DE1953362A1

DE1953362A1 - Systeme zur Schwingungsdaempfung

Info

Publication number: DE1953362A1
Application number: DE19691953362
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl-Ing Graef
Original assignee: GRAEF MICHAEL DIPL ING
Current assignee: GRAEF MICHAEL DIPL ING
Priority date: 1969-10-23
Filing date: 1969-10-23
Publication date: 1971-05-06

Description

P a t e n t b e s c h r e i b u n g Titel: Systemzur Schwingengsdämpfung Anwendungsgebier: Die Erfindung betrifft Feder-Dämpfer-Masse Systeme mit kinematischen Kopplungen zur Abschwächung von angeregtes Schwingungen.
Zweck: Bei Fahrzeugen und stationären Maschinen ist es erfordelich, Menschen und empfindliches Ladegut vor Schädigungen durch einwirkende Schwingungen, die während des Betriebes auftreten, zu schützen. Solche Schwingungen können z. B. von der Fahrbahn, vom Motor, von Auhänge- oder Anbaageräten angeregt werden. Dazu müssen die Fahrzeuge und Maschinen mit Federungsystemen versehen werden. (Achefederung, Sitzfederung), wobei immer das vor Schwingungen zu schützenden Objekt (Mensch, Ladegut) an einem von Störschwingungen angeregten System abgestützt werden muß.
Stand der Technik: Es ist bekannt, daß durch elastische Abstützung von Fahrzeugsitzen eine Abschwächung der schädlichen Erregeschwingungen in bestimmten Frequenzbereichen zu erzielen ist. Bischer werden für Fahrzeugsitzauhängungen bei Lastkraftwagen, Schleppern und Baufahrzeugen Feder-Masse-Dämpfer Systeme verwendet, die aus der Mechanik als einfache mechanische Schwinger bekannt sind und: sich nur hinstschtlich ihrer Feder- und Dämpfungekennlinie, sowei der Kinematischen Kopplungen unterscheiden. Schwingungstechnisch gesehen lassen. sich. jedoch alle vorhandenen Varianten auf ein Grundsystem zurückführen. Es, hand elt sich immer um fußpunktangeregte mechanische Schwingungssysteme, die aus parallel geschalteter Feder, Masse und Dämpfung bestehen- <-ild 1),.
Ein Bewertungskritterium für die Güte der Schwingungsabschwächung ist das Übertragungsverhalten eines Systems. Das Übertragungsverhalten wird durch das Verhältnis der Ausgangs- zur Eigangsamplitude der Schwingung in Abhängigkeit von der frequenz der Amregungsschwingung beschreiben.
Das Übertragungsverhalten von bischer verwendeten Sitzankrängungssystemen sit für hohe Frequenzen günstig, nicht jedoch im interessierendem Bereich der Eigenfrequenzen des Menschen.
Kritik des Standes der Technik Die Tragfeder von bischer verwendeten Systemen hat eine doppelte Aufgabe 1. Die Aufnahme des Gewischts der abzufedernden Massen zur Einstellung eines Arbeistspunktes (ein relativ zum Fahrzeugaufbau fester Punkt, un den das System arbeitet).
2. Der Aufnahme von dirch die Erregerschwingung hervorgerufenen dynamichen Kräften. Wegen dieser doppelten Aufgabe läßt sich die Feder konstante des Systems nicht beliebig klein machen, so daß die Eigenfrequenz zur Erzielung eines Optimums zu hoch liegt.
Durch den der Tragfeder parallelgeschalteten Dämpfern werden die im-Bereich der Eigenfrequenz euftretenden Überhöhungen des Amplitudenverhältnisse zwar abgebaut, es tritt aber dafür eine Verschlechterung des Übertragungsverhaltens bei höheren Frequenzen auE (Bild 2).
Im Bereich der Eigensfrequenz des Menschen ist die Schwingungsdämpfung durch die bischer verwendeten Sitzsysteme nicht ausreichend.
Aufgabe: Der. Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch mechanische Zusatzsysteme 1. die Überhöhung des Amplitudenverhältnisses im Bereich der Eigenfrequenz des Systems abzubauen, ohne die Eigenschaften bei höheren Frequenzen als der Eigenfrequenz zu verschlechtern, 2. die Amplituden im Bereich der Eigenfrequenzen des Menschen stärker als bisher abzubauen.
Lösung.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mechanische Zusatzsysteme der Tragfeder, welch;e-die Gewichte der abzufedernden Massen aufnimmt, parallel geschaltet sind. Diese Zusatzsysteme bestehen aus in Reihe geschalteten passiven Elementen wie Federn, Dämpfern und Zusatzmassen und erhöhen die Anzahl der Eigenfrequenzen des Gesamtsystems nicht wie dies bei bisher verwendeten Schwingungstilgern der Fall ist.
Schaltet man der Tragfeder (c) des Systems einZusatzsystem parallel, das aus Federn (cl) und Dämpfern (kl) in Reihe geschaltet besteht (Bild 3 Zusatzsystem 1), so erzielt man einen Abbau der Überhöiiung des Amplitudenverhältnisses im Bereich der Eigenfrequenz des Gesamtsystems, ohne die Eigenschaften bei höheren Frequenzen zu verschlechtern.
Dabei sind Feder- und Dämpfungskonstante so abgestimmt, daß im Bereich der Eigenfrequenz des Gesamtsystems der Dämpfungsanteil und im Bereich oberhalb der Eigenfrequenz des Gesamtsystems der Federungsanteil überwiegt.
Eine weitere Verbesserung des Übertragungsverhlatens erreicht man durch ein der Tragfeder parallel geschaltetes Zusatzsystem (Bild 3 Zusatzsystem 2), das aus Dämpfern (kz) und translatorisch und/oder rotatorisch beweglichen Massen (mz) in Reihe geschaltet, besteht.
Die Massen sind -dabei so angeordnet, daß ihr Gewicht nicht von der Tragfeder oder einer Zusatzfeder gegen die Schwerkraft abgestützt ist, Masse und Dämpfungskonstante sind so abgestimmt, daß die Schwingungsamplituden im Bereich der Eigenfrequenz des Menschen stärker als bisher abgebaut werden.
Eine Verbesserung des Übertragungsverhaltens im Bereich der Eigenfrequenz des Menschen wird auch bereits erreicht, wenn die Dämpfungskonstante kz gegen unendlich geht (starre Ankoplung).
Bild 4 zeigt als I3eispiel das Amplitudenverhältnis von Schleppersitzen als Funktion der erregenden Frequenz. Die Kurve I zeigt das Ubertragungsverhalten eines Sitzsystems mit Zusatzsystemen,für die hier Patentanspruch erhoben wird. Im Vergleich mit den anderen Schleppersitzen (Kurven 2 bis 19) ist die Eigenfrequenz niedriger und das tbertragungsverhalten im Gebiet: oberhalb der Eigenfrequenz des Gesamtsystems wesentlich verbessert.
In entsprechender Weise sind solche Zusatzsysteme auch für Achsfederung, Radeferung, Abfederung von stoß- und schwingungsempfindlichten Objekten geeignet,

Claims

Patentansprüche: 1. Systeme zur Schwingungsdämpfung mit einer ode'r mehreren Tragfedern zur Aufnahme des Gewichts der abzufedernden Massen, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Tragfeder oder den Tragfedern parallel geschaltetes Zusatzsystem aus in Reihe geschalteten Federn und Dämpfern besteht.
2. Systeme nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein der Tragfeder parallel geschaltetes Zusatzsystem aus in Reihe geschalteten Dämpfern und translatorisch und/oder rotatorisch beweglichen Massen besteht, wobei die Massen so angeordnet sind, daß ihr Gewicht nicht von der Tragfeder oder einer Zusatzfeder gegen die Schwerkraft abgestützt wird.
3. Systeme nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß ein der Tragfeder parallel geschaltetes Zusatzsystem aus translatorisch unclloder rotatorisch beweglichen Massen besteh-t, wobei die Massen so angeordnet sind, daß ihr Gewicht nicht von der Tragfeder oder einer Zusatzfeder gegen die Schwerkraft abgestützt wird.

L e e r s e i t e