigt.
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Nicht
ausgeschlossen ist jedoch die Nutzung von anderen Stellmitteln,
wie beispielsweise schnell reagierende hydraulisch oder pneumatisch
betätigbare
Kolben-Zylinder-Anordnungen oder von schnellen Stellmotoren.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Feder-Dämpfungsmechanismus
kann die Reihenschaltung von Tragfederelement und Stellmittel so
ausgeführt
sein, dass das Stellmittel, also beispielsweise ein Stapel von piezoelektrisch
wirksamen Bauteilen, zwischen dem Tragfederelement und dem die Last
in den Feder-Dämpfungsmechanismus
einleitenden elastomeren Dämpfungselement
angeordnet ist.
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Darüber hinaus
ist die Anordnung der Stellmittel an jeder Bauform von Tragfederelement
möglich.
So können
die Stellmittel beispielsweise an einer als Blattfeder, Tellerfeder
oder Ringfeder ausgebildeten Tragfeder angeordnet sein.
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Bei
der Anordnung der Stellmittel an einer Ringfeder kann zudem vorgesehen
sein, dass die Stellmittel im Innenraum der Ringfeder derart angeordnet
sind, dass die axialen Enden der Stellmittel unter Freihaltung jeweils
eines Ringbogenabschnittes der Ringfeder an derselben angreifen.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist der Feder-Dämpfungsmechanismus
dagegen so aufgebaut, dass jeweils wenigstens eines der Stellmittel
in jeweils einem der Quadranten der Ringfeder an derselben angeordnet
ist. Dabei können
die Stellmittel auf der Ober- und/oder Unterseite beziehungsweise
Innenseite und/oder Außenseite
der Ringfeder befestigt sein.
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Hinsichtlich
des in den Feder-Dämpfungsmechanismus
integrierten Reibungsdämpfers
ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass dieser bezüglich
seiner Reibkräfte und
Dämpfungseigenschaften
elektrisch schalt- und/oder regelbar ausgebildet ist. Durch diesen
Aufbau wird eine einwandfreie und für alle praktischen Zwecke ausreichende
Funktionstrennung sowie eine schnell steuerbare und variabel in
ihrer Dämpfungsstärke einstellbare
Dämpfung
erreicht. Diese Steuerbarkeit umfasst auch die mechanische Blockade
des Feder-Dämpfungsmechanismus.
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Die
Steuerung- und/oder Regelung der Dämpfung dieses Feder-Dämpfungsmechanismus kann
beispielsweise bei zwei flächigen
Metall-Reibelementen durch einwirkende Magnetkräfte erfolgen. Es ist aber auch
denkbar, dass die genannten Reibpartner durch Piezoelemente, Linearmotoren,
hydraulische oder pneumatische Aktuatoren gegeneinander gepresst
werden. Hierbei besteht der große Vorteil,
dass die Dämpfung
des erfindungsgemäßen Feder-Dämpfungsmechanismus
stufenlos auch während
einer Schwingungsbewegung durchführbar
ist, so dass sehr schnell und gezielt störende Teile eine Schwingung
herausgedämpft
werden können.
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In
diesem Zusammenhang ist es sehr zweckmäßig, wenn die Steuerung und
Reglung des Reibungsdämpfers
hinsichtlich der Reibkräfte
und Dämpfungseigenschaften
elektrisch steuerbar ausgebildet ist. Dazu ist der elektrisch wirksame
Teil des Feder-Dämpfungsmechanismus über Steuerungsleitungen
mit einem Steuerungs- und Regelungsgerät verbunden, welches aufgrund
von Sensorinformationen sowie mit Hilfe abgespeicherter Steuerungs-
und Regelungsanweisungen die Dämpfungseigenschaften
des Feder-Dämpfungsmechanismus
steuert und regelt.
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Darüber hinaus
wird es hinsichtlich des Bauteilgewichts als vorteilhaft gelten,
wenn das Tragfederelement als biegsame Blattfeder aus einem faserverstärkten Kunststoff
(FVK) oder aus einem Metall besteht. Die Vorteile solcher FVK liegen
insbesondere darin, dass Setzerscheinungen oder dynamische Verhärtungen
vermieden werden und dass Leichtbau ermöglicht ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist das Tragfederelement
als Ringfeder, vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff oder Metall
ausgebildet. Neben den bereits genannten Vorteilen ergibt sich hier
zusätzlich
ein sehr geringer Bauraum bei wählbarer
Tragfähigkeit.
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Ein
besonders einfach gestalteter Aufbau des erfindungsgemäßen Feder-Dämpfungsmechanismus
lässt sich
dadurch erreichen, dass das Tragfederelement mit dem einen Ende
seiner Längserstrechung
oder radialen Ausdehnung an einer schwingungssteifen Struktur und
mit seinem anderen axialen oder radialen Ende das genannte wenigstens
ein elastomeres Dämpfungselement
trägt,
wobei letzteres über
ein gesondertes oder mit dem Elastomer zu einem Bauteil verbundenes
Befestigungselement mit dem zu lagernden Gegenstand verbindbar ist.
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Der
hier vorgestellte Feder-Dämpfungsmechanismus
wird zweckdienlich mit einer schwingungssteifen Struktur verbunden,
die beispielsweise als Chassis einer Maschine oder als Fahrzeugkarosserie
ausgebildet ist, und trägt über das
genannte wenigstens eine elastomere Dämpfungselement und das erwähnten Verbindungselement
vorzugsweise ein Antriebsaggregat wie ein Antriebsmotor oder ein Getriebe
eines Kraftfahrzeuges, eine Abgasanlage, ein Lenkungs- oder ein
Fahrzeugfahrwerksbestandteil.
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Zur
Begrenzung der Auslenkbewegung des Reibungsdämpfers kann in dem Feder-Dämpfungsmechanismus ein mit
einer schwingungssteifen Struktur verbundener mechanischer Anschlag
vorgesehen sein, gegen den zumindest ein Dämpferkörper anlegbar ist.
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In
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein,
dass das Tragfederelement als ein die schwingende Masse abstützender Kragarm,
beispielsweise in Form eines Karosserie-Kragarms, ausgebildet ist,
oder dass ein solcher Kragarm das Tragfederelement trägt, wobei
dieser insbesondere zur Lagerung eines Kraftfahrzeug-Motors dienen
kann.
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Eine
andere Ausgestaltung der Erfindung betrifft das Tragfederelement
dahingehend, dass dieses als Deckel eines den Reibungsdämpfer beziehungsweise
einen Gas- oder Flüssigkeitsdämpfer umschließenden Lagergehäuses ausgebildet
ist. Hierdurch erhält
man eine hohe Integration und ein kompakte Bauweise.
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Hinsichtlich
des elastomeren Dämpfungselements
wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn dieses mit einer
hohen Steifigkeit in der Hauptdämpfungsrichtung
sowie mit einer geringen Steifigkeit senkrecht zur Hauptdämpfungsrichtung
ausgebildet und/oder ausgerichtet ist.
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Dagegen
sollten die schwingungsdämpfend gegeneinander
wirkenden Dämpferkörper des
Reibungsdämpfers
beziehungsweise des Gas- oder Flüssigkeitsdämpfer über zumindest
ein Lager mit hoher axialer Steifigkeit mit wenigstens einem Tragfederelement
beziehungs weise mit einer schwingungssteifen Struktur oder einem
biegesteifen Träger verbunden
sein.
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Eine
andere Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Lager mit der hohen axialen Steifigkeit jeweils mit einer Blattfeder
verbunden sind, deren Enden zwischen zwei schwingungssteifen Strukturen
befestigt sind. Bei einem solchen Feder-Dämpfungsmechanismus
kann darüber
hinaus vorgesehen sein, dass die Blattfedern mechanisch vorgespannt
sind und/oder dass die beiden schwingungssteifen Strukturen als
biegesteife Träger ausgebildet
sind, die ihrerseits an einem Maschinenchassis oder einer Fahrzeugkarosserie
befestigt sind.
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Ein
anderer erfindungsgemäß ausgebildeter Feder-Dämpfungsmechanismus
kennzeichnet sich dadurch aus, dass der Reibungsdämpfer in
einem Ringraum einer Feder eingeschlossen ist, wobei diese Feder
eine Ringfeder ist oder aus zwei zueinander geometrisch konjugiert
ausgebildeten und miteinander verbundenen Ringfedern aufgebaut ist.
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Bei
einem solchen Feder-Dämpfungsmechanismus
kann zudem vorgesehen sein, dass das Tragfederelement, die Blattfedern,
die Ringfeder und/oder die geometrisch konjugiert ausgebildeten
Federn mit ihrem einen Ende über
jeweils ein erstes elastomeres Dämpfungselement
mit wenigstens einer schwingungssteifen Struktur, sowie mit ihrem
anderen Ende über
ein zweites elastomeres Dämpfungselement
mit dem zu lagernden Bauteil verbunden sind.
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Eine
andere technische Ausbildung des erfindungsgemäßen Feder-Dämpfungsmechanismus besteht
darin, dass der Reibungsdämpfer
beziehungsweise der Gas- oder Flüssigkeitsdämpfer derart
zu dem ihm zugeordneten Tragfederelement ausgerichtet ist, dass
dessen einer Dämpferkörper über ein
Lager mit hoher axialer Steifigkeit mit einem Tragfederelement und
mit dem anderen Dämpferkörper über ein
weiteres Lager mit hoher axialer Steifigkeit an der gleichen schwingungssteifen
Struktur angelenkt ist, an der auch das Tragfederelement befestigt ist.
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Bei
einem solchen sehr klein bauenden Feder-Dämpfungsmechanismus ist der
Reibungsdämpfer
beziehungsweise Gas- oder Flüssigkeitsdämpfer vorzugsweise
unter einem Winkel von 15° bis
75° sowie äußerst vorzugsweise
unter einem Winkel von 30° bis
60° zwischen
dem Tragfederelement und der schwingungssteifen Struktur ausgerichtet.
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Eine
andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei einem Feder-Dämpfungsmechanismus
der steuerbare Reibungsdämpfer
im Ringraum einer Feder angeordnet ist, dass sich die Feder einenends
ebenso wie der eine Dämpferkörper des
Dämpfers
auf einer biegsamen Blattfeder abstützt, die an der schwingungssteifen
Struktur befestigt ist. Darüber
hinaus stützen
sich die Feder anderenends sowie der andere Reibkörper des
Dämpfers an
einem biegesteifen Verbindungselement ab, wobei letzteres über das
genannte Elastomerbauteil und ein Befestigungselement mit dem zu
lagernden Bauteil verbindbar ist.
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Zur
Verbesserung der Funktionsfähigkeit
des Feder-Dämpfungsmechanismus
sowie zum Ausgleich eines Versatzes bei der Betätigungsauslenkung einer Blatt-
oder Ringfeder ist erfindungsgemäß darüber hinaus
vorgesehen, dass die Verbindungsstelle zwischen den Dämpferkörpern des
Reibungsdämpfers
beziehungsweise des Gas- oder Flüssigkeitsdämpfers zu
den Lagern mit hoher axialer Steifigkeit gelenkig ausgebildet sind.
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In
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Reibungsdämpfer
als Linearlager mit elektrisch einstellbaren Reibwiderstand ausgebildet
ist, bei dem zwei in der Hauptdämpfungsrichtung
geradlinig aneinander abgleitende Reibpartner durch die Einwirkung
von normal zur Gleitfläche
wirkenden Kräften
aufeinander reiben. Dabei werden die Reibkräfte des steuerbaren elektrischen
Reibungsdämpfers
durch ein elektromagnetisches Feld aufgebracht werden, welches die
Reibpartner der Dämpferkörper gegeneinander
verspannt. Dazu kann der elektrisch steuerbare Reibungsdämpfer eine
elektrische Spule umfassen, in deren hohlzylindrischen Innenraum
der andere Dämpferkörper axial
verschiebbar angeordnet ist. Die Betätigungskraft auf die Reibpartner
kann aber auch durch andere elektrische, hydraulische oder pneumatische
Aktuatoren aufgebracht werden.
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Durch
eine solche Ausbildung mit einer entsprechend ausgelegten Steuerung
lässt sich
in idealer Weise jegliche Dämpfungscharakteristik
bekannter Dämpfungsmaterialien
und Dämpfungsprinzipien simulieren.
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Zudem
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Dämpferkörper vorzugsweise als dünne und biegsame
sowie einen Axialversatzausgleich zulassende Stahlfedern ausgebildet
sind, die gegeneinander gerichtete Reibbeläge aufweisen.
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In
der Ausführungsform
eines Motorlagers eines Kraftfahrzeuges ist der erfindungsgemäße Feder-Dämpfungsmechanismus
so ausgebildet, dass dieser über
einen als Kragarm ausgebildeten biegesteifen Träger verfügt, wobei der Kragarm mittels
Befestigungselemente mit einer schwingungssteifen Struktur des Kraftfahrzeuges
wie beispielsweise einen Fahrzeugholm verbindbar ist. Dieser Kragarm trägt an seiner
von der schwingungssteifen Struktur wegweisenden Seite eine biegsame
Feder, an deren oberen freien Ende ein elastomer gelagertes Verbindungselement
befestigt ist. An der Unterseite dieser Blattfeder ist zudem ein
Dämpferkörper befestigt,
der hier als eine einen Reibkörper
tragende biegsame Stahlfeder ausgebildet ist. Diese Stahlfeder ist
mitsamt ihrem Reibkörper
in einen hohlzylindrischen Innenraum eines als elektrische Spule
ausgebildeten zweiten Dämpferkörper axial
verschiebbar angeordnet, wobei diese Spule auf der zur Unterseite
der Blattfeder weisenden Oberseite eines an dem Kragarm ausgebildeten
biegesteifen Auslegers befestigt ist. Darüber hinaus sind an der Blattfeder
Piezo-Elemente befestigt, mit denen sich die Biegesteifigkeit der
Blattfeder wie beschrieben verändern
lässt.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung werden nachfolgend einige Ausführungsformen von erfindungsgemäß ausgebildeten
Feder-Dämpfungsmechanismen
erläutert,
die in der beigefügten
Zeichnung schematisch dargestellt sind. Im einzelnen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung
eines Feder-Dämpfungsmechanismus
mit in Reihe zueinander angeordneter Tragfeder und Stellmittel,
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2 eine schematische Darstellung
eines Feder-Dämpfungsmechanismus
mit parallel zueinander angeordneter Tragfeder und Stellmittel,
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3 einen Feder-Dämpfungsmechanismus
mit einer biegsamen Blattfeder, einem zu dieser Blattfeder in Reihe
angeordneten Stellmittel sowie einem unter einen Winkel zur Hauptbelastungsrichtung angeordneten
Flüssigkeitsdämpfer,
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4 einen Feder-Dämpfungsmechanismus
mit einer FVK-Blattfeder, zwei zu dieser Blattfeder parallel angeordneten
Stellmitteln sowie einem unter einen Winkel zur Hauptbelastungsrichtung
angeordneten elektrisch geregelten Reibungsdämpfer,
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5 einen Feder-Dämpfungsmechanismus
mit einer FVK-Blattfeder, zwei zu dieser Blattfeder parallel angeordneten
Stellmitteln, einem elektrisch geregelten Reibungsdämpfer sowie
einem Anschlag für
diesen Reibungsdämpfer,
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6 einen Feder-Dämpfungsmechanismus
mit als Deckel eines Lagergehäuses
ausgebildeten Blattfedern, parallel zu den Blattfedern angeordneten
Stellmitteln und einem in einem Gehäuse angeordneten elektrischen
Reibungsdämpfer,
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7 einen Feder-Dämpfungsmechanismus
mit einer als Ringfeder ausgebildeten Tragfeder, einem in dem Ring
angeordneten Reibungsdämpfer sowie
zwei in dem Ring angeordneten Piezo-Stellmitteln,
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8 einen Feder-Dämpfungsmechanismus
mit einer als Ringfeder ausgebildeten Tragfeder, einem dazu in Reihe
geschalteten Stellmittel und einem elektrischen Reibungsdämpfer,
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9 einen Feder-Dämpfungsmechanismus
mit einer als Ringfeder ausgebildeten Tragfeder, dazu parallel geschalteten
Stellmitteln und einem elektrischen Reibungsdämpfer,
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10 einen Feder-Dämpfungsmechanismus
mit zwei miteinander verbundenen und konjugiert zueinander geformten
Federn, einem Reibungsdämpfer
und zwei auf die Federn wirkenden Stellmitteln,
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11 einen Feder-Dämpfungsmechanismus
mit einem in einer Schraubenfeder angeordneten Reibungsdämpfer sowie
an einer Tragfeder angeordneten Stellmitteln,
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12 einen in einen Kragarm
integrierten Feder-Dämpfungsmechanismus
mit auf einer biegsamen Blattfeder angeordneten Stellmitteln, und
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13 einen Querschnitt AA
durch den Feder-Dämpfungsmechanismus
gemäß 12.
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Demnach
zeigt 1 einen schematische Ansicht
eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Feder-Dämpfungsmechanismus 1,
der eine aus einer Hauptbelastungsrichtung 42 wirkenden
Masse 51 gegenüber
einer schwingungssteifen Struktur 52 trägt und deren Schwingungen in
Richtung zur schwingungssteifen Struktur 52 dämpft. Dazu
umfasst der Feder-Dämpfungsmechanismus 1 zunächst ein
Tragfederelement 53, welches durch den statischen Lastanteil
der Last 51 ein Stück
eingefedert ist. Parallel zu dem Tragfederelement 53 ist
ein Schwingungsdämpfer 55 zwischen
der Last 51 und der schwingungssteifen Struktur 52 angeordnet,
mit dem wie an sich bekannt ein breites Spektrum von nicht weiterzuleitenden
Schwingungen abdämpfbar
sind.
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Zusätzlich zu
diesem bekannten Aufbau gehört
zu dem Feder-Dämpfungsmechanismus 1 ein Stellmittel 54,
welches in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 zu dem Tragfederelement 54 in
Reihe angeordnet ist, so dass dieses Stellmittel 54 Einfluss auf
die Federungseigenschaft des Feder-Dämpfungsmechanismus 1 hat.
Das Stellmittel 54 ist ganz allgemein gesprochen ein Aktuator
mit einer durch das Federsymbol angedeuteten Federsteifigkeit, dessen
mechanische Wirksamkeit von einem diesem zugeordneten Steuer- oder
Regelgerät
beeinflussbar ist. Vorzugsweise ist dieses Stellmittel 54 als
ein Aktuator ausgebildet, dessen axiale Länge veränderbar ist, wie dies beispielsweise
bei piezoelektrisch wirksamen Bauteilen der Fall ist.
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Bei
der vorliegend gewählten
Reihenschaltung von Stellmittel 54 und Tragfederelement 53 besitzt
das Stellmittel 54 in der Hauptbelastungsrichtung 42 eine
wesentlich höhere
Steifigkeit als das Tragfederelement 53, weshalb diese
weitgehend nur die statische Einfederung übernimmt, während das Stellmittel 54 zum
Eliminieren von höherfrequenten Schwingungen
geeignet und bestimmt ist. Dazu wird das Stellmittel 54 so
aktiviert, dass dieses im Sinne einer Kompensation von störenden höherfrequenten Schwingungsamplituden
mit deren Frequenz, jedoch versetzter Schwingungsphase betätigt wird.
Durch diese Betätigung
des Stellmittels 54 wird in dem Feder-Dämpfungsmechanismus 1 die
störende
Schwingungsamplitude neutralisiert und so im Zusammenwirken mit
dem Schwingungsdämpfer 55 ein
sehr komfortabel wirkender Feder-Dämpfungsmechanismus 1 gebildet.
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In
Abhängigkeit
vom speziellen Anwendungsfall kann der Feder-Dämpfungsmechanismus 2 jedoch
auch so wie in 2 dargestellt
aufgebaut sein. Bei dieser Variante sind das Tragfederelement 53,
der übliche
Schwingungsdämpfer 55 sowie
das Stellmittel 54 parallel zueinander angeordnet. Zudem weist
das Stellmittel 54 eine Steifigkeit in der Hauptbelastungsrichtung 42 auf,
die vergleichbar oder geringer ist als diejenige der Tragfeder 53.
Grundsätzlich übernimmt
auch in diesem Fall die Tragfeder 53 die Einfederung des
Feder-Dämpfungsmechanismus 2 aufgrund
des statischen Anteils der Last 51, während durch eine beschriebene
Betätigung
des Stellmittels 54 höherfrequente
Schwingungsamplituden im Feder-Dämpfungsmechanismus 2 neutralisiert werden.
Dazu werden zur Phasenlage der störenden Schwingung zugehörige positive
oder negative Biegemomente von dem von dem Steuerungs- und Regelungsgerät angesteuerten
Stellmittel in die Tragfeder 53 eingekoppelt, wodurch der
Arbeitspunkt und/oder die Steifigkeit der Tragfeder 53 geeignet verändert und
hierdurch wesentliche Schwingungsanteile der störenden Schwingungen beseitigt
werden.
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3 zeigt in einer konstruktiv
konkreteren Darstellung einen Feder-Dämpfungsmechanismus 14,
der zunächst
aus einem in etwa horizontal ausgerichteten Tragfederelement 3 in
Form einer biegsamen Blattfeder besteht, welche mit einer schwingungssteifen
Struktur 2 fest verbunden ist. Dieses Tragfederelement 3 trägt an seinem
freien Ende in mechanischer Reihenschaltung ein hinsichtlich seines
Aufbaus und seiner Eigenschaften beschriebenes Stellmittel 13,
auf das sich ein Elastomerkörper 5 abstützt. Daran
befestigt ist Befestigungselement 4, welches zur Aufnahme
eines zu lagernden Bauteils dient.
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Der
Elastomerkörper 5 kann
mit dem Befestigungselement 4 zusammen als ein einstückiges Gummi-Metall-Bauteil
ausgebildet sein. Zudem ist der Elastomerkörper 5 so ausgebildet
und/oder ausgerichtet, dass dieser eine hohe Vertikalsteifigkeit und
eine geringe Horizontalsteifigkeit aufweist. Er ist dadurch sehr
gut dazu geeignet, einerseits eine auf den Feder-Dämpfungsmechanismus 14 wirkende mechanische
Last an das Tragfederelement 3 weiterzuleiten. Zudem nimmt
dieser auch störende
Horizontalschwingungen energieumwandelnd auf, so dass diese nicht
weiter in den Feder-Dämpfungsmechanismus 14 eingeleitet
werden.
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Des
weiteren verfügt
dieser Dämpfungsmechanismus 14 über einen
Flüssigkeitsdämpfer 55 in Form
einer Kolben-Zylinder-Anordnung, deren Dämpferkörpern 22, 23 (Zylinder
und Kolben) in einem Winkel von ca. 45° unter Zwischenschaltung von Schwenklager 7, 12 mit
hoher axialer Steifigkeit an der schwingungssteifen Struktur 2 beziehungsweise an
dem Tragfederelement 3 befestigt sind. Durch diese Konstruktion
wird eine besonders kompakte Bauweise erreicht. Zudem lassen sich
durch Betätigung des
beispielsweise als Piezo-Element ausgebildeten Stellmittels 13 in
der beschriebenen Weise störende höherfrequente
Schwingungsamplituden in der Hauptbelastungsrichtung 42 sowie
senkrecht dazu durch den Elastomerkörper 5 schon vor dem
Errechen des Tragfederelementes 3 eliminieren.
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Der
in 4 gezeigte Feder-Dämpfungsmechanismus 21 ist
konstruktiv ebenso platzsparend aufgebaut, wenngleich hier das Befestigungselement 4 direkt über den
Elastomerkörper 5 mit
der hohen Vertikalsteifigkeit und der geringen Horizontalsteifigkeit
abstützt
auf dem Tragfederelement 3 angebracht ist. Darüber hinaus
gehört
zu diesem Feder-Dämpfungsmechanismus 21 ein
elektrisch betätigbarer Reibungsdämpfer 6,
dessen Dämpferkörpern 9, 10 durch
eine steuer- und/oder regelbaren Anpresskraft F mehr oder minder gegeneinander
pressbar sind. Diese Anpresskraft F wird vorzugsweise elektromechanisch
von einer hier nicht dargestellten elektrischen Spule aufgebracht,
die von einem Steuerungs- und Regelungsgerät mit einer elektrischen Spannung versorgt
wird.
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Auch
bei diesem Aufbau sind die Dämpferkörper 9, 10 unter
einem Winkel von ca. 45° über Schwenklager 7, 12 mit
hoher axialer Steifigkeit mit der Schwingungssteifen Struktur 2 beziehungsweise mit
dem Tragfederelement 3 verbunden.
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Von
besonderer Bedeutung bei diesem Feder-Dämpfungsmechanismus 21 ist,
dass an der Ober- und Unterseite des Tragfederelementes 3 im
Sinne einer mechanischen Parallelschaltung die bereits beschriebenen
Stellmittel 56 angeordnet sind. Diese Stellmittel 56 sind
auch hier als sogenannte Piezo-Stacks aufgebaut, bei denen eine
Vielzahl von piezoelektrisch wirksamen Bauteilen derart hintereinander
zusammengefasst und angeordnet sind, dass eine elektrische Ansteuerung
derselben zu einer aufsummierten Veränderung deren axialen Länge führt. Durch
die Anordnung auf der oder den Oberflächen des Tragfederelementes 3 führt eine
Betätigung
der Stellmittel 56 sodann zu einem auf das Tragfederelement 3 wirkenden
Biegemoment, wodurch die Schwingungsdämpfungseigenschaften des Tragfederelementes 3 veränderbar
sind. Dadurch lassen sich mit einer antizyklischen Amplitudensteuerung schädliche höherfrequente
Schwingungsamplituden neutralisieren.
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Wie 5 zeigt, kann ein erfindungsgemäß ausgebildeter
Feder-Dämpfungsmechanismus 22 aber
auch mit einem Reibungsdämpfer 6 ausgestattet
sein, der in etwa im rechten Winkel zu dem unbelasteten Tragfederelement 3 angeordnet
ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der Dämpferkörper 10 des
Reibungsdämpfers 6 in
einem Lager 7 mit hoher axialer Steifigkeit gelagert, welches seinerseits
mit der gleichen schwingungssteifen Struktur 2 verbunden
ist, an der auch das als biegsame Blattfeder ausgebildet Tragfederelement 3 befestigt
ist.
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Darüber hinaus
ist ein mechanischer Anschlag 8 erkennbar, der die Auslenkung
der Dämpferkörper 9, 10 beispielsweise
bei einer Fehlfunktion begrenzt und/oder als Widerlager für sehr hohe
Anpresskräfte
F auf den Dämpferkörper 9 dient.
Zudem befinden sich auf der Ober- und Unterseite des Tragfederelementes 3 die
schon aus 4 und deren
Beschreibung bekannten und in mechanischer Parallelschaltung zu
dem Tragfederelement 3 angeordneten Stellmittel 56,
mit denen sich die Biegesteifigkeit des Tragfederelementes 3 aktiv
und schwingungsamplitudenkompensierend beeinflussen lässt.
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Die
Arbeitsweise dieses Feder-Dämpfungsmechanismus 1 wird
ergänzend
wie folgt beschrieben:
In einer ersten Funktionsweise wird
keine Anpresskraft F auf den Reibungsdämpfer 6 aufgebracht,
so dass die Dämpfungswirkung
des Feder-Dämpfungsmechanismus 22 allein
durch die geringe Dämpfungseigenschaft
der Blattfeder 3, des Elastomerkörpers 5 sowie der
Lager 7, 12 bestimmt wird.
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Sobald
die Anpresskraft F erhöht
wird, reiben die Dämpferkörper 9, 10 beziehungsweise
deren hier nur symbolisch dargestellten Reibbeläge gegeneinander, so dass sich
eine Dämpfungswirkung
einstellt, die über
der vorgenannten Dämpfungswirkung
liegt. Durch eine Regelung der Anpresskraft F lässt sich die Dämpfungswirkung
dieses Feder-Dämpfungsmechanismus 22 beliebig
einstellen. So ist es beispielsweise auch möglich, dass bei einer sehr
hohen Anpresskraft F der Reibungsdämpfer 6 blockiert
und somit der Federweg der Blattfeder 3 auf einen Wert
Null reduziert wird. Mittels einer schnellen Steuerung- und/oder
Regelung der Anpresskraft F kann so auf unterschiedliche Schwingungsfrequenzen
und Schwingungsamplituden sehr schnell und variabel reagiert werden.
Selbstverständlich
ist dafür
eine gesonderte Sensorik notwendig, die beispielsweise den Durchfederweg
des Tragfederelements 3 sensiert und dem Steuerungs- und
Regelungsgerät
mitteilt.
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Eine
weitere Variante eines Feder-Dämpfungsmechanismus 23 ist
in 6 dargestellt, bei
der die mit einem elektrisch betätigbaren
Reibungsdämpfer 6 gelenkig
verbunden Lager 7, 12 hoher axialer Steifigkeit
mit gegebenenfalls vorgespannten Blattfedern 17, 18 verbun den
sind, die mit ihren freien Enden in biegesteifen Trägern 15, 16 eingespannt sind.
Wie aus dieser Darstellung ersichtlich ist, sind die biegesteifen
Träger 15, 16 letztlich
auch mit einer schwingungssteifen Struktur 2 verbunden.
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Darüber hinaus
verfügt
dieser Feder-Dämpfungsmechanismus 23 an
den von dem Reibungsdämpfer 6 abgewandten
Seiten der Blattfedern 17, 18 über jeweils ein Befestigungselement 19, 20,
mit denen eine aus der Hauptbelastungsrichtung 42 auf den
Feder-Dämpfungsmechanismus 23 wirkende Last über das
Befestigungselement 20 auf ein anderes hier nicht gesondert
dargestelltes Bauteil weiterleitbar ist. Vorteilhaft an diesem Aufbau
ist unter anderem, dass die obere Blattfeder 17 und die
untere Blattfeder 18 auch die Funktion eines Deckels zur Abschirmung
des Reibungsdämpfers 6 gegen äußere Einflüsse übernehmen.
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Zur
Beseitigung der vorgenannten höherfrequenten
Schwingungsamplituden, die von dem Reibungsdämpfer 6 nicht gedämpft werden
können,
sind auch in diesem Feder-Dämpfungsmechanismus 23 als
Piezo-Stacks 57 ausgebildete Stellmittel an der Ober- und
Unterseite der Blattfedern 17, 18 befestigt. Durch
deren gesteuerte Betätigung
in Abhängigkeit von
Signalen nicht dargestellter Schwingungssensoren wird die Biegesteifigkeit
der Blattfedern 17, 18 so verändert, dass die genannten störenden Schwingungsamplituden
beseitigt und eine schwingungskomfortable Lagerung beispielsweise
einer Brennkraftmaschine ermöglicht
ist.
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In
der in 7 gezeigten Weiterbildung
der Erfindung ist ein Feder-Dämpfungsmechanismus 24 dargestellt,
bei dem ein Reibungsdämpfer 6 in
demjenigen Ringraum 45 angeordnet, der durch eine Ringfeder 26 gebildet
ist. Auch bei dieser Anordnung ist der Reibungsdämpfer 6 über die
Lager 7, 12 mit hoher axialer Steifigkeit an der
Innenseite der Ringfeder 26 befestigt.
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An
der Außenfläche der
Ober- und Unterseite der Ringfeder 26 ist zudem jeweils
ein Befestigungselement 19, 20 unter Zwischenlage
jeweils eines Elastomerkörpers 5 mit
den bereits beschriebenen Eigenschaften befestigt. Wie dieser Darstellung leicht
entnehmbar ist, wird ein solcher Feder-Dämpfungsmechanismus 24 vorzugsweise
dann eingesetzt, wenn kleine statische Lasten aus Richtung des Pfeils 42 auf
diesen Feder-Dämpfungsmechanismus 24 einwirken,
so dass eine unmittelbare Ableitung von Lasten direkt in eine tragende
und schwingungssteife Struktur nicht notwendig ist.
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Es
ist jedoch allgemein bekannt, dass auch Lasten mit einer geringen
Masse stark störende
höherfrequente
Schwingungsamplituden erzeugen können.
Zur Kompensation dieser Schwingungsamplituden sind innerhalb des
durch die Ringfeder 26 aufgespannten Ringraumes 45 einander
gegenüberliegende
Stellmittel in Form von Piezo-Stacks 34 mit der Ringfeder 26 verbunden.
Diese Stellmittel 34 sind dabei so angeordnet, dass deren
Enden unter Freihaltung eines Bogenabschnittes der Ringfeder 26 mit derselben
in Verbindung stehen. Eine Betätigung
dieser Stellmittel 34 führt
zu einer Längenänderung
derselben, so dass die Form und die Schwingungseigenschaften der
Ringfeder 26 unmittelbar in dem Sinne beeinflusst werden,
dass die störenden
höherfrequenten
Schwingungen in dem Feder-Dämpfungsmechanismus 25 eliminiert
werden.
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8 zeigt einen erfindungsgemäß ausgebildeten
Feder-Dämpfungsmechanismus 25,
der weitgehend so aufgebaut ist, wie der Feder-Dämpfungsmechanismus 24 gemäß 7. Im Unterschied zu diesem
ist das Stellmittel 13 jedoch in Reihe zu der Ringfeder 26 angeordnet.
Von Bedeutung bei dieser Ausführungsform
der Erfindung ist, dass das Stellmittel 13 zwischen der
Ringfeder 26 und demjenigen elastomeren Dämpfungselement 5 mit
den vorbeschriebenen Dämpfungseigenschaften
angeordnet ist, auf dem sich das Befestigungselement 19 abstützt.
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Unter
den gleichen Voraussetzungen ist der Feder-Dämpfungsmechanismus 29 gemäß 9 einsetzbar, bei dem die
Piezo-Stacks 59, 60 an der Innen- und Außenseite
der Ringfeder 26 befestigt sind. Bei der hier gewählten Ausführungsform
der Erfindung sind insgesamt acht solcher Piezo-Stacks 59, 60 vorhanden,
von denen jeweils zwei einander gegenüber liegend in jeweils einem
der vier Kreisquadranten des durch die Ringfeder 26 gebildeten Rings
angeordnet sind. Bei dieser Parallelschaltung der Piezo-Stacks 59, 60 zu
der Ringfeder 26 lassen sich durch die Piezo-Stacks 59, 60 gezielt
Biegemomente in unterschiedliche Bereiche der Ringfeder 26 einbringen,
so dass deren Arbeitspunkt beziehungsweise Biegesteifigkeit zwecks
der gewünschten
Beseitigung höherfrequenter
Schwingungsamplituden beispielsweise lastindividuell verändert werden
kann.
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Der
in 10 dargestellte Feder-Dämpfungsmechanismus 30 hat
einen Aufbau, der mit dem Feder-Dämpfungsmechanismus 24 gemäß 7 vergleichbar ist. Auch
hier befindet sich der vorzugsweise elektrisch betätigbare
Reibungsdämpfer 6 in einem
Ringraum 47, der in diesem Fall jedoch von zwei Blattfedern 27, 28 geformt
wird, die zueinander geometrisch konjugiert geformt und miteinander
verbunden sind. In dem Innenraum 47 sind zwei Stellmittel 61, 62 vorzugsweise
an gegenüberliegenden
Seiten mit den Blattfedern 27, 28 derart verbunden,
dass deren Betätigung
zu einer Veränderung
deren Längserstreckung
sowie damit einhergehend zu einer Veränderung der Geometrie und der
Biegesteifigkeit der Blattfedern 27, 28 führt. In
deren Folge können
bestimmte, über
die elastomengelagerten Befestigungselemente 19, 20 in
der Feder-Dämpfungsmechanismus 30 hineingetragenen
höherfrequente Schwingungsamplituden
eliminiert werden.
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Demgegenüber zeigt 11 einen Feder-Dämpfungsmechanismus 63,
bei dem die an der schwingungssteifen Struktur 2 befestigte
Blattfeder 31 und eine auf dieser Blattfeder 31 abgestützten Schraubenfeder 33 zueinander
in Reihe geschaltet angeordnet sind. Zudem ist der Reibungsdämpfer 6 in
diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung zu der Schraubenfeder 33 dadurch parallel
geschaltet, dass diese in einem durch die Feder 33 gebildeten
Ringraum 46 angeordnet ist. Wie dieser Darstellung leicht
entnehmbar ist, sind auch hier die beiden Dämpferkörper 9, 10 des
Reibungsdämpfers 6 in
axial steifen Schwenklagern 7, 12 aufgenommen,
die ihrerseits auf der Oberseite der Blattfeder 31 beziehungsweise
an der Unterseite eines biegesteifen Verbindungselementes 32 befestigt
sind. Dieses Verbindungselement 32 trägt zudem an dessen Oberseite
einen in einem Dämpfungselement 5 mit
den genannten Eigenschaften gelagertes Befestigungselement 19,
an dem das zu lagernde Bauteil befestigbar ist.
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Zudem
ist an der Ober- und Unterseite der Blattfeder 3 jeweils
ein Piezo-Stack 56 im Sinne einer mechanischen Parallelschaltung
zwischen Blattfeder und Piezo-Stacks befestigt. Eine schwingungsabhängige Betätigungssteuerung
der Piezo-Stacks 56 führt
wie bereist bei den anderen Varianten zu der Erfindung ausgeführt zu einer
kurzfristigen Veränderung
der Biegesteifigkeit der Blattfeder 3, so dass störende hochfrequente
Schwingungen in dem Feder-Dämpfungsmechanismus 63 beseitigbar
sind und somit nicht an die Struktur 2 weitergeleitet werden.
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Schließlich zeigt 12 einen als Motorlager
ausgebildeten Feder-Dämpfungsmechanismus 64,
der beispielsweise aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist.
Dieses Motorlager besteht zunächst
aus einem als Kragarm 36 ausgebildeten biegesteifen Träger, der
mit Hilfe von Befestigungselementen wie Schrauben 41 an
einer schwingungssteifen Fahrzeugstruktur 2, wie beispielsweise
einen Fahrzeugholm, befestigbar ist. An seiner von der Fahrzeugstruktur 2 wegweisenden
Seite ist an dem Kragarm 36 eine biegsame Blattfeder 35 ausgebildet, auf
deren Oberseite ein Befestigungselement 19 über einen
Elastomerkörper 5 mit
den bereits genannten Schwingungseigenschaften befestigt ist.
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An
der Unterseite 50 der Blattfeder 35 ist zum Ausgleich
von gegebenenfalls auftretenden Fluchtungsfehlern oder zum Ausgleich
des bei einer Durchbiegung der Blattfeder 35 auftretenden
Axialversatzes eine dünne
Blattfeder 37 befestigt, an deren unterem Ende ein Dämpferkörper 39 befestigt oder
ausgebildet ist. Dieser Dämpferkörper 39 ragt
in den zylindrischen Hohlraum 48 eines zweiten Dämpferkörpers 38 ein,
der hier als linear wirksames Dämpfungselement
ausgebildet und auf einem Ausleger 49 des Kragarms 36 befestigt
ist. Im konkreten Fall handelt es sich um eine Magnetspule, die über elektrische
Leitungen 43, 44 mit einer Spannungsquelle „V" verbunden ist. Diese
Spannungsquelle ist beispielsweise ein Steuerungs- und Regelungsgerät oder eine
von einem solchen Gerät
gesteuerte und/oder geregelte Spannungsquelle. 13 zeigt einen diesbezüglichen
Querschnitt AA gemäß 12.
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Wie
die vorgezeigten Konstruktionsformen der erfindungsgemäßen Feder-Dämpfungsmechanismen
leicht erkennen lassen, führt
eine Blockade des Reibungsdämpfers 6 dazu,
dass keine über
die Dämpfungseigenschaften
der Tragfederelemente hinausgehenden axialen Dämpfungskräfte mehr wirken. Zudem sei
hier angemerkt, dass anstelle eines elektrisch betätigbaren
Reibungsdämpfers
auch andere Reibungsdämpfer
einsetzbar sind, die beispielsweise als Kupplungen oder Bremsen
aufgebaut und von gesonderten Aktuatoren betätigbar sind. Derartige Aktuatoren
können
als hydraulisch oder pneumatische arbeitende Kolben-Zylinder-Anordnungen oder
als elektrische Stellantriebe ausgebildet sein. Voraussetzung für deren
Einsatz, beispielsweise auch als Stellmittel anstelle von Piezo-Stacks,
ist jedoch, dass diese schnell genug betätigbar sind, um auf die störenden Schwingungen
durch die Feder-Dämpfungsmechanismen
einwirken zu können.
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- 1
- Feder-Dämpfungsmechanismus
- 2
- Chassis;
Karosserie; schwingungssteife Struktur
- 3
- Tragfederelement
- 4
- Befestigungselement
zum Antriebsaggregat
- 5
- Elastomerkörper, Elastomer,
elastomeres Dämpfungselement
- 6
- Reibungsdämpfer
- 7
- Lager
mit hoher axialer Steifigkeit
- 8
- Anschlag
- 9
- Dämpferkörper
- 10
- Dämpferkörper
- 11
- Feder-Dämpfungsmechanismus
- 12
- Lager
mit hoher axialer Steifigkeit
- 13
- Stellmittel
- 14
- Feder-Dämpfungsmechanismus
- 15
- Biegesteifer
Träger
- 16
- Biegesteifer
Träger
- 17
- Blattfeder,
ggf. vorgespannt
- 18
- Blattfeder,
ggf. vorgespannt
- 19
- Befestigungselement
zum Antriebsaggregat
- 20
- Besteigungselement
zur Karosserie
- 21
- Feder-Dämpfungsmechanismus
- 22
- Feder-Dämpfungsmechanismus
- 23
- Feder-Dämpfungsmechanismus
- 24
- Feder-Dämpfungsmechanismus
- 25
- Feder-Dämpfungsmechanismus
- 26
- Biegsame
Ringfeder
- 27
- Konjugiert
geformte Blattfeder
- 28
- Konjugiert
geformte Blattfeder
- 29
- Feder-Dämpfungsmechanismus
- 30
- Feder-Dämpfungsmechanismus
- 31
- Biegsame
Blattfeder
- 32
- Biegesteifes
Verbindungselement
- 33
- Feder
- 34
- Piezo-Stellmittel
- 35
- Tragfederelement;
Biegsame Blattfeder
- 36
- Biegesteifer
Träger,
Kragarm
- 37
- Dünne Blattfeder
- 38
- Dämpferkörper
- 39
- Dämpferkörper
- 40
- Reibungsdämpfer
- 41
- Befestigungsschraube
- 42
- Hauptdämpfungsrichtung
- 43
- Steuerungsleitung
- 44
- Steuerungsleitung
- 45
- Ringraum
- 46
- Ringraum
- 47
- Ringraum
- 48
- Innenraum
der Spule
- 49
- Ausleger
für die
Spule
- 50
- Unterseite
der Feder 35
- 51
- Masse
- 52
- Chassis;
Karosserie; schwingungssteife Struktur
- 53
- Tragfederelement
- 54
- Stellmittel
- 55
- Dämpfer; Kolben-Zylinder-Anordnung
- 56
- Piezo-Stellmittel
- 57
- Piezo-Stellmittel
- 58
- Piezo-Stellmittel
- 59
- Piezo-Stellmittel
- 60
- Piezo-Stellmittel
- 61
- Piezo-Stellmittel
- 62
- Piezo-Stellmittel
- 63
- Piezo-Stellmittel
- 64
- Piezo-Stellmittel
- F
- Anpresskraft
- V
- Spannungsquelle,
Steuergerät