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Die Erfindung betrifft einen aktuatorbestückten Feder-Dämpfungsmechanismus zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen.
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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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Vor diesem Hintergrund ist aus der
DE 199 61 968 A1 eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung bekannt, die zur Dämpfung unterschiedlicher Schwingungsarten durch ein Stellglied eingestellt werden kann. Diese unterschiedlichen Schwingungsarten werden in einem niedrigen Frequenzbereich (< 15 Hz) als Schüttelschwingungen und in einem vergleichsweise hohen Frequenzbereich (20–48 Hz) als Leerlaufschwingungen bezeichnet. Die in dieser Druckschrift dargestellte Schwingungsdämpfungsvorrichtung besteht aus zwei elastischen Federn in Form eines ersten elastischen Teils und eines zweiten elastischen Teils. Das erste elastische Teil kann in seiner Funktion mittels eines Elektromagneten ausgeschaltet werden, indem dieses eine die beiden elastischen Teile trennende Zwischenplatte bis zum Anschlag an den Elektromagneten anzieht und somit das erste elastische Teil völlig blockiert bzw. versteift. Dadurch ist die Federkonstante der Gesamtfeder (bestehend aus dem ersten Teil und dem zweiten Teil) größer gemacht worden. Diese Betriebsstellung der Schwingungsdämpfungsvorrichtung wird dann eingenommen, wenn eine zugeordnet Steuerung feststellt, dass Schüttelschwingungen aufgetreten und diese zu dämpfen sind. Dabei absorbiert nur das zweite elastische Teil die auftretenden Schwingungen. Sofern die Steuerung jedoch feststellt, dass Leerlaufschwingungen bzw. Leerlaufvibrationen auf diese Schwingungsdämpfungsvorrichtung wirken, betreibt die Steuerung die bekannte Schwingungsdämpfungsvorrichtung in der Weise, dass der Elektromagnet ausgeschaltet bleibt oder wird. Dadurch wirken die beiden Federkörper, nämlich die beiden elastischen Teile, als Gesamtfeder zur Absorbierung der Leerlaufschwingungen. Die beschriebene Funktionsweise der aus der
DE 199 61 968 A1 bekannten Schwingungsdämpfungsvorrichtung verdeutlicht, dass die beiden Federelemente als ein gemeinsames Federsystem wirken, von denen ein Teil abschaltbar oder zuschaltbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, 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 einen Feder-Dämpfungsmechanismus mit den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
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Demnach wird ein Feder-Dämpfungsmechanismus zur Dämpfung von mechanischen Schwingungen vorgeschlagen, mit wenigstens einem Tragfederelement und mindestens einem Schwingungsdämpfer, die zwischen einer schwingungssteifen Struktur und einem zu lagernden Bauteil angeordnet sind, bei dem das Tragfederelement als Blattfeder, Tellerfeder oder Ringfeder ausgebildet ist, welches in der Hauptdämpfungsrichtung des Feder-Dämpfungsmechanismus über keine wesentlichen Dämpfungseigenschaften verfügt, bei dem der Schwingungsdämpfer als ein in Hauptdämpfungsrichtung wirkender Reibungsdämpfer beziehungsweise Gas- oder Flüssigkeitsdämpfer ausgebildet ist, bei dem der Feder-Dämpfungsmechanismus mindestens ein lasttragendes elastomeres Dämpfungselement aufweist, welches in mindestens einer zur Hauptdämpfungsrichtung senkrechten Richtung schwingungsdämpfend wirkt, bei dem das elastomere Dämpfungselement und das Tragfederelement jeweils als gesonderte Bauteile ausgebildet sind, bei dem das Tragfederelement aus faserverstärktem Kunststoff oder Metall besteht, und bei dem 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 wegen seines Aufbaus 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 Reibungsdämpfen 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 beziehungsweise 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 Dämpfen 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 bekannten und erfindungsgemäß ausgebildeten Feder-Dämpfungsmechanismen erläutert, die in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellt sind. Im Einzelnen zeigt
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1 eine schematische Darstellung eines bekannten Feder-Dämpfungsmechanismus mit in Reihe zueinander angeordneter schraubenförmiger Tragfeder und Stellmittel,
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2 eine schematische Darstellung eines bekannten Feder-Dämpfungsmechanismus mit parallel zueinander angeordneter schraubenförmiger 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 verbunden 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 Reibungsdämpfen 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 Reibungsdämpfen 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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Bezugszeichenliste
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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
