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Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art.
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Solche Schwingungsdämpfer kommen an Einspritzleitungen insbesondere von Dieselmotoren zum Einsatz.
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Moderne Einspritzsysteme arbeiten mit zunehmend schnelleren Injektoren und mehreren Einspritzvorgängen pro Motorumdrehung und Zylinder bei immer höheren Einspritzdrücken. Die hydraulischen Druckstöße in den Einspritzleitungen, verursacht durch die Öffnungs- und Schließvorgänge der Injektoren, werden dadurch immer intensiver und erreichen immer höhere Frequenzen.
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In Folge dessen können die Einspritzleitungen immer häufiger mit einer ihrer natürlichen Eigenfrequenzen zu Resonanz-Schwingungen angeregt werden, wodurch die Gefahr entsteht, dass es zu einem Versagen durch Bruch der Einspritzleitung kommt.
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Dieses Problem kann durch das Anbringen eines Gummi- oder Gummi-Metall-Dämpfers auf der Einspritzleitung vermieden werden.
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Bekannte Gummi-Metall-Dämpfer haben eine hohlzylindrische Form, wobei der Durchmesser des Innenhohlraums in etwa gleich dem Außendurchmesser der Einspritzleitung ist, auf welcher der Schwingungsdämpfer montiert werden soll.
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Die Wirkung der bekannten Dämpfer basiert auf dem Masse-Feder-System mit Dämpfung. Der Dämpfer ist in der Lage, Resonanzfrequenzen der Einspritzleitung effizient zu unterdrücken, solange diese um den Faktor √ 2 über der natürlichen Eigenfrequenz des Dämpfers liegen.
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Um ein möglichst breites Frequenzband wirksam dämpfen zu können, muss der Schwingungsdämpfer eine möglichst niedrige natürliche Eigenfrequenz aufweisen. Zu diesem Zweck müssen die bekannten Schwingungsdämpfer ein vergleichsweise hohes Gewicht aufweisen und möglichst dickwandig sein. Ein Gummiformteil, das diese Eigenschaften aufweist, um als Schwingungsdämpfer geeignet zu sein, ist jedoch hinsichtlich der Kosten und des erforderlichen Baumraums am Motor nachteilig.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungsdämpfer der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass er bei gleicher Dämpfungswirksamkeit ein deutlich geringeres Gewicht und eine kleinere Wandstärke als die bekannten Schwingungsdämpfer aufweisen kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im Anspruch 1 niedergelegten Merkmale vor.
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Die exzentrische Ausbildung der erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer führt dazu, dass sie Drehschwingungen um die Rohrachse der Einspritzleitung ausführen, die bei den rotationssymmetrischen Schwingungsdämpfern gemäß dem Stand der Technik nicht auftreten. Die erfindungsgemäß erzeugten Drehschwingungen liegen in ihrer natürlichen Eigenfrequenz deutlich tiefer als bei den bekannten Schwingungsdämpfern. Es lässt sich hier ein Faktor 5 erzielen, was es ermöglicht, bei gleicher Grundfrequenz das Gewicht des Dämpfers um den Faktor 25 zu reduzieren.
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Die exzentrische Masseverteilung eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers wird vorzugsweise dadurch erzielt, dass der an sich die Form eines hohlen Kreiszylinders besitzende Grundkörper mit wenigstens einer zusätzlichen Exzentermasse verbunden wird, die sich in axialer Richtung über die gesamte Höhe des Grundkörpers oder nur einen Teil dieser Höhe erstrecken kann.
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Diese wenigstens eine Exzentermasse kann mit dem Grundkörper einstückig ausgebildet oder als gesondertes Bauteil an ihm drehfest montiert sein.
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In erstgenannten Fall können der Grundkörper und die Exzentermasse aus dem gleichen Material bestehen. Alternativ hierzu ist es in beiden Fällen aber auch möglich, dass der Grundkörper aus einem elastomeren, schwingungsdämpfenden Material besteht, während beispielsweise die Exzentermasse von einem Metallkörper gebildet wird, der von außen angesetzt oder in das Material des Grundkörpers exzentrisch eingebettet ist.
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Wesentlich ist, dass der Masseschwerpunkt des Schwingungsdämpfers nicht auf der im montierten Zustand mit der Achse des Einspritzleitungsrohrs zusammenfallenden Längsachse des Innenhohlraums des Schwingungsdämpfers liegt, sondern gegen diese radial nach außen versetzt angeordnet ist. Der Radialstrahl, der die Längsachse des Innenhohlraums des Schwingungsdämpfers mit dem Masseschwerpunkt der Exzentermasse verbindet, wird in vorliegenden Zusammenhang als Exzentrizitätsachse bezeichnet.
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Da ein Schwingungsdämpfer, der nur eine Exzentermasse aufweist, nur Bewegungen senkrecht zur entsprechenden Exzentrizitätsachse mit Drehschwingungen dämpfen kann, ist es erforderlich, auf einem Einspritzleitungsrohr, dessen Schwingungen wirksam gedämpft werden sollen, wenigstens zwei derartige Schwingungsdämpfer axial hintereinander drehfest so zu montieren, dass ihre Exzentrizitätsachsen einen sowohl von 0° als auch von 180° verschiedenen Winkel, vorzugsweise einen Winkel von 90° miteinander einschließen.
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Um den Montageaufwand zu verringern, ist in besonders bevorzugter Weise vorgesehen, einen Schwingungsdämpfer mit wenigstens zwei Exzentermassen auszustatten, die am Grundkörper entweder einstückig oder als Zusatzelemente so befestigt sind, dass ihre Exzentrizitätsachsen bezüglich der Längsachse den oben erwähnten Winkel miteinander einschließen.
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Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit einem prismatischen Exzenterteil;
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2 eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer aus 1 in Richtung des Pfeiles II;
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3 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit einem halbzylindrischen Exzenterteil;
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4 eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer aus 3 in Richtung des Pfeiles IV;
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5 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit einem aufgestecktem Zusatzelement;
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6 eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer aus 5 in Richtung des Pfeiles VI;
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7 eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit zwei prismatischen Exzenterteilen;
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8 eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer aus 7 in Richtung des Pfeiles VIII;
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9 eine perspektivische Ansicht einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit zwei halbzylindrischen Exzenterteilen;
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10 eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer aus 9 in Richtung des Pfeiles X;
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11 eine perspektivische Ansicht einer sechsten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit zwei aufgesteckten Zusatzelementen;
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12 eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer aus 11 in Richtung des Pfeiles XII;
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13 eine perspektivische Ansicht einer siebten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit einem quaderförmigen Exzenterteil;
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14 eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer aus 13 in Richtung des Pfeiles XIV;
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15 eine perspektivische Ansicht einer achten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit zwei quaderförmigen Exzenterteilen;
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16 eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer aus 15 in Richtung des Pfeiles XVI;
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17 eine perspektivische Ansicht einer neunten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers mit drei quaderförmigen Exzenterteilen; und
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18 eine Draufsicht auf den Schwingungsdämpfer aus 17 in Richtung des Pfeiles XVIII;
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In allen Figuren sind gleiche, bzw. einander entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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In den 1 mit 4 und 7 mit 10 sind erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer 1 dargestellt, von denen jeder einen hohlzylindrischen Grundkörper 2 mit einem durchgehenden Innenhohlraum 3 aufweist, dessen Innendurchmesser an den Außendurchmesser des Einspritzleitungsrohres (nicht dargestellt) angepasst ist, auf dem der Schwingungsdämpfer 1, beispielweise mit Hilfe einer Klebeverbindung drehfest so montiert werden soll, dass die Längsachse 4 des Innenhohlraums 3 mit der Längsachse des Einspritzleitungsrohrs zusammenfällt.
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Auch die in den 5 und 6 bzw. 11 und 12 besitzen einen in gleicher Weise ausgebildeten und dem gleich Zweck dienenden Innenhohlraum 3 mir kreisförmigem Querschnitt, doch weisen ihre Grundkörper 2 in einem zur Längsachse 4 senkrechten Querschnitt eine in etwa quadratische Außenkontur mit abgerundeten Ecken auf.
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Um den jeweiligen Schwingungsdämpfer 1 senkrecht zur Längsachse 4 auf ein Einspritzleitungsrohr aufschieben zu können, ist die Außenwand des Grundkörpers 2 längs einer Mantellinie 5 über die gesamte Höhe hinweg aufgeschnitten, so dass der Grundkörper 2 an dieser Mantellinie 5 aufgespreizt werden kann, um das Hindurchtreten des Einspritzleitungsrohrs durch die dabei entstehende Öffnung in den Innenhohlraum 3 des Schwingungsdämpfers 1 zu ermöglichen. Um das Aufspreizen zu erleichtern, kann eine sich über die gesamte axiale Länge des Grundkörpers 2 erstreckende, im Querschnitt in etwa V-förmige Kerbe 9 vorgesehen sein (in den 5, 6, und 11, 12 nicht dargestellt), die sich von der Außenfläche des Grundkörpers 2 ausgehend über einen Teil seiner Wandstärke in radialer Richtung nach innen erstreckt und mit ihrer Spitze an der Schnittlinie 5 endet.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 wird die Exzentermasse von einem prismatischen Exzenterteil 6 gebildet, mit dem der Grundkörper 2 des Schwingungsdämpfers 1 einstückig angeformt ist, sich über die gesamte axiale Höhe des Grundkörpers 2 erstreckt und in der Draufsicht der 2 eine in etwa dreieckige Außenkontur besitzt.
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Durch die Exzentrizitätsachse E ist angedeutet, dass durch diesen Exzenterteil 6 die zur Längsachse 4 parallele Schwerpunktslinie des gesamten Schwingungsdämpfers 1 in radialer Richtung nach außen verschoben ist.
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Die 3 und 4 zeigen einen Schwingungsdämpfer 1, der im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Schwingungsdämpfer aus den 1 und 2 besitzt und sich von diesem lediglich darin unterscheidet, dass sein Exzenterteil 7 in der Draufsicht der 4 eine halbkreisförmige Außenkontur aufweist, wobei der Mittelpunkt dieses Halbkreises gegen die Längsachse 3 in radialer Richtung nach außen verschoben ist.
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Der in den 5 und 6 dargestellte Schwingungsdämpfer 1 besitzt in der Draufsicht in Richtung der 6 einen Querschnitt mit im Wesentlichen quadratischer Außenkontur wobei die Ecken abgerundet sind. Auch hier ist der Grundkörper 2 längs einer Mantellinie aufgeschnitten, wie dies durch die Schnittlinie 5 angedeutet ist. Die Kerbe 9 ist hier zwar der Deutlichkeit halber nicht wiedergegeben, kann aber in der gleichen Weise vorgesehen werden, wie bei den Schwingungsdämpfern der 1 bis 4.
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Die Exzentermasse wird hier von einem Zusatzelement 11 gebildet, dass die gleiche axiale Länge besitzen kann wie der Grundkörper 2 und auf diesen so aufgesteckt ist, dass es drei seiner Seiten in etwa C-förmig umschließt. Dieses Zusatzelement 11 kann aus einem anderen, insbesondere schwereren Material als der Grundkörper 2 des Schwingungsdämpfers 1 bestehen, um eine erhöhte Dämpfungswirkung zu erzielen.
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Da die bisher beschriebenen Schwingungsdämpfer nur Bewegungen senkrecht zur Exzentrizitätsachse E mit Drehschwingungen dämpfen, ist es erforderlich, wenigstens zwei derartige Schwingungsdämpfer, deren Exzentrizitätsachsen miteinander vorzugsweise einen Winkel von 90° einschließen, an ein und derselben Einspritzleitung zu befestigen, damit deren Schwingungen in allen Richtungen senkrecht zur Rohrachse gleichermaßen gedämpft werden.
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Um die Montage zu vereinfachen, umfasst jeder der in den 7 bis 10 dargestellten Schwingungsdämpfer jeweils zwei Exzentermassen, die so ausgerichtet sind, dass ihre Exzentrizitätsachsen E, E‘ miteinander einen Winkel von 90° einschließen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 7, 8 werden die Exzentermassen von zwei einstückig an den Grundkörper 2 angeformten Exzenterteilen 6, 6‘ gebildet, die in axialer Richtung unmittelbar aneinander anschließen und die gleiche Form wie das Exzenterteil 6 aus den 1 und 2 besitzen.
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Bei dem in den 9 und 10 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die beiden Exzenterteile 7, 7‘, deren Form der des Exzenterteils 7 aus den 3 und 4 entspricht, in Richtung der Längsachse 4 einen axialen Abstand auf, der aber nicht zwingend erforderlich ist.
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Umgekehrt kann auch bei dem Ausführungsbeispiel der 7 und 8 ein derartiger axialer Abstand der Exzenterteile 6, 6‘ vorgesehen sein.
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Das in den 11, 12 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht in etwa demjenigen der 5 und 6, doch besitzt hier der Grundkörper 2 eine solche axiale Länge, dass auf ihn zwei Zusatzelemente 12, 12‘ aufgesteckt werden können, deren Exzentrizitätsachsen E, E‘ ebenfalls um 90° gegeneinander verdreht angeordnet sind.
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Wesentlich bei allen diesen Ausführungsformen ist, dass die Schwingungsdämpfer auf dem betreffenden Einspritzleitungsrohr drehfest montiert werden, was beispielsweise durch Aufkleben erfolgen kann. Zu diesem Zweck wird zwischen der Innenfläche des jeweiligen Hohlzylinders 2 und der Außenseite des (nicht dargestellten) Einspritzleitungsrohrs eine geeignete Kleberschicht vorgesehen.
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Prinzipiell ist es auch möglich, mehr als zwei der in den 1 bis 6 dargestellten Schwingungsdämpfer auf ein und demselben Einspritzleitungsrohr zu befestigen, wobei die Exzentrizitätsachsen vorzugsweise alternierend um 90° gegeneinander verdreht sind.
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In entsprechender Weise können auch mehrere der in den 7 bis 12 gezeigten Schwingungsdämpfer an ein und demselben Einspritzleitungsrohr drehfest montiert werden.
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Der in den 13 und 14 wiedergegebene Schwingungsdämpfer 1 entspricht im Wesentlichen den Ausführungsbeispielen aus den 1 bis 6, d.h. er weist nur ein Exzenterteil 13 auf, das hier quaderförmig ausgebildet ist, in radialer Richtung über die Mantelfläche des Grundkörpers 2 vorsteht und sich über dessen gesamte axiale Länge erstreckt. Von diesem Schwingungsdämpfer werden vorzugsweise wenigstens zwei auf einem Einspritzleitungsrohr drehfest montiert, um eine gute Schwingungsdämpfung zu erzielen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel in den 15 und 16 trägt der Grundkörper 2 zwei Exzenterteile 14 und 14‘, die ähnlich wie das Exzenterteil 13 in den 13 und 14 ausgebildet sind, sich ebenfalls über die gesamte axiale Länge des Grundkörpers 2 erstrecken zentrisch zu zwei Radialebenen angeordnet sind, die miteinander einen Winkel von ca. 90° einschließen. Hier genügt es, nur einen einzigen derartigen Schwingungsdämpfer 1 auf einem Einspritzleitungsrohr drehfest zu montieren, um die gewünschte Schwingungsdämpfung zu erreichen. Es können jedoch auch mehrere solcher Schwingungsdämpfer 1 an einem einzigen Einspritzleitungsrohr befestigt werden. Die beiden genannten Radialebenen können auch einen beliebigen anderen Winkel miteinander einschließen, der allerdings von 180° verschieden sein sollte. Die Erstreckung der beiden Exzenterteile 14 und 14‘ in radialer Richtung (Richtung der Pfeile E und E‘) kann gleich oder unterschiedlich sein.
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Bei der Ausführungsform, die in den 17 und 18 gezeigt ist, ist der Grundkörper 2 mit drei Exzenterteilen 15, 15‘, 15‘‘ verbunden, deren Radialebenen jeweils einen Winkel von 120° miteinander einschließen. Um hier eine exzentrische Masseverteilung zu erzielen, ist vorgesehen, dass sich wenigstens zwei, vorzugsweise alle drei Exzenterteile 15, 15‘ und 15‘‘ in radialer Richtung unterschiedlich weit erstrecken, sodass die Masseschwerlinie dieses Schwingungsdämpfers 1 nicht mit der Längsachse 4 zusammenfällt.
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Auch bei den Ausführungsformen der 13 bis 18 können das oder die Exzenterteile mit dem jeweiligen Grundkörper 2 einstückig ausgebildet oder an ihm fest montiert sein. Sie können aus dem gleichen oder einem anderen Material wie der jeweilige Grundkörper 2 bestehen.
