DE19547270C2 - Schwingungstilger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger, der durch einen Befestigungsflansch an einem schwingenden Bauteil festlegbar ist, mit einer Tilgermasse, die durch ein erstes Federelement aus elastomerem Werkstoff mit dem Befestigungsflansch verbunden ist, wobei die Tilgermasse und das erste Federelement eine funktionstechnische Einheit bilden, die eine erste Eigenfrequenz aufweist und wobei der Befestigungsflansch im wesentlichen kragarmförmig ausgebildet ist.

Derartige Schwingungstilger sind allgemein bekannt und bestehen aus einem starr mit dem schwingenden Bauteil verbundenen Befestigungsflansch, an dem die Tilgermasse mittels des Federelements schwingfähig befestigt ist. Diese sogenannten Ein-Massen- Schwinger tilgen Bewegungen des schwingenden Bauteils allerdings lediglich in einem schmalen Frequenzbereich, wobei Frequenzen außerhalb dieses Frequenzbereichs demgegenüber durch die Ein-Massen-Schwinger nicht getilgt werden können.

Ferner sind Zwei-Massen-Schwinger bekannt, bei denen zwei Tilgermassen auf zumindest einem Federelement angeordnet sind. Durch die Verwendung einer zweiten Tilgermasse ergibt sich ein größerer Frequenzbereich, in dem der Zwei-Massen- Schwinger wirksam ist. Dabei ist allerdings von Nachteil, daß der Aufbau von Zwei- Massen-Schwingern bezogen auf Ein-Massen-Schwinger komplizierter ist, daß der Zwei- Massen-Schwinger größere Abmessungen aufweist und in fertigungstechnischer und wirtschaftlicher Hinsicht wenig zufriedenstellend ist.

Ein Schwingungstilger der eingangs genannten Art ist aus der JP 4-316 741 A bekannt. Die Tilgermasse ist von einem elastomeren Werkstoff vollständig umschlossen und durch den elastomeren Werkstoff mit dem Befestigungsflansch verbunden. Der Befestigungsflansch ist im wesentlichen L-förmig ausgebildet, wobei die Trägheitsmasse an dem sich parallel zur Richtung der eingeleiteten Schwingungen erstreckenden Schenkel des Befestigungsflanschs abgestützt ist. Von diesem Schenkel erstreckt sich ein aus dem elastomeren Werkstoff bestehender Stützarm im wesentlichen senkrecht zu dem Schenkel in Richtung der Tilgermasse, wobei der Stützarm und die Ummantelung der Tilgermasse einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind. Bei der vorbekannten Tilgeranordnung ist lediglich die vom elastomeren Werkstoff umschlossene Tilgermasse am Stützarm schwingfähig angeordnet. Der Befestigungsflansch selbst ist demgegenüber starr. Der vorbekannte Schwingungstilger weist nur eine Eigenfrequenz auf.

Aus der DE 44 12 879 A1 ist eine Lageranordnung bekannt, umfassend ein Gummilager, das durch einen ersten und einen zweiten Stützkörper gebildet ist, wobei die Stützkörper durch zumindest einen ersten Federkörper aus elastomerem Werkstoff aufeinander abgestützt sind. Zumindest einer der Stützkörper ist mit einem Befestigungsflansch starr verbunden, wobei der Befestigungsflansch und zumindest eine Trägheitsmasse durch einen zweiten Federkörper elastisch nachgiebig miteinander verbunden sind. Um eine möglichst breitbandige Dämpfung/Isolierung von eingeleiteten Schwingungen zu erzielen, kann an dem starren Befestigungsflansch eine zweiteilige Trägheitsmasse angeordnet sein. Dadurch läßt sich eine breitbandige Isolierung im Bereich von Schwingungen einer Frequenz von 70 bis 400 Hz erzielen. Der Befestigungsflansch ist unnachgiebig starr ausgebildet und durch mehrere Ausnehmungen an einem der abzustützenden Bauteilte anschraubbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungstilger der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß dieser ein breiteres Wirkungsband aufweist und durch seinen einfachen Aufbau in fertigungstechnischer und wirtschaftlicher Hinsicht einfach und kostengünstig herstellbar ist. Die Abmessungen sollen sich von einem aus dem Stand der Technik bekannten Ein-Massen-Schwinger im wesentlichen nicht unterscheiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen, daß der Befestigungsflansch als Federelement ausgebildet ist und eine zweite Eigenfrequenz aufweist und in Richtung der eingeleiteten Schwingungen schwingfähig ausgebildet ist. Hierbei ist von Vorteil, daß der erfindungsgemäße Schwingungstilger bevorzugt entsprechend eines einfachen Ein-Massen-Schwingers aufgebaut ist und demgegenüber eine Schwingungsreduzierung/Schwingungstilgung in einem wesentlichen breiteren Frequenzbereich bewirkt. Der erfindungsgemäße Tilger ist derart abgestimmt, daß zumindest zwei Eigenfrequenzen sehr dicht beieinander liegen, so daß sich insgesamt eine breitbandige Schwingungstilgung ergibt. Die an dem ersten Federelement aufgehängte Tilgermasse hat eine erste Eigenfrequenz, während der kragarmförmige, schwingfähige Befestigungsflansch, an dem die Tilgermasse durch das erste Federelement befestigt ist, als Federelement ausgebildet ist und eine zweite Eigenfrequenz aufweist. Die Lage der Eigenfrequenzen ist abhängig von der Größe der Tilgermasse, den Dämpfungseigenschaften des ersten Federelements aus elastomerem Werkstoff und/oder den Federeigenschaften des kragarmförmigen Befestigungsflanschs.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, daß der Be­ festigungsflansch im Querschnitt betrachtet im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist. Um eine ausreichende Nachgiebigkeit des Befestigungsflanschs in Richtung der eingeleiteten Schwingungen zu erhalten, kann es vorgesehen sein, daß der L-förmige Befestigungsflansch zwei unterschiedlich lang ausgebildete Schenkel aufweist, von denen der Kürzere mit dem schwingenden Bauteil, der Längere mit dem Federelement und der Tilgermasse verbunden ist, wobei das Federelement und die Tilgermasse auf der dem kürzen Schenkel abgewandten Seite des langen Schenkels angeordnet sind. Die Federsteifigkeit des Befestigungsflanschs sowie seine daraus resultierende Gestaltung, ebenso wie die Auslegung des ersten Federelements und der Tilgermasse, sowie deren Positionierung am langen Schenkel des Befestigungsflanschs können von dem mit der Konstruktion von Schwingungstilgern befaßten Fachmann durch einfache Versuche ermittelt werden. Zweckmäßig ist der Schwingungstilger derart auszuführen, daß über einen möglichst breitbandigen Frequenzbereich eine möglichst gleichbleibend gute Dämpfung bewirkt wird.

Ein weiter vergrößerter Frequenzbereich zur Schwingungstilgung kann dadurch erzielt werden, daß der Befestigungsflansch unter Zwischenfügung eines zweiten Federelements aus elastomerem Werkstoff am schwingenden Bauteil befestigbar ist. Hierbei ist von Vorteil, daß ein derartiger Schwingungstilger drei Eigenfrequenzen aufweist und dadurch Schwingungen in einem breiten Frequenzbereich im wesentlichen übereinstimmend gut getilgt werden. Der in seiner Form im wesentlichen einem Ein-Massen-Schwinger entsprechende Schwingungstilger weist daher ausgezeichnete Gebrauchseigenschaften in einem breiten Frequenzbereich auf. Zusätzlich zu den Gebrauchseigenschaften der zuvor beschriebenen Ausgestaltung, bei der der Befestigungsflansch direkt mit dem schwingenden Bauteil starr verbunden ist, hat das zweite Federelement eine dritte Eigenfrequenz, wobei an dem zweiten Federelement der schwingfähige Befestigungsflansch mit der am ersten Federelement befestigten Trägheitsmasse festgelegt ist.

Der Befestigungsflansch besteht bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise einem Federstahl. Relaxationserscheinungen sind dadurch weit­ gehend ausgeschlossen und gleichbleibend gute Gebrauchseigenschaften des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers während seiner gesamten Gebrauchs­ dauer bedingt. Abweichend davon besteht die Möglichkeit, einen Befestigungs­ flansch aus polymerem Werkstoff vorzusehen.

Der Befestigungsflansch und das schwingende Bauteil sind bevorzugt miteinan­ der verschraubt. Insbesondere bei der Ausführung, bei der der Befestigungs­ flansch unter Zwischenfügung eines zweiten Federelements am schwingenden Bauteil befestigt ist, wird durch eine derartige Verschraubung eine sichere Be­ festigung des Schwingungstilgers am schwingenden Bauteil ermöglicht.

Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungstil­ gers in geschnittener Darstellung,

Fig. 2 eine Resonanzkurve für das erste Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, bei der die Schwingungsamplitude über der Frequenz aufgetragen ist,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schwingungstil­ gers, wobei der Befestigungsflansch mittels eines zweiten Federelements an ei­ nem schwingenden Bauteil befestigt ist,

Fig. 4 die Resonanzkurve des zweiten Ausführungsbeispiels aus Fig. 3.

In den Fig. 1 und 3 sind zwei Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schwingungstilgers gezeigt, die im wesentlichen den Aufbau eines Ein-Massen- Schwingers aufweisen. Die Schwingungstilger bestehen aus einem Befesti­ gungsflansch 1 und einer Tilgermasse 3, die durch nur ein erstes Federelement 4 aus elastomerem Werkstoff miteinander verbunden sind. Das schwingende Bauteil 2 ist in den Fig. 1 und 3 jeweils durch einen Blechflansch angedeutet. Um eine gute Schwingungstilgung in einem möglichst breiten Frequenzbereich zu erzielen, ist der Befestigungsflansch 1 in beiden Ausführungsbeispielen je­ weils kragarmförmig ausgebildet und in Richtung der eingeleiteten Schwingungen 5 schwingfähig.

Der Befestigungsflansch besteht in beiden Ausführungsbeispielen jeweils aus Federstahl und weist einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt auf.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers gezeigt, der rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Das erste Federelement 4 ist von kreisringförmiger Gestalt und weist eine Ausnehmung 9 auf. Die Tilgermasse 3 ist vom elastomeren Werkstoff des ersten Federelements 4 vollständig umschlossen und daher vor äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Feuchtigkeitsbeaufschlagung und daraus resultierender Korossion, zuverlässig geschützt.

Der Befestigungsflansch 1, der aus einem Federstahl besteht, weist einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt auf, wobei der kürzere Schenkel 6 durch eine Verschraubung 10 mit dem schwingenden Bauteil 2 und der längere Schenkel 7 mit dem ersten Federelement 4 und der Tilgermasse 3 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind der kürzere und der längere Schenkel 6, 7 im Bereich ihrer Verbindung durch eine Aussteifung 11 aufeinander abgestützt.

In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Resonanzkurve gezeigt, bei der die Schwingungsamplitude über der Frequenz aufgetragen ist. Eine derartige Re­ sonanzkurve ist beispielsweise bei entsprechender Auslegung durch einen Schwingungstilger entsprechend Fig. 1 zu erzielen.

Die Resonanzkurve weist zwei Eigenfrequenzen 12, 13 auf, wobei die Tilger­ masse 3 und das erste Federelement 4 als eine funktionstechnische Einheit anzusehen sind und eine der Eigenfrequenzen aufweisen und die andere Eigenfrequenz zum schwingfähigen Befestigungsflansch 1 gehört.

In der hier gezeigten Einbausituation ist das erste Federelement 4 durch die Til­ germasse 3 im statischen Belastungszustand auf Druck beansprucht.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers gezeigt, ähnlich dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist die Tilgermasse 3 hängend angeordnet und nur durch das erste Federelement 4 mit dem Befestigungsflansch 1 verbunden.

Um weiter verbesserte Gebrauchseigenschaften des Schwingungstilgers in einem breiteren Frequenzbereich zu erzielen, ist es in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß der Befestigungsflansch 1 unter Zwischenfügung eines zweiten Federelements 8 am schwingenden Bauteil 2 befestigt ist. Durch die Anordnung des zweiten Federelements 8 weist dieser Schwingungstilger drei Eigenfrequenzen auf, die in einem engen Bereich nebeneinanderliegen, wobei jeweils eine Eigenfrequenz durch das erste Federelement 4, das zweite Federelement 8 und den kragarmförmig ausgebildeten, schwingfähigen Befestigungsflansch 1 bedingt sind.

Trotz der ausgezeichneten Gebrauchseigenschaften des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers in einem breitbandigen Frequenzbereich, weist dieser einen sehr teilearmen, einfachen Aufbau auf und ist in wirtschaftlicher Hinsicht kostengünstig herstellbar.

Claims (7)

1. Schwingungstilger, der durch einen Befestigungsflansch an einem schwingenden Bauteil festlegbar ist, mit einer Tilgermasse, die durch ein erstes Federelement aus elastomerem Werkstoff mit dem Befestigungsflansch verbunden ist, wobei die Tilgermasse und das erste Federelement eine funktionstechnische Einheit bilden, die eine erste Eigenfrequenz aufweist und wobei der Befestigungsflansch im wesentlichen kragarmförmig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflansch (1) als Federelement ausgebildet ist und eine zweite Eigenfrequenz aufweist und in Richtung der eingeleiteten Schwingungen (5) schwingfähig ausgebildet ist.

2. Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsflansch (1) im Querschnitt betrachtet im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist.

3. Schwingungstilger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der L-förmige Befestigungsflansch (1) zwei unterschiedlich lang ausgebildete Schenkel (6, 7) aufweist, von denen der Kürzere (6) mit dem schwingenden Bauteil (2), der Längere (7) mit dem Federelement (4) und der Tilgermasse (3) verbunden ist.

4. Schwingungstilger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (4) und die Tilgermasse (3) auf der dem kurzen Schenkel (6) abgewandten Seite des langen Schenkels (7) angeordnet ist.

5. Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Befestigungsflansch (1) unter Zwischenfügung eines zweiten Federelements (8) aus elastomerem Werkstoff am schwingenden Bauteil (2) befestigbar ist.

6. Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Befestigungsflansch (1) aus einem metallischen Werk­ stoff besteht.

7. Schwingungstilger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Befestigungsflansch (1) und das schwingende Bauteil (2) miteinander verschraubt sind.