-
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungstilger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1. Ein solcher Schwingungstilger dient zur Bedämpfung von Schwingungen eines Bauteils, an den die Tilgerbasis des Schwingungstilgers starr anzukoppeln ist. Wirksam ist ein Schwingungstilger bei seinen Tilgereigenfrequenzen.
-
STAND DER TECHNIK
-
Aus der
DE 10 2004 014 889 A1 ist ein Schwingungstilger mit axial angekoppelter Elastomerfederanordnung bekannt, der die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist. Die schlauchabschnittförmig koaxial zu einer Hauptachse des Schwingungstilgers erstreckende Elastomerfederanordnung ist einerseits an eine Lochscheibe einer Tilgerbasis, die mit einem Kopf einer Befestigungsschraube gegen eine Basishülse einer Tilgerbasis beaufschlagt wird, und andererseits an eine dazu parallel verlaufende Innenoberfläche einer Tilgermasse angebunden.
-
Aus der
DE 10 2005 009 677 A1 ist ein Schwingungstilger mit radial angekoppelter Elastomerfederanordnung bekannt, der die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist. Die tellerfederförmige Elastomerfederanordnung ist innerhalb einer Öffnung einer ringförmigen Tilgermasse angeordnet und dort zum einen an einen Innenumfang einer zylindermantelförmigen Einpresshülse der Tilgermasse, die in einen Massehauptkörper der Tilgermasse eingepresst ist, und zum anderen in einem zu der Einpresshülse axial versetzten Anbindungsbereich an einen Außenumfang einer Basishülse einer Tilgerbasis angebunden. Die Basishülse erstreckt sich durch einen von dem Massehauptkörper ausgebildeten, nach innen vorspringenden Masseflansch hindurch. Von der koaxial zu einer Hauptachse des Schwingungstilgers angeordneten Basishülse erstreckt sich ein Basisflansch in die Elastomerfederanordnung hinein, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Masseflansches ist und der so als Verliersicherung für die Tilgermasse dient. Der in die Elastomerfeder eingebettete Basisflansch macht die Elastomerfederanordnung zu wesentlichen Teilen wirkungslos.
-
Aus der
DE 10 2016 112 240 A1 ist ein weiterer Schwingungstilger mit radial angekoppelter Elastomerfederanordnung bekannt, der die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist. Eine rohrförmige Tilgermasse ist über eine ringförmige Elastomerfederanordnung elastisch an einer rohrförmigen Tilgerbasis abgestützt ist, wobei die Tilgermasse und die Tilgerbasis koaxial angeordnet sind und eine gemeinsame Hauptachse aufweisen. Die Tilgerbasis ist bis auf ein Befestigungsende innerhalb der Tilgermasse angeordnet. Die Elastomerfederanordnung ist an die Basis und an eine Einpresshülse angebunden, die in einen Massehauptkörper der Tilgermasse eingepresst und stützt - in Richtung der Hauptachse betrachtet - die Tilgermasse beiderseits deren Masseschwerpunkt an der Tilgerbasis ab.
-
Die bekannten Schwingungstilger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 weisen recht unterschiedliche axiale und radiale Tilgereigenfrequenzen für Schwingungen ihrer Tilgermasse in Richtung und quer zu ihrer Hauptachse auf. Sie sind damit bei jeder der beiden Tilgereigenfrequenzen nur zum Bedämpfen von Schwingungen in der zugehörigen Richtung voll wirksam.
-
AUFGABE DER ERFINDUNG
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungstilger mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 aufzuzeigen, der gleiche axiale und radiale Tilgereigenfrequenzen für Schwingungen seiner Tilgermasse in Richtung und quer zu seiner Hauptachse aufweist.
-
LÖSUNG
-
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch einen Schwingungstilger mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
-
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Bei einem erfindungsgemäßen Schwingungstilger mit einer Hauptachse, einer sich ringförmig um die Hauptachse erstreckenden Tilgermasse, einer sich längs der Hauptachse in die Tilgermasse hinein erstreckenden Tilgerbasis und einer an im Inneren der Tilgermasse einander gegenüberliegende Anbindungsflächen der Tilgermasse und der Tilgerbasis angebundenen Elastomerfederanordnung sind die Anbindungsflächen der Tilgermasse und der Tilgerbasis unter Winkeln im Bereich von 30° bis 60° zu der Hauptachse ausgerichtet.
-
Da die Anbindungsflächen der Tilgermasse und der Tilgerbasis bei dem erfindungsgemäßen Schwingungstilger einander gegenüberliegen, weisen die Anbindungsflächen, wenn man ihren jeweiligen Winkel zu der Hauptachse in der Richtung betrachtet, die zu der angebundenen Federanordnung zeigt, nur bei der Tilgermasse oder der Tilgerbasis den Winkel von 30° bis 60° auf, während er bei der Tilgerbasis bzw. der Tilgermasse zwischen 120° und 150° beträgt. In jedem Fall verlaufen die Anbindungsflächen jeweils schräg oder diagonal zu der Hauptachse des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers, und entsprechend verläuft auch die zwischen ihnen angeordnete Elastomerfederanordnung schräg oder diagonal zu der Hauptachse. Diese schrägen Verläufe zu der Tilgerachse sowohl der Anbindungsflächen, die bei dem aus der
DE 10 2005 009 677 A1 bekannten Schwingungstilger nicht gegeben sind, als auch der Federanordnung erlauben es, die Tilgereigenfrequenzen des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers für Schwingungen seiner Tilgermasse in Richtung seiner Hauptachse und quer dazu aneinander anzunähern, bis sie gleich sind, d. h. bis der erfindungsgemäße Schwingungstilger zum Bedämpfen von Schwingungen mit identischen Frequenzen in beiden Richtungen geeignet ist. Wegen der bei dem erfindungsgemäßen Schwingungstilger vorhandenen Dämpfung aufgrund der Materialeigenschaften der Elastomerfederanordnung bedeutet dies nicht zwingend eine Identität der beiden Tilgereigenfrequenzen. Es reicht vielmehr, wenn sie mit einem Fehler von wenigen Prozent, beispielsweise maximal 5 % oder 3 %, übereinstimmen.
-
Vielfach sind gleiche axiale und radiale Tilgereigenfrequenzen bei dem erfindungsgemäßen Schwingungstilger dann realisierbar, wenn die Winkel der Anbindungsflächen der Tilgermasse und der Tilgerbasis in einem Bereich von 35° bis 55° oder genauer von 40° bis 50°, d. h. bei etwa 45° liegen.
-
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Anbindungsflächen der Tilgermasse und der Tilgerbasis parallel zueinander verlaufen und einander direkt gegenüberliegen, so dass sich die Elastomerfederanordnung normal zu den Anbindungsflächen erstreckt.
-
Grundsätzlich können die Anbindungsflächen der Tilgermasse und der Tilgerbasis mehrere diskrete ebene Teilflächen umfassen. bevorzugt sind die Anbindungsflächen der Tilgermasse und der Tilgerbasis jedoch Teilflächen von Kegelmänteln um die Hauptachse, deren Vollwinkel das Doppelte der gewünschten Winkel der Anbindungsflächen zu der Hauptachse betragen.
-
Wenn bei dem erfindungsgemäßen Schwingungstilger ein Innenumfang der Anbindungsfläche an der Tilgermasse kleiner als ein Außenumfang der Anbindungsfläche an der Tilgerbasis ist, kann hierauf eine Verliersicherung für die Tilgermasse an der Tilgerbasis aufbauen, die die Tilgermasse auch bei ausfallender Elastomerfederanordnung auf der Tilgerbasis sichert. So reicht es für eine Realisierung dieser Verliersicherung aus, wenn die Tilgerbasis mit einem dem Außenumfang ihrer Anbindungsflächen durch den Innenumfang der Anbindungsflächen der Tilgermasse hindurch gegenüberliegenden Befestigungsende an dem Bauteil befestigt wird, dessen Schwingungen zu bedämpfen sind.
-
Die Anbindungsfläche der Tilgerbasis ist typischerweise an einem Basisflansch angeordnet, der radial über einen Basiskern mit zylindermantelabschnittförmigen Abmessungen übersteht. Von dem Basiskern kann ein Gewindebolzen abstehen, oder der Basiskern kann ein längs der Hauptachse verlaufendes zentrales Befestigungsloch für den Durchgriff einer Befestigungsschraube aufweisen. In jedem Fall kann die Tilgerbasis ein monolithischer Formkörper, d. h. einstückig ausgebildet sein.
-
Die Anbindungsfläche der Tilgermasse ist typischerweise an einem Masseflansch angeordnet, der von einem Massehauptkörper radial nach innen zu der Hauptachse hin absteht. Dabei kann die Tilgermasse monolithisch ausgebildet sein, d h. der Masseflansch einstückig mit dem Massehauptkörper. Bei größeren Tilgermassen erweist es sich jedoch als vorteilhaft für die Herstellung des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers, wenn der Masseflansch mit der angebundenen Elastomerfederanordnung in den Massehauptkörper eingepresst wird. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers kann dann dem Masseflansch über den Basisflansch hinweg ein monolithisch mit dem Massehauptkörper ausgebildeter Gegenflansch gegenüberliegen. Dann ist der Tilgerflansch zur Ausbildung einer Verliersicherung zwischen dem Masseflansch und dem Gegenflansch gefangen.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Schwingungstilger kann die Tilgermasse und/oder die Tilgerbasis und/oder die Elastomerfederanordnung symmetrisch zu der Hauptachse ausgebildet sein. Diese Symmetrie kann von einer Achsensymmetrie über eine Rotationssymmetrie bis dahin reichen, dass es sich bei der Tilgermasse und/oder der Tilgerbasis und/oder die Elastomerfederanordnung um jeweils einen Rotationskörper um die Hauptachse handelt.
-
Wenn bei dem erfindungsgemäßen Schwingungstilger parallel zu der Hauptachse verlaufende Restanbindungsflächen der Tilgermasse und/oder der Tilgerbasis vorhanden sind, an die die Elastomerfederanordnung neben den schräg bzw. diagonal verlaufenden Anbindungsflächen angebunden ist, liegen diesen Restanbindungsflächen vorzugsweise keine solchen Restanbindungsflächen an der Tilgerbasis bzw. der Tilgermasse direkt gegenüber. Parallel zu der Hauptachse verlaufende Restanbindungsflächen können bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers schwer vermeidbar sein. Sie wirken sich jedoch auf die Tilgereigenfrequenzen zumindest dann nicht nennenswert aus, wenn ihnen keine solchen Restanbindungsflächen direkt gegenüberliegen.
-
Ein Masseschwerpunkt der Tilgermasse des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers liegt vorzugsweise innerhalb eines virtuellen Rings, der sich zwischen den Anbindungsflächen an der Tilgermasse und der Tilgerbasis erstreckt. Dieser Ring kann von der Elastomerfederanordnung ausgefüllt sein oder eine Einhüllende der Elastomerfederanordnung sein.
-
Vorzugsweise liegt der Masseschwerpunkt der Tilgermasse des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers innerhalb eines Bereichs auf der Hauptachse, in dem die Anbindungsflächen an der Tilgermasse einerseits und der Tilgerbasis andererseits längs der Hauptachse einander überlappen.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Schwingungstilger ist es so, dass die Tilgermasse über die Elastomerfederanordnung nur einseitig ein die Tilgerbasis angekoppelt ist und sich nicht in zwei Richtungen an der Tilgerbasis abstützt. Die einseitige Ankopplung bedeutet insbesondere, dass die Elastomerfederanordnung bei einer Relativbewegung der Tilgermasse gegenüber der Tilgerbasis in Richtung der Hauptachse entweder auf Druck/Schub oder auf Zug/Scherung beansprucht wird, aber nicht in einem ihrer Teilbereiche auf Druck/Schub und in einem anderen ihrer Teilbereiche auf Zug/Scherung.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Schwingungstilger kann die Elastomerfederanordnung in Umfangsrichtung um die Hauptachse durchgängig sein und damit kegelstumpfmantel- oder tellerfederförmig. Wenn die Elastomerfederanordnung in Umfangsrichtung um die Hauptachse des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers nicht unterbrochen ist, kann sie auch insgesamt als eine Elastomerfeder bezeichnet werden. Mit einer Elastomerfederanordnung, die mit konstantem Querschnitt um die Hauptachse herum umläuft, ist es besonders leicht, gleiche Tilgereigenfrequenzen des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers in allen radialen Richtungen einzustellen, in denen die Tilgermasse radial zu der Hauptachse schwingt. Grundsätzlich kann die Elastomerfederanordnung in der Umfangsrichtung um die Hauptachse aber auch Unterbrechungen aufweisen, d. h. in diskrete Teilfedern unterteilt sein.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Ansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Schutzrechts Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Ansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Ansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Ansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Ansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
-
Die in den Ansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Die in den Ansprüchen angeführten Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die der jeweilige Schwingungstilger aufweist.
-
Die in den Ansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Ansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Ansprüche leichter verständlich zu machen.
-
Figurenliste
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
- 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers; und
- 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers.
-
FIGURENBESCHREIBUNG
-
Der in 1 dargestellte Schwingungstilger 1 weist eine Hauptachse 2 auf und ist rotationssymmetrisch zu dieser Hauptachse 2 ausgebildet. Um die Hauptachse 2 erstreckt sich eine ringförmige Tilgermasse 3. Von einem Befestigungsende 4 her erstreckt sich eine Tilgerbasis 5 in das Innere 6 der Tilgermasse 3. In dem Inneren 6 ist die Tilgermasse 3 über eine Elastomerfederanordnung 7 an die Tilgerbasis 5 elastisch angekoppelt. Konkret ist die Elastomerfederanordnung 7 an eine Anbindungsfläche 8 der Tilgermasse 3 und eine Anbindungsfläche 9 der Tilgerbasis 5 angekoppelt, die einander gegenüberliegen. Sowohl bei der Anbindungsfläche 8 als auch bei der Anbindungsfläche 9 handelt es sich um eine Teilfläche eines Kegelmantels um die Hauptachse 2 mit einem Vollwinkel von etwa 90°. Entsprechend sind die Anbindungsflächen 8 und 9 parallel zueinander ausgerichtet, und die Elastomerfederanordnung 7 erstreckt sich im Wesentlichen normal zu den Anbindungsflächen 8 und 9 zwischen diesen beiden. Die Elastomerfederanordnung 7 ist neben den diagonal zu der Hauptachse 2 ausgerichteten Anbindungsflächen 8 und 9 auch noch an Restanbindungsflächen 10 und 11 der Tilgermasse 3 und der Tilgerbasis 5 angebunden, die parallel zu der Hauptachse 2 verlaufen. Dabei liegen sich die Restanbindungsflächen 10 und 11 jedoch nicht direkt gegenüber, sondern sie befinden sich längs der Hauptachse 2 betrachtet an einander gegenüberliegenden Enden der Elastomerfederanordnung 7. Ein Masseschwerpunkt 12 der Tilgermasse 3 liegt innerhalb eines Bereichs 13 auf der Hauptachse 2, in dem die Anbindungsflächen 8 und 9 längs der Hauptachse 2 überlappen. Die Tilgermasse 3 ist in der Ausführungsform des Schwingungstilgers 1 gemäß 1 einstückig, d. h. sie bildet mit einem einzigen Formkörper einen Massehauptkörper 14 und einen davon radial nach innen zu der Hauptachse 2 abstehenden Masseflansch 15 aus, an dem die Anbindungsfläche 8 liegt. Auch die Tilgerbasis 5 ist hier monolithisch und bildet mit einem einzigen Formkörper einen Basiskern 16 mit zylindermantelabschnittförmigen Abmessungen und einen darüber überstehenden Basisflansch 17 aus. An dem Basisflansch 17 liegt die Anbindungsfläche 9. Da der Innenumfang des Masseflansches 15 kleiner als der Außenumfang des Basisflansches 17 ist, ist die Tilgermasse 3 an der Tilgerbasis 5 verliergesichert, wenn das Befestigungsende 4 der Tilgerbasis 5 mit einer nicht dargestellten Befestigungsschraube, die durch ein längs der Hauptachse 2 verlaufendes Befestigungsloch 18 hindurchgreift, an einem Bauteil festgelegt ist, dessen Schwingungen zu bedämpfen sind. Der Schwingungstilger 1 gemäß 1 weist gleiche Tilgereigenfrequenzen für Schwingungen seiner Tilgermasse 3 in Richtung der Hauptachse 2 und senkrecht dazu auf.
-
Dies gilt auch für die in 2 dargestellte Ausführungsform des Schwingungstilgers 1. Hier ist abweichend von 1 der Masseflansch 15 nicht einstückig mit dem Massehauptkörper 14 ausgebildet, sondern zusammen mit der Elastomerfederanordnung 7, die an ihn und die Tilgerbasis 5 angebunden ist, in den Massehauptkörper 14 eingepresst. Der Basisflansch 17 liegt dabei zwischen dem Masseflansch 15 und einem von dem Massehauptkörper 14 ausgebildeten Gegenflansch 19 und ist dazwischen gefangen. Entsprechend öffnen sich hier die Kegelmäntel, auf denen die Anbindungsflächen 8 und 9 angeordnet sind, zu dem Befestigungsende 4 der Tilgerbasis 5 hin und nicht von dem Befestigungsende 4 weg, wie dies gemäß 1 der Fall ist.
-
Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungstilgers 1 gemäß 2 weist zwar mit dem separaten Masseflansch 15 einen zusätzlichen Bestandteil auf, ist aber dennoch bei großen Tilgermassen 3 und entsprechend schweren Massehauptkörpern 14 vorteilhaft bei der Herstellung, weil nicht die gesamte Tilgermasse 3 in einem Vulkanisierwerkzeug auf die Temperatur gebracht werden muss, die für das Anvulkanisieren der Elastomerfederanordnung 7 aus Elastomerwerkstoff an die Anbindungsflächen 8 und 9 sowie die Restanbindungsflächen 10 und 11 erforderlich ist. Gemäß 2 bildet derselbe Elastomerwerkstoff auch noch einen umlaufenden Anschlagpuffer 20 auf dem Basiskern 16 aus, an dem der Gegenflansch 19 mit seinem Innenumfang bei großen Auslenkungen der Tilgermasse 3 gegenüber der Tilgerbasis 5 anschlagen kann. In 2 ist weiterhin hervorgehoben, dass sich die Elastomerfederanordnung 7 im Wesentlichen in Richtung des Abstands 21 der einander direkt gegenüberliegenden Anbindungsflächen 8 und 9, d. h. orthogonal zu diesen erstreckt.
-
Mit einer um die Hauptachse 2 herum konstant durchgehenden Elastomerfederanordnung 7, wie sie in den 1 und 2 dargestellt ist, ist es in Verbindung mit der diagonalen Ausrichtung der Anbindungsflächen 8 und 9 besonders leicht, gleiche Tilgereigenfrequenzen sowohl in allen radialen Richtungen quer zu der Hauptachse als auch in der axialen Richtung längs der Hauptachse einzustellen, in denen die Tilgermasse 3 gegenüber der Tilgerbasis 5 schwingt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schwingungstilger
- 2
- Hauptachse
- 3
- Tilgermasse
- 4
- Befestigungsende
- 5
- Tilgerbasis
- 6
- Inneres der Tilgermasse 3
- 7
- Elastomerfederanordnung
- 8
- Anbindungsfläche der Tilgermasse 3
- 9
- Anbindungsfläche der Tilgerbasis 5
- 10
- Restanbindungsfläche der Tilgermasse 3
- 11
- Restanbindungsfläche der Tilgerbasis 5
- 12
- Masseschwerpunkt
- 13
- Bereich
- 14
- Massehauptkörper
- 15
- Masseflansch
- 16
- Basiskern
- 17
- Basisflansch
- 18
- Befestigungsloch
- 19
- Gegenflansch
- 20
- Anschlagpuffer
- 21
- Abstand
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102004014889 A1 [0002]
- DE 102005009677 A1 [0003, 0009]
- DE 102016112240 A1 [0004]
