DE2035764C3

DE2035764C3 - Schwingungstilger

Info

Publication number: DE2035764C3
Application number: DE2035764A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Automobiles Peugeot SA; Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Automobiles Peugeot SA; Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1969-07-25
Filing date: 1970-07-18
Publication date: 1975-01-23
Also published as: IE34353L; CA918129A; FR2054774A5; RO59518A; GB1311718A; OA03299A; DE2035764A1; BE752292A; DE2035764B2; ES381413A1; ZA704258B; MY7300478A; IE34353B1; US3667706A; SU506320A3

Description

•»nannten Bauart zu schaffen, mit dem die vollfrlinmene Tilgung der Kraft möglich isi, die in einer fceliebigen Ebene, die hier als Wirkungsebene be- •eichTiet werden soll, eingeleitet wird.

Diese Aufgabe wird mit einem Schwingungstilger Art bezeichneten Bauart gelöst, der erfindungsgemäß Sfldurch gekennzeichnet ist, daß die elastischen EIe-' te _weiche die Enden des Stabes mit dem Motor "nd dem Rahmen verbinden, anisotropische elastische Eigenschaften aufweisen, die durch den Wert der Steifigkeit dur Elemente in Richtung zweier rechtwinkelig zueinander und im wesentlichen senkrecht Achse des Stabes verlaufenden Achsen bestimmt

" jT^_r erfindungsgemäße Schwingungstilger ermöglicht dank seiner Wirksamkeit in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen beide Komponenten der eingeleiteten Kraft auszugleichen.

Die deutsche Patentschrift 228 585 beschreibt eine Fjnrichtung zum Vermeiden bzw. Abdampfen der Resonanzschwingungen von Gegenständen. Hierzu ist •n oder an dem Gegenstand eine Hilfsmasse /wischen tier Federn aufgehängt, die in senkrecht zueinanderverlaufenden Richtungen angeordnet sind. In der Benannten deutschen Patentschrift findet sich keine Andeutung, daß die vier Federn unterschiedliche federcharakteristiken aufweisen sollten. Die bekannte Einrichtung funktioniert, indem sie einen Teil der Schwingungsenergie des Gegenstandes, mii. dem sie verbunden ist, durch Inbewegungsetzen der aufgehängten Masse absorbiert. Im Gegensatz hierin beruht der Schwingungstilger nach vorliegender E.fintdung auf einem ganz anderen Prinzip, indem nämlich in einem bestimmten Punkt eine Sekundärschwingung gleicher Intensität, jedoch entgegengesetzter Phase wie die Primärschwingung eingeleitet wird, so daß sich

beide Schwingungen aufheben

Die Erfindung und die Wirkungsweise des ihren Gegenstand bildenden Schwingungstilgers sind nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigt

F i g. 1 eine beispielsweise Ausführungsform eines Schwingungstilgers gemäß der Erfindung in Anwendung in einem Kraftfahrzeug und

F i g. 1 und 3 eine abgeänderte Ausführungsfonn des in F i g. L dargestellten Schwingungstilgers, und zwar im Schnitt entlang der Achse des Phasenwenders bzw. im Querschnitt entlang der Linie III-Ill der F i g.

Wie in den Zeichnungen dargestellt, stützt sich eine der Gummilagerungcn 2 des Motors 1 auf den Rahmen 3 ab. Da der Motor 1 Schwingbewegungen in senkrechter Richtung und in Querrichtung ausführt. Wird der Rahmen über die Motorlagerungcn durch eine Kraft F erregt, d'·; sich in zwei senkrecht zueinander gerichtete Kräfte zerlegen läßt. Die eine Kraft F, ist in Richtung der Zusammendrückung A der Gummilagerung 2 gerichtet, die andere in Richtung der Scherbelastung B. Die Größe und die Phase jeder dieser Komponenten hängen von den senkrechten und quergerichteten Schwingungen des Motor; ab, sowie von der Steifigkeit des Gummis der Motorlagerung in Druck und Scherung. F₁ und F₂ sind somit die Komponenten der vom Motor 1 auf den Rahmen 3 übertragenen Kraft F in den Richtungen A und B.

Der den Gegenstand der Erfindung bildende Schwingungstilger oder Phasenwender besteht im wesentlichen aus einem Stab 4, welcher parallel zur Längsachse des Motors angeordnet ist und eine Masse 5 trägt, die entlang des Stabes verschiebbar ist. Der Stab ist an einer Stelle des Motors mittels einer Gummimuffe 6 befestigt, welche in der Richtung A ' die Steifigkeit H₁ und in der Richtung B die Steifigkeit Ao aufweist. Das andere Ende des Stabes 4 ist am Rahmen 3 mittels einer weiteren Gummimuffe 7 befestigt, welche in den gleichen Bezugsrichtungen A und B die Steifigkeiten A₁' bzw. A-₂' aufweist und in ίο unmittelbarer Nähe der Motorlagerung 2 angeordnet ist. Die Anisotropie der Gummimuffen wird durch in ihnen angeordnete Ausnehmungen oder Durchbrechungen 8 erzeugt.

Der Stab 4 bewegt sich so, daß über das elastische Element 7 in den Rahmen oder das Gestell 3 eine Kraft F'eingeleitet wird, welche in die den Richtungen A und B entsprechenden Komponenten F₁' und F₂ zerfällt.

Unter Berücksichtigung der Schwingungen an den Punkten C und D des Motors, von denen angenommen sei, daß sie sich in Phase befinden, können die Masse, die Abmessungen des Stabes and die Steifigkeit A-, bzw. A₁' in der Richtung A so gewnhlt werden, daß die vom Phasenwender auf den Rahmen 3 übertragene Komponente F₁' zwar die gleiche Amplitude hat. wi» die von der Motorlagerung 2 in der Richtung Λ auf den Rahmen 3 übertragene Kraft F₁, aber eine entgeeeneesetzte Phase aufweist.

In gleicher Weise können die Steifigkeiten k-, und A₂ der Muffen 6 und 7 in Richtung B so gewählt werden, daß die Kräfte F₂ und F,' in der gleichen Richtung B entgegengesetzte Phasen aber gleiche Amplitude aufweisen. Die Verwendung von Gummimuffen ist nicht zwingend erforderlich; sie können vielmehr durch beliebige andere Systeme ersetzt werden, die in z_wei Richtuneen senkrecht zueinander die Eigenschaften einer Feder aufweisen, z. B. durch elastische Federblätter, deren Querschnitte so gewählt sind, daß sie in zwei Richtungen senkrecht zueinander die gewünscii-♦o ten Werte aufweisen, die im allgemeinen in den Richtungen A und B \ erschieden sind.

Für die den genannten Resonanzfrequenzen entsprechenden Frequenzen kar.n dagegen der Schwingungsmodul sogar größer sein. Im allgemeinen verlegt man die höchste Resonanz in einen Frequenzbereich, in dem sie nur selten oder nur in geringer Starke erreicht wird. Die andere Resonanz mit niediigerer Frequenz kann dagegen störender sein. Um die Wirkung dieser Resonanz zu beseitigen ohne dabei die Wirksamkeit des Systems zu beeinträchtigen, ergänzt man die Vorrichtung gemäß der Erfindung durch folgende Zusätze: .

Auf der Masse 5 ist ein bewegliches Schwmggewicnt 10 angeordnet, das in an sich bekannter Weise nach folgender Formel ausgelegt wi-d:

2.T

A-M

wobei

/ die Resonanzfrequenz des Scbwinggewichtes, k ein für die Steifigkeit des für die Muffe 9 verwende'en Gummis charakteristischer Koeffizient

und

65 M die Masse der Ringes 10 des Schwinggewichles mit einer Frequenz, ist, welche sehr nahe der niedrigsten zu beseitigenden Resonanzfrequenz der Vorrichtung liegt.

Die Masse 5 ist von einer als Feder wirkenden Gummimuffe 9 umgeben, sowie von einem die Masse des Schwinggewichles bildenden Metallring 10 (F i g. 2 und 3). Der so gebildete Resonator ermöglicht eine gute Dämpfung der niedrigen Resonanzfrequenz, ohne daß dadurch die Wirksamkeit des den Gegenstand der Erfindung bildenden Phasenwenders für die über der Resonanzfrequenz liegenden Frequenzen beeinträchtigt wird.

Die Gummimuffe 9 kann übrigens, ebenso wie die Muffen 6 und 7, eine anisotrope Struktur aufweisen, so daß mittels des gleichen Schwinggewichtes die Dämpfung zweier Resonanzfrequenzen in zwei Wirkungsrichtungen ermöglicht wird.

Wenn an Stelle der Muffen 6 und 7 elastische Federblätter verwendet werden, verwendet man ein Schichtelement, das aus biegsamen Metallplatten besteht, die durch Kunststoffschichten voneinander getrennt sind, welche die entsprechenden Dämpfungseigenschaften für die Dämpfung der niedrigen Resonanzfrequenz aufweisen.

Bei Verwendung von Muffen 6 und 7 aus elastischem Material bewirkt man eine Dämpfung der der niedrigen Resonanzfrequenz des Phasenwenders gemäß der Erfindung entsprechenden Schwingungsamplitude dadurch, daß man eine an sich bekannte Gummimischung mit Füllstoffen verwendet, die für den in Frage stehenden Frequenzbereich die bestmögliche Dämpfung ergeben.

Es kann auch eine elektromagnetische, pneumatische oder mechanische Vorrichtung vorgesehen werden, welche den Stab 4 unterhalb einer bestimmten Motordrehzahl blockiert.

Die Anordnung kann dabei so getroffen sein, daß die Blockierung aufgehoben wird, sobald die Motordrehzahl überschritten wird, bei welcher sich der Phasenwender in Resonanz befindet. Oberhalb dieser Drehzahl arbeitet der Phasenwender oder Schwingungstilger normal. Die Blockierung kann automatisch von jedem Element des M otors aus gesteuert werden, dessen Betriebszustand sich mit der Drehzahl des Motors ändert.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beichriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt.

So kann z. B. die Anordnung der Vorrichtung gemäß der Erfindung verschieden sein. Diese Anordnung hängt eigentlich nur von der Ebene ab, in welcher die Schwingungen gedämpft werden sollen. Man kann auch so viele Schwingungstilger vorsehen, als Lagerungselemente vorhanden sind. Andererseits müssen die elastischen Elemente nicht unbedingt den vorstehend beschriebenen Elementen entsprechen. Sie

ao können z. B. auch aus elastischen Blöcken bestehen, welche in zwei verschiedenen Richtungen auf Scherung beansprucht werden.

Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung können die von eine Motor erzeugten Schwingungen wesentlieh besser gedämpft werden, als dies mit den bisher bekannten Vorrichtungen möglich war. Insbesondere ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung wirksame! als der in der französischen Patentschrift 1 520 69f beschriebene Schwingungsdämpfer, welcher die Schwingungen nur in einer ganz bestimmten Richtung dämpfen kann. Mit der Vorrichtung gemäß dei Erfindung können dagegen in zwei Richtungen, di( Schwingungen in einer bestimmten Ebene gedämpf werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 welche die Amplitude der die Muffen durchPatentansprüche: laufenden Schwingungen bei den Resonanzfrequenzen des Stabes und seiner Masse verringern.

1. Schwingungstilger zum Dämpfen von Schwin- 7. Schwingungstilger nach Anspruch 3, dadurch gungen, die von einem Motor ausgehen und über 5 gekennzeichnet, daß die Federblätter als aufeinanelastische Lagerungen, welche den Motor mit einem dergeschichtete Metallplatten ausgeführt sind, die ihn tragenden Rahmen verbinden, unmittelbar durch Kunststoffschichten voneinander getrennt auf letzteren übertragen werden, insbesondere für sind, welche Dämpfungseigenschaften für die Kraftfahrzeuge und Werkzeugmaschinen, mittels Eigenfrequenzen des Stabes und seiner Masse welchem im Rahmen, möglichst nahe an den ela- io aufweisen.

stischen Lagerungen, eine zweite Schwingung erzeugt werden kann, die in bezug auf die erste

Schwingung die gleiche Amplitude aber eine ent-

gegengesetzte Phase aufweist, wobei zur Erzeugung

der zweiten Schwingung ein Stab dient, der sowohl 15

mit dem Motor als auch mit dem Rahmen elastisch Vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsverbunden ist und auf seiner ganzen Länge eine tilger zum Dämpfen von Schwingungen, die von einem zum Zwecke der Regelung verstellbare Masse trägt, Motor ausgehen und über elastische Lagerungen, dadurch gekennzeichnet, daß die welche den Motor mit einem ihn tragenden Rahmen elastischen Elemente (6, 7), welche die Enden des 20 verbinden, unmittelbar auf letzteren übei ua_ecn werden, Stabes (4) mit oem Motor (1) und dem Rahmen (3) insbesondere für K.aftfahrzeuge und Werkzeugverbinden, anisotropische elastische Eigenschaften maschinen, mittels welchem im Rahmen, möglichst aufweisen, die durch den Wert der Steifigkeit der nahe an den elastischen Lagerungen, eine zweite Elemente in Richtung zweier rechtwinkelig zu- Schwingung erzeugt weiden kann, die in bezug auf die einander und im wesentlichen senkrecht zur Achse 25 erste Schwingung die gleiche Amplitude aber eine des Stabes (4) verlaufenden Achsen bestimmt sind. entgegengesetzte Phase aufweist, wobei zur Erzeugung

2. Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch der zweiten Schwingung ein Stab dient, der sowohl mit gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente als dem Motor als auch mit dem Rahmen elastisch verzum Stab (4) konzentrisci.e Muffen (6, 7) aus blinden ist und auf seiner ganzen Länge eine zum einem Elastomer ausgebildet sind, deren aniso- 30 Zwecke der Regelung verstellbare Masse trägt.
tropische elastische Eigenschaften durch Aus- Ein solcher Schwingungstilger ist beispielsweise in nehmungen (8) bestimmt sind, welche örtlich und der französischen Patentschrift 1 520 695 beschrieben in mindestens einer, duruh die Achse des Stabes Er ist dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen verlaufenden Ebene so angeordn* t sind, daß jeder Verbindungselemente des Stabes im wesentlichen nur der beiden Komponenten, aus denen sich die durch 35 in einer Richtung zusammendrückbar sind. Mittels die elastische Lagerung (2) in den Rahmen (3) dieses bekannten Schwingungstilgers kann nur in einer eingeleitete Schwingung zusammensetzt, eine bestimmten Richtung eine dynamische KnJt mit Schwingungskomponente gleicher Amplitude aber gleicher Amplitude aber entgegengesetzter Phase wie entgegengesetzter Phase entspricht, die vom Motor die erste Schwingung in den R.ihmen eingeleitet ausgeht und über die Muffen (6, 7) und den 40 werden. Die Regelung und Einstellung der einzu-Stab (4) im Bereich der elastischen Lagerung (2) leitenden Kraft erfolgt durch Verlagern der Stabmasse in den Rahmen (3) eingeleitet wird. oder indem man die Härte oder Steifigkeit der vorge-

3. Schwingungstilger nach Anspruch 1. dadurch sehenen elastischen Elemente (Gummiblöcke, Schraugekennzeichnet, daß die eleastischen Elemente als benfedern od. dgl.) in deren einziger Betriebsriciitung Federblätter ausgebildet sind, deren Querschnitte 45 entsprechend abstimmt. Für einen guten Ausgleich so bemessen sind, daß sie in zwei senkrecht der eingeleiteten Kräfte ist es erforderlich, daß der zueinander verlaufenden Richtungen unterschied- Angriffspunkt des Schwingungstilger am Rahmen liehe Steifigkeit aufweisen. möglichst nahe der Motorlagerung liegt.

4. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1, Der genannte und andere Schwingungstilger der 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine die Eigen- 50 gleichen Bauart sind nur in einer bestimmten Richtung frequenz des Stabes (4) und seiner Masse (5) wirksam, welche der Verformungsrichtung der ciadämpfende Vorrichtung, welche aus einem, auf stischen Elemente entspricht. In vielen Fällen ist es die zu dämpfende Frequenz abgestimmten Schwing- aber wünschenswert, die in den Rahmen oder das gewicht besteht, welches auf der Masse (5) ange- Fahrzeug- bzw. Maschinengestell eingeleiteten Kräfte ordnet ist und eine elastische Muffe (9) umfaßt, 55 in zwei senkrecht zueinandcrstchenden Richtungen auf der eine zweite, ringförmige Masse (10) ange- auszugleichen. Bei den meisten Motoren, insbesondere ordnet ist. bei Brennkraftmotoren, hat nämlich die in den Rahmen

5. Schwingungstilger nach Anspruch 4, dadurch und in das Gestell eingeleitete Kraft nicht immer die gekennzeichnet, daß die elastische Muffe (9) in gleiche Richtung. Das Fahrzeug- bzw. Maschinenmindestens einer diametralen Ebene Abschwä- 60 gestell wird im allgemeinen durch eine Drehkraft chungen aufweist, die ihr in dieser Ebene eine erregt, deren Eigenschaften nicht nur von den komgeringere Steifigkeit verleihen. plexen Schwingungsbewegungen des Motors, sondern

6. Schwingungstilger nach den Ansprüchen 1, auch von den Eigenschaften seiner elastischen Lage-2 oder 3, gekennzeichnet durch eine die Eigen- rung abhängen. Diese Kraft läßt sich in allen Fällen frequenz des Stabes (4) und seiner Masse (5) 65 in zwei senkrecht zueinanderwirkende Komponenten dämpfende Vorrichtung, die darin besteht, daß zur zerlegen.

Herstellung der elastischen Muffen (6, 7) eine Vorliegender Erfindung liegt daher die Aufgabe

Gummimischung mit Füllstoffen verwendet wird, zugrunde, einen Schwingungstilger der eingangs