DE19735524A1

DE19735524A1 - Vibration damper

Info

Publication number: DE19735524A1
Application number: DE1997135524
Authority: DE
Inventors: Claus Krakofczik; Stefan Koenig
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1997-08-16
Filing date: 1997-08-16
Publication date: 1999-02-18
Also published as: GB2328264A; GB2328264B; GB9817413D0

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger, umfassend eine Trägheitsmasse, die mit zumindest einem Federkörper verbunden ist.The invention relates to a vibration damper, comprising a Inertia mass, which is connected to at least one spring body.

Derartige Schwingungstilger sind allgemein bekannt, wobei der Federkörper aus einem elastomeren Werkstoff besteht und mit der bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff bestehende Trägheitsmasse vulkanisiert ist. Derartige Bauteile sind zur Tilgung von Schwingungen in einem niedrigen Frequenzbereich bis etwa 400 Hz geeignet.Such vibration absorbers are generally known, the spring body consists of an elastomeric material and preferably with one existing inertial mass is vulcanized metallic material. Such Components are used to eradicate vibrations in a low Frequency range up to about 400 Hz suitable.

Zur Tilgung von Schwingungen in einem Frequenzbereich bis etwa 2 kHz sind die vorbekannten Schwingungstilger nicht geeignet, da der Federkörper aus elastomerem Werkstoff eine zu große Dämpfung der Schwingungen bewirkt.For the suppression of vibrations in a frequency range up to about 2 kHz the known vibration damper not suitable because the spring body elastomeric material causes excessive damping of the vibrations.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungstilger der vorbekannten Art derart weiterzuentwickeln, daß er in einem Frequenzbereich bis etwa 2 kHz sehr gute Gebrauchseigenschaften aufweist. The invention has for its object a vibration damper previously known type to develop such that it is in a frequency range up to about 2 kHz has very good usage properties.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.This object is achieved by the features of claim 1 solved. The subclaims refer to advantageous refinements.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, daß der Federkörper aus einem metallischen Werkstoff besteht und einstückig und materialeinheitlich mit der Trägheitsmasse ausgebildet ist. Der Federkörper weist werkstoffbedingt nur eine sehr geringe Dämpfung auf, so daß er geeignet ist, höherfrequente Schwingungen im Bereich bis etwa 2 kHz ausgezeichnet zu tilgen.In the context of the present invention, it is to solve the problem provided that the spring body consists of a metallic material and is made in one piece and of the same material as the inertial mass. The spring body has very little damping due to the material, so that it is suitable for higher-frequency vibrations in the range up to about 2 excellent to repay kHz.

Die Bestimmung der Resonanzfrequenz des Schwingungstilgers erfolgt über die geometrischen Abmessungen der Feder, wie ihre Höhe und ihren Durchmesser. Außerdem ist die Trägheitsmasse zur Bestimmung der Resonanzfrequenz von entscheidender Wichtigkeit.The resonance frequency of the vibration damper is determined via the geometric dimensions of the spring, such as its height and its Diameter. In addition, the mass of inertia to determine the Resonance frequency of crucial importance.

Während der bestimmungsgemäßen Verwendung schwingt der Schwingungstilger mit einem Schwingverhalten, das durch die Parameter Masse, Federnachgiebigkeit und Dämpfung charakterisiert ist. Die Masse des Schwingungstilgers selbst ist ein Starrkörper.The vibrates during the intended use Vibration damper with a vibration behavior that is determined by the parameters Mass, spring compliance and damping is characterized. The mass of the Vibration damper itself is a rigid body.

Die Trägheitsmasse schwingt dabei phasenverschoben zu den eingeleiteten, höherfrequenten Schwingungen.The inertial mass swings out of phase with the introduced higher frequency vibrations.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Federkörper auf einem im wesentlichen tellerförmigen Halter angeordnet, der einstückig und materialeinheitlich mit dem Federkörper ausgebildet ist. Dadurch, daß die Trägheitsmasse, der Federkörper und der Halter einstückig ineinander übergehend und materialeinheitlich ausgebildet sind, besteht der erfindungsgemäße Schwingungstilger einschließlich des Halters aus nur einem Bauteil und ist einfach und kostengünstig herstellbar. Durch die einstückige Ausgestaltung werden Montagefehler auf ein Minimum reduziert. Der erfindungsgemäße Schwingungstilger ist beispielsweise spanabhebend, durch Drehen herstellbar. Auch eine Herstellung durch Urformen, beispielsweise Gießen ist möglich.According to an advantageous embodiment, the spring body is on a arranged essentially plate-shaped holder, which is in one piece and is made of the same material as the spring body. Because the Inertia mass, the spring body and the holder in one piece are continuous and consist of the same material Vibration damper according to the invention including the holder from only one Component and is simple and inexpensive to manufacture. Through the one-piece Design errors are reduced to a minimum. Of the vibration damper according to the invention is, for example, cutting, by Can be turned. Also a production by archetypes, for example Pouring is possible.

Die Einheit, bestehend aus Tilgermasse, Federkörper und Halter weist bevorzugt einen im wesentlichen doppel-T-förmigen Querschnitt auf. Um eine hohe Resonanzfrequenz des Schwingungstilgers im Bereich von etwa 2 kHz zu ermöglichen, ist von entscheidender Wichtigkeit, daß die funktionellen Teile, aus denen der Schwingungstilger besteht, steif und relativ unbeweglich zueinander angeordnet sind, was durch die einstückige Ausgestaltung gewährleistet ist. Außerdem ist es erforderlich, daß die Anbindung des Schwingungstilgers am schwingenden Maschinenelement ebenfalls sehr steif ausgeführt ist, um eine direkte und exakte Übertragung der Schwingungen vom Maschinenelement auf den Schwingungstilger und somit eine effiziente Schwingungstilgung zu erzielen. Es besteht beispielsweise die Möglichkeit, eine Ausnehmung im Maschinenelement vorzusehen, die eine zum Halter kongruente Form aufweist, wobei der Halter in die Ausnehmung eingepreßt und/oder eingeklebt ist.The unit, consisting of absorber mass, spring body and holder points preferably has a substantially double-T-shaped cross section. To one high resonance frequency of the vibration damper in the range of about 2 kHz enable is critical that the functional parts, that make up the vibration damper, stiff and relatively immobile are arranged to each other, which is due to the one-piece design is guaranteed. It is also necessary that the connection of the Vibration dampers on the vibrating machine element are also very stiff is designed to ensure a direct and exact transmission of the vibrations from the Machine element on the vibration damper and thus an efficient Achieve vibration damping. For example, there is the possibility to provide a recess in the machine element, one to the holder has a congruent shape, the holder being pressed into the recess and / or glued in.

Der Federkörper ist bevorzugt stabförmig ausgebildet und bevorzugt konzentrisch zum Halter und der Trägheitsmasse angeordnet. Die geometrischen Abmessungen eines stabförmigen Federkörpers sind besonders einfach an die jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalles anzupassen, beispielsweise dadurch, daß dessen Durchmesser verändert wird. The spring body is preferably rod-shaped and preferred arranged concentrically to the holder and the inertial mass. The Geometric dimensions of a rod-shaped spring body are special easy to adapt to the particular circumstances of the application, for example, by changing its diameter.

Für Anwendungsfälle, in denen Schwingungstilger mit größerer Dämpfung gewünscht sind, hat es sich als vorteilhaft bewährt, wenn der Federkörper außenumfangsseitig von einem Dämpfungsring aus polymerem Werkstoff umschlossen ist, der unter axialer Vorspannung zwischen der Trägheitsmasse und dem Halter angeordnet ist. Zusätzlich und/oder alternativ besteht die Möglichkeit, daß der Dämpfungsring den Federkörper unter radialer Vorspannung umschließt.For applications in which vibration absorbers with greater damping are desired, it has proven to be advantageous if the spring body on the outer circumference of a damping ring made of polymer material is enclosed by the axial bias between the inertial mass and the holder is arranged. Additionally and / or alternatively there is Possibility that the damping ring the spring body under radial Encloses bias.

Durch die Verwendung und Anordnung des Dämpfungsrings wird erreicht, daß die Resonanzfrequenz steigt und daß sich die Resonanzüberhöhung verbreitert. Durch die Verwendung des Dämpfungsrings kann man die scharfe schmalbandige Resonanzüberhöhung folgendermaßen beeinflussen. Der Tilger mit Dämpfungsring hat eine höhere Gesamtdämpfung. Technisch gesehen heißt dies, daß die ehemals schmalbandige Resonanzüberhöhung sich verbreitert und ihrem Betrag nach verkleinert. Der Dämpfungsring besitzt auch eine Nachgiebigkeit, wodurch die Resonanzfrequenz steigt. Beispielsweise beträgt die Resonanzfrequenz des Schwingungstilgers ohne Dämpfungsring etwa 1,8 kHz, mit Dämpfungsring demgegenüber 2,1 kHz.The use and arrangement of the damping ring ensures that the resonance frequency increases and that the resonance increase broadened. By using the damping ring, the sharp influence narrowband resonance increase as follows. Of the Damper with damping ring has a higher total damping. Technically seen this means that the formerly narrow-band resonance peak widens and shrinks in amount. The damping ring has also compliance, which increases the resonance frequency. For example, the resonance frequency of the vibration damper is without Damping ring about 1.8 kHz, with damping ring, in contrast, 2.1 kHz.

Durch die vergleichsweise breitbandige Schwingungstilgung ist der erfindungsgemäße Schwingungstilger im höherfrequenten Bereich vielseitig einsetzbar und deckt damit Streuungen, der zu tilgenden Resonanz bei Serienteilen ab.Due to the comparatively broadband vibration damping Vibration absorber according to the invention is versatile in the higher-frequency range usable and thus covers scatter, the resonance to be repaid Serial parts.

Nach einer Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, daß die Trägheitsmasse von einer ersten Durchbrechung und der Federkörper von einer zweiten Durchbrechung jeweils zentral durchdrungen sind, daß die Durchbrechungen konzentrisch zueinander angeordnet sind, daß in der zweiten Durchbrechung Spannelement angeordnet ist, das die die zweite Durchbrechung begrenzende Wandung stets anliegend berührt, daß in der ersten Durchbrechung ein Stellglied angeordnet ist und daß das Spannelement durch das Stellglied aufweitbar und mit variabler Vorspannung gegen die Wandung anpreßbar ist. Das Spannelement besteht bevorzugt aus einem polymeren Werkstoff oder einem weichen Metall, wie beispielsweise Aluminium, wobei das Stellglied durch eine in der Trägheitsmasse geführte Schraube gebildet ist. Durch einer derartige Ausgestaltung ist die Resonanzfrequenz des Schwingungstilgers durch eine Veränderung der Gebrauchseigenschaften der Feder einstellbar. Mit zunehmender Vorspannung des Stellglieds auf das Spannelement verhärtet sich die Feder und die Resonanzfrequenz steigt. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Schwingungstilger an die jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalles angepaßt werden muß. Liegt der Schwingungstilger beispielsweise herstellungsbedingt geringfügig neben der zu tilgenden Resonanz, kann er mit Hilfe des Stellglieds und des Spannelements exakt eingestellt werden.According to one embodiment, it can be provided that the inertial mass from a first opening and the spring body from a second Breakthroughs are centrally penetrated that the breakthroughs are arranged concentrically to each other that in the second opening Clamping element is arranged, which is the second opening delimiting wall always touches that in the first Breakthrough an actuator is arranged and that the clamping element through the actuator can be expanded and with variable preload against the wall can be pressed. The tensioning element preferably consists of a polymeric Material or a soft metal, such as aluminum, which Actuator is formed by a screw guided in the inertial mass. With such a configuration, the resonance frequency of the Vibration dampers by changing the usage properties of the Adjustable spring. With increasing preload on the actuator The tensioning element hardens the spring and the resonance frequency increases. A Such a configuration is particularly advantageous if the Vibration absorber to the particular circumstances of the application must be adjusted. For example, the vibration damper lies due to the manufacturing process, it can be used in addition to the resonance to be repaid With the help of the actuator and the clamping element can be set exactly.

Die Trägheitsmasse, der Federkörper und der Halter sind bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet. Hierbei ist von Vorteil, daß rotationssymmetrische Bauteile beispielsweise durch Drehen einfach und kostengünstig herstellbar sind.The inertial mass, the spring body and the holder are preferred rotationally symmetrical. The advantage here is that rotationally symmetrical components, for example by simply turning and are inexpensive to manufacture.

Drei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.Three embodiments of the vibration damper according to the invention are explained below with reference to the drawings.

Diese zeigen jeweils in geschnittener und schematischer Darstellung: These each show a cut and schematic representation:

Fig. 1 bis 3 drei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers. Fig. 1 to 3 show three embodiments of the vibration damper according to the invention.

In den Fig. 1 bis 3 sind drei Ausführungsbeispiele von Schwingungstilgern gezeigt, bei denen der Federkörper 2 aus einem metallischen Werkstoff besteht und einstückig und materialeinheitlich mit der Trägheitsmasse 1 ausgebildet ist. Die hier gezeigten Ausführungsbeispiele sind jeweils rotationssymmetrisch ausgeführt, wobei die Tilgermasse 1, der Federkörper 2 und der Halter 3 eine einstückig hergestellte Einheit bilden, die aus nur einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Stahl oder Aluminium besteht.In Figs. 1 to 3 show three embodiments of vibration absorbers are shown in which the spring body 2 is made of a metallic material and is formed in one piece and of uniform material with the inertial mass 1. The exemplary embodiments shown here are each designed to be rotationally symmetrical, the damper mass 1 , the spring body 2 and the holder 3 forming an integral unit which consists of only one metallic material, for example steel or aluminum.

In Fig. 1 ist die einfachste Form des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers gezeigt. Die Trägheitsmasse 1, der Federkörper 2 und der Halter 3 sind jeweils durch Vollzylinder gebildet, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Derartige Schwingungstilger können beispielsweise gegossen oder aus einem zylindrischen Stabmaterial gedreht werden.In Fig. 1 the simplest form of the vibration damper according to the invention is shown. The inertial mass 1 , the spring body 2 and the holder 3 are each formed by solid cylinders which are arranged concentrically to one another. Such vibration absorbers can, for example, be cast or rotated from a cylindrical rod material.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, das sich vom ersten Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß der Federkörper 2 vom Dämpfungsring 4 umschlossen ist. Der Dämpfungsring 4 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus einem polymeren Werkstoff, der die Feder unter radialer Vorspannung entlang ihrer gesamten axialen Erstreckung umschließt und in axialer Richtung unter Vorspannung zwischen der Trägheitsmasse 1 und dem Halter 3 eingespannt ist. FIG. 2 shows a second exemplary embodiment, which differs from the first exemplary embodiment from FIG. 1 in that the spring body 2 is enclosed by the damping ring 4 . In this exemplary embodiment, the damping ring 4 consists of a polymeric material which surrounds the spring under radial prestress along its entire axial extent and is clamped in the axial direction under prestress between the inertial mass 1 and the holder 3 .

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Schwingungstilgers gezeigt, bei dem die Resonanzfrequenz durch ein Stellglied 9, das über ein Spannelement 7 auf den Federkörper 2 wirkt, einstellbar ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind die Trägheitsmasse 1, der Federkörper 2 und der Halter 3 konzentrisch zueinander angeordnet. Die Trägheitsmasse 1 ist mit einer ersten Durchbrechung 5 versehen, wobei die die erste Durchbrechung 5 begrenzende Wandung mit einem Gewinde zur Aufnahme des als Schraube 10 ausgeführten Stellglieds 9 versehen ist. Auch der Federkörper 2 ist von einer Durchbrechung 6 zentral durchdrungen, wobei innerhalb dieser zweiten Durchbrechung 6 ein aus polymerem Werkstoff oder einem weichen metallischen Werkstoff bestehendes, zylinderförmig ausgebildetes Spannelement 7 angeordnet ist, das die die zweite Durchbrechung begrenzende Wandung unter elastischer Vorspannung anliegend berührt. Soll beispielsweise die Resonanzfrequenz des Schwingungstilgers erhöht werden, ist es erforderlich, daß die Feder eine größere Federsteifigkeit aufweist, das heißt, daß die Feder härter werden muß. Dazu wird die Schraube 10 in Richtung des Spannelements 7 geschraubt, solange, bis das Spannelement 7 die die zweite Durchbrechung 6 begrenzende Wandung mit der richtigen Vorspannung anliegend berührt. Das Spannelement 7 ist durch das Stellglied 9 in radialer Richtung aufweitbar.In Fig. 3, an embodiment is shown of a vibration absorber in which the resonance frequency by an actuator 9, which acts on a clamping element 7 to the spring body 2, is adjustable. In this embodiment too, the inertial mass 1 , the spring body 2 and the holder 3 are arranged concentrically to one another. The inertial mass 1 is provided with a first opening 5, wherein the first opening 5 restricting wall is provided with a thread for receiving the screw 10 designed as actuator. 9 The spring body 2 is also penetrated centrally by an opening 6 , with a cylindrical clamping element 7 made of polymeric material or a soft metallic material being arranged within this second opening 6 and contacting the wall delimiting the second opening with elastic prestress. For example, if the resonance frequency of the vibration damper is to be increased, it is necessary for the spring to have a greater spring stiffness, that is to say that the spring must become harder. For this purpose, the screw 10 is screwed in the direction of the tensioning element 7 until the tensioning element 7 touches the wall delimiting the second opening 6 with the correct prestress. The clamping element 7 can be expanded in the radial direction by the actuator 9 .

Jeder der zuvor beschriebenen Schwingungstilger weist in einem Frequenzbereich von 1 bis 2 kHz ausgezeichnete Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer auf. Dadurch, daß elastomere Werkstoffe beim erfindungsgemäßen Schwingungstilger nicht zur Anwendung gelangen, bleiben die Gebrauchseigenschaften während einer sehr langen Gebrauchsdauer unverändert erhalten.Each of the previously described vibration absorbers has one Frequency range from 1 to 2 kHz excellent performance characteristics during a long period of use. The fact that elastomer Materials in the vibration damper according to the invention are not used the usage properties remain for a very long time Preserved the service life unchanged.

Claims

1. Vibration damper, comprising an inertial mass which is connected to at least one spring body, characterized in that the spring body ( 2 ) consists of a metallic material and is formed in one piece and with the same material as the inertial mass ( 1 ).

2. Vibration damper according to claim 1, characterized in that the spring body ( 2 ) is arranged on a substantially plate-shaped holder ( 3 ) which is formed in one piece and with the same material as the spring body ( 2 ).

3. Vibration damper according to one of claims 1 or 2, characterized in that the unit, consisting of absorber mass ( 1 ), spring body ( 2 ) and holder ( 3 ) has a substantially double-T-shaped cross section.

4. Vibration damper according to one of claims 1 to 3, characterized in that the spring body ( 2 ) is rod-shaped.

5. Vibration damper according to one of claims 1 to 4, characterized in that the spring body ( 2 ) is surrounded on the outer peripheral side by a damping ring ( 4 ) made of polymeric material, which is arranged under axial prestress between the inertial mass ( 1 ) and the holder ( 3 ) is.

6. Vibration damper according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inertial mass ( 1 ) of a first opening ( 5 ) and the spring body ( 2 ) of a second opening ( 6 ) are each penetrated centrally, that the openings ( 5 , 6 ) are arranged concentrically to one another such that a tensioning element ( 7 ) is arranged in the second opening ( 6 ), which always touches the wall ( 8 ) delimiting the second opening ( 6 ), that in the first opening ( 5 ) Actuator ( 9 ) is arranged and that the tensioning element ( 7 ) can be expanded by the actuator ( 9 ) and can be pressed against the wall ( 8 ) with variable preload.

7. Vibration damper according to claim 6, characterized in that the clamping element ( 7 ) consists of a polymeric material and the actuator ( 9 ) is formed by a screw ( 10 ) guided in the inertial mass ( 1 ).

8. Vibration damper according to one of claims 1 to 7, characterized in that the inertial mass ( 1 ), the spring body ( 2 ) and the holder ( 3 ) are rotationally symmetrical.