DE1987430U - Fahrzeugmotor mit dynamischem Schwingungstilger - Google Patents

Description

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Dynamischer Schwingungstilger zur Schwingungs- ;. beeinflussung bei gummi- oder ähnlich gelagerten Antriebsanordnungen, insbesondere Fahrzeug-" motoren. "'■. "^: --."..

Die Neuerung betrifft einen dynamischen Schwingungstilger .-zur Schwingungsbeeinflussung bei gummi- oder ähnlich gela-gerten Antriebsanordnungen, insbesondere Fahrzeugmotoren.

Es ist bekannt, Fahrzeugmotoren elastisch zu lagern. Dabei hat der Motor auf dieser elastischen Lagerung eine bestimmte Eigenfrequenz. Bei Erregungen in dieser Eigenfrequenz : neigt er naturgemäß zu Schwingungen mit.erheblicher Amplitude. Es 1st weiterhin üblich, bei Motoren für Vorderachsantrieb, Getriebe, Kupplung und Differential mit dem Motor, in einem .Block zu -vereinigen. Im Betrieb dieser Motoren hat sich nun herausgestellt, daß durch die vom Pifferential - ausgehenden Halbachsen. Beanspruchungen auf den Motor übertragen werden, wodurch dieser zu Schwingurigexi um seine Querachse angeregt wird. Es zeigte sich, daß bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit diese Erregung in der .Eigenfrequenz des Motors erfolgt. Die dadurch entstehenden starken Resonanzschwingungen gehen zum erheblichen Teil unabgefedert in das Fahrgestell über. Dadurch wird bei dieser, bestimmten Fahrgeschwindigkgsi-t ein Dröhnen und / Vibrieren der. Karosserie verursacht. . - :

Man hat versucht,: diesem Übelstand durch .Änderung der Eigenfrequenz des Motors abzuhelfen. Dies führte jedoch lediglich zu einer Verlagerung des Resonanzbereiches. Der . Bereich der erregenden Frequenzen ist sehr.groß, und man kann die Eigenfrequenz.des Motors weder zu hoch noch zu - --

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tief legen, weil dadurch seine Lagerung entweder zu hart oder zu weich wird. Man bleibt also immer gezwungenerweise in dem Bereich der erregenden Frequenzen. Auf diesem Wege ist also eine wirksame Abhilfe nicht möglich.

Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen,, oberhalb eines Verbrennungsmotors einen Reibungsdämpfer anzuordnen,, bei dem an den Oberflächen einer Planscheibe zu beiden Seiten Gewichte so angeordnet sind, daß dieselben parallele •Bewegungsmöglichkeit aufweisen und durch einen zentralen Bolzen, unter Zwischenschaltung einer Feder, miteinander über die Planscheibe verbunden sind.

Entsprechend der durch die Kolbenführung entstehenden Schwingungsausschläge, das ist vornehmlich in senkrechter Richtung, wirken die beiden Gewichte in gegenläufiger Bewegung unter Ausnutzung der Reibungsdämpfung. Durch diese Maßnahme werden lediglich mechanische Wirkungen in nur einer Richtung erzielt.

Ein anderer Vorschlag beruht darauf, daß Biegeschwingungen eines beider- oder einerseits eingespannten Biegestabes, im Schwingungsbauch ein Dämpfer angeordnet ist, der in einer Eigenfrequenz mit der Frequenz der Biegeschwingungen abgestimmt und die Energie durch Werkstoffdämpfung vernichtet wird. Hierbei hat man versucht, dies durch Dämpfer aus einem dämpfungsfähigen Werkstoff oder durch Schraubenfedern zu erzielen.

Neuerungsgemäß soll nun ein dynamischer Tilger zur Schwingungsbeeinflussung bei elastisch gelagerten Antriebsanordnungen, insbesondere Fahrzeugmotoren derart ausgeführt werden, daß eine verhältnismäßig sehr kleine Zusatzmasse über eine angekoppelte eigengedämpfte Gummi- oder dgl. Feder an der Antriebsvorrichtung befestigt und auf deren Eigenfrequenz so abgestimmt ist, daß die Schwingungen der Antriebsanordnung bis zu vernachlässigbar kleinen Amplituden in verschiedenen Schwingungsrichtungen herabsetzbar sind.

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Die Einrichtung nach der Neuerung hat den. VorteiI_x daß ;^T damit der Antrieb selbst - auch wenn er in seiner Eigenfrequenz erregt wird - nur mit so kleiner Amplitude.schwingt, daß eine Übertragung dieser Schwingungen auf das Fahrgestell und die Karosserie - wenn es sich um ein Fahrzeug -handelt - nicht eintritt. Außerdem ergibt sich als weiterer Vorteil, daß damit das bei Fahrzeugen gefürchtete Kupplungsrupfen., das einen einmaligen und kurzzeitigen Schwingungszustand des Motors darstellt, vollkommen beseitigt werden kann. .. . - "

Die Neuerung wird mit den für sie wesentlichen Teilen anhand des Ausführungsbeispiels erläutert. Als Beispiel wird ein Fahrzeugmotor beschrieben, der für Vorderachsantrieb bestimmt ist. Die Neuerung, läßt sich prinzipiell auch auf andere Antriebe, anwenden. Im einzelnen sind in den Figuren dargestellt:

in Fig. 1 die Anordnung des Motors ohne Zusatzmasse in schematischer Seitenansicht

in Fig. 2 die Anordnung des Motors mit Neuerungsgemäßer Zusatzmasse in schematischer Seitenansicht.

Nach Fig. 1 ist der Motor 1 mit Getriebe und Differential-2 zu einem Block vereinigt und mittels elastischer Puffer federnd im Fahrzeugrahmen 4 aufgehängt. Am Differential 2 sind mittels der Gelenke 5 die Halbachsen 6 angelenkt, die ihrerseits wieder durch die Gelenke 7 mit den Rädern 8 verbunden sind. Solange nun die einzeihen.durch.die Gelenke 5 und 7 verbundenen Achsteile fluchten, tritt eine kontinuierliche Drehmomentübertragung ein,. Wenn .jedoch, das Rad 8. durchfedert, dann erfolgt durch, die Gelenke eine ruckartig intermittierende. Drehmoment-Übertragung.. Dadurch

wird der Motor 1 über das Differential 2 zu Schwingungen angeregt, deren Frequenz in weiten Grenzen schwanken kann. Praktisch befindet sich nun das Rad 8 infolge der dauernden Straßenunebenheiten oder verschiedenen Belastungen immer in einer ausgelenkten Stellung, so daß ebenso dauernd Schwingungen a^f den Motor übertragen werden. Erfolgt hierbei die Erregung in der Eigenfrequenz des Motors - : und bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit .ist das immer der Fall - dann wird dieser zu Schwingungen 9.mit erheblicher Amplitude um seine Querachse aufgeschaukelt. Diese Schwingungen gehen zumindest teilweise- unabgefedert in den. Fahrzeugrahmen. 4 ein und verursachen ein unangenehmes/ "-■ Dröhnen und Vibrieren der Karosserie. :-

Nach Fig. 2 ist mit dem Motor 1^r, dessen Aufbau und An--^; Ordnung sonst die gleiche ist wie nach Fig. Λ, eine Zusatzmasse 10 gekoppelt. Die Kopplung erfolgt über eine Feder,,. die in diesem Falle als profilierte Stabfeder 11 ausgebildet ist. Die Zusatzmasse 10 und Feder 11 bilden zusammen ein Schwingungssystem, das auf die Eigenfrequenz des Motors abgestimmt werden kann. Zur genauen Abstimmung ist ent- ., '. weder die Zusatzmasse 10 oder die Kopplungsfeder 11 verstellbar ausgebildet. Beispielsweise kann zu diesem Zweck _:.."-. die Jendellänge der Zusatzmasse verstellbar sein. Hierzu könnte man die Zusatzmasse 10. auf der Feder 11 oder diese am Motor 1* verschieblich anordnen. Naturgemäß kann man zur Abstimmung auch die Feder 11 selbst einstellbar ausbilden,, indem man sie beispielsweise aus zwei gegeneinander verschieblichen Blattfedern zusammensetzt. ■■:'-.. "■■■-,- .

Die Wirkungsweise- der Vorrichtung ist folgendej Die Zusatz- ;■■ masse 10 und der Motor 1^r bilden zusammen ein DOppelpendel. Erfolgt nun wieder die gleiche Erregung des Motors 1* in der

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vorstehend beschriebenen Art und Weise, so wird dieses Doppelpendel derart zu Schwingungen angeregt, daß die Zusatzmasse 10 mit erheblicher Amplitude 12, der Motor 1* selbst jedoch nur noch mit einer vernachlässigbar kleinen Amplitude 13 im Gegentakt schwingt. Es wird also gewissermaßen die Schwingung vom Motor abgezogen, indem man bewußt die Zusatzmasse 10 durch entsprechende Dimensionierung und Kopplung mit möglichst großer Amplitude gegenphasig schwingen läßt. Die im Motor verbleibende Restschwingung mit der kleinen Amplitude 13 wird von der elastischen Aufhängung des Motors sicher abgefedert und infolgedessen nicht mehr auf Fahrzeugrahmen und Karosserie übertragen. Da' das gefürchtete Kupplungsrupfen eines Fahrzeuges auf den gleichen Ursachen beruht, wird es durch die geschilderte Anordnung in genau der gleichen Weise vermieden. Die Anordnung nach der Neuerung trägt also außerordentlich zur Erhöhung des Fahrkomforts und der Betriebssicherheit bei. :

Die Kopplung der Zusatzmasse 10 mit dem Motor 1* erfolgt in diesem Falle dämpfungsfrei,. und zwar, wie die Fig. 2 zeigt, mit Hilfe einer Metallfeder, beispielsweise einer Blattfeder 11. Natürlich kann man die Kopplungsfeder 11 so ausbilden, daß sie in zwei Richtungen schwingen kann. Der gewünschte Effekt kann dann in beiden Richtungen eintreten. Es werden also nicht nur Schwingungen des Motors 1 ^f um seine Querachse 14, sondern durch die Schwingung der Zusatzmasse 10 in Querrichtung 15 auch Schwingungen des Motors 1* um seine Längsachse 16 wirkungsvoll gedämpft. Man kann anstelle einer Blatt- oder Stabfeder auch eine anders geartete Metallfeder, beispielsweise eine Schrauben- oder Torsionsfeder nehmen, je weniger Dämpfung die Feder hat,

umso wirkungsvoller ist die Anordnung, weil mit ihr ja "■'-. keine Schwingungsenergie vernichtet werden soll."

Man kann natürlich auch die Anordnung dergestalt treffen, daß die Kopplung der Zusatzmasse mit dem Motor über eine eigengedämpfte elastische Masse erfolgt. Als solche kann beispielsweise eine Gummifeder vorgesehen sein. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß man in einfacher Weise eine Wirksamkeit in allen drei Raumkoordinaten erzielen kann. Hierbei kann man auch noch Mittel zur Einstellung der Dämpfung vorsehen.-Weiterhin kann man auch eine dämpfungsfreie Feder, z.B. eine Metallfeder, mit einer eigengedämpften Feder, z.B. einer Gummifeder, kombinieren, wobei man'ebenfalls Mittel zur Einstellung;der Dämpfung vorsehen kann.

Im Falle der Verwendung von Gummifedern kann man diese nach Art der an sich bekannten Gummimetallteile ausbilden. Dabei erfolgt die Verbindung mit Motor und Zusatzmasse über die mittels eines Kleb- oder Haftvorganges an dem Gummikörper befestigten Metallteile. Die Ausbildung des Gummimetallteiles selbst ist eine reine Zweckmäßigkeitsfrage. Man kann dabei alle Beanspruchungsarten für den Gummikörper, wie z.B. Schub, Druck, Zug oder Biegung oder Kombinationen davon zur Anwendung bringen mit Ausnahme von Knickung. ; --..-"""

Schutzansprüche:

Claims (4)

RA.7O2 645*11.1267 9, Oktober 1961 V 34O5/63C Gbm Clemens A. Voigt, Höhr-Grenzhausen Sehutzansprüche

1. Dynamischer Schwingungstilger zur Schwingungsbeeinflussung bei gummi- oder ähnlich gelagerten Antriebsanordnungen., insbesondere Fahrzeugmotoren,, dadurch gekennzeichnet, daß eine verhältnismäßig kleine Zusatzmasse (10) über eine angekoppelte eigengedämpfte Gummi- oder dgl. Feder (11) an der Antriebsvorrichtung befestigt und auf deren Eigenfrequenz so abgestimmt ist, daß die Schwingungen der Antriebsanordnung (1*) bis, zu vernachlässigbar kleiner Amplituden (13) in verschiedenen Schwingungsrichtungen, vorzugsweise in zwei Schwingungsrichtungen (12,15) herabsetzbar
sind.

2. Dynamischer Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmasse (10) so weit wie möglich vom Schwerpunkt des Motors (1*) entfernt an diesem angeordnet ist.

3. Dynamischer Schwingungstilger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur genauen Abstimmung auf die
Eigenfrequenz des Motors (1*) die Zusatzmasse (10) und/oder ihre Kopplung (11) verstellbar ausgebildet ist.

4. Dynamischer Schwingungstilger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstimmung auf die Eigenfrequenz des Motors (1'), die zur Kopplung dienende Feder
einstellbar ist.