DE3038711C2 - - Google Patents

Description

Eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE-OS 23 03 732 bekannt. In einer zylindrischen Gehäusekammer mit einer Umfangswand und zwei Stirnwänden ist ein Tilgungskörper längs der Kammerachse beweglich gelagert. Er hat Spiel zur Kammerwand. Zwischen jeder Stirnwand der Kammer und den zugewandten Stirnflächen des Tilgungskörpers ist ein elastomerer Federkörper eingesetzt. Die beiden Federkörper übernehmen gleichzeitig die Führung des Tilgungskörpers längs der Kammerachse. Der Abstand der beiden Stirnflächen ist einstellbar, so daß sich im Zusammenwirken mit konischen Flächen des Federkörpers eine einstellbare Dämpfung ergibt. Durch diese Dämpfungswirkung bewegt sich der Tilgungskörper etwa 90° phasenverschoben zum Gehäuse. Es ist dadurch nur eine teilweise Dämpfung der Gehäuseschwingungen möglich.

Aus der De-OS 27 47 225 ist eine analoge Lösung zur Dämpfung der Schwingungen eines Rohres quer zu seiner Achse bekannt. Die Federkörper sind dementsprechend im Querschnitt quadratische Ringe, die zwischen dem hohlzylindrischen Tilgungskörper und dem Rohr eingesetzt sind. Die Dämpfungswirkung ist analog jener gemäß DE-OS 23 02 732.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Dämpfungswirkung verbessert wird. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden die Gehäuseschwingungen über die rollenden Führungskörper auf den Tilgungskörper übertragen. Dies vergrößert die Phasenverschiebung zwischen den beiden Schwingungen auf annähernd 180°. Damit kann eine weitgehende Tilgung der Gehäuseschwingungen erzielt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht durch ein Handwerkzeug für ein oszillierendes Werkzeug, von dem der Antriebsteil nur angedeutet ist,

Fig. 2 einen Ausschnitt bei der mit II bezeichneten Stelle in Fig. 1 in stark vergrößertem Maßstab,

Fig. 3a und 3b eine Schnittansicht bei einer Vorrichtung nach der Erfindung in einer Mittellage und bei maximaler Auslenkung und

Fig. 4a bis 4c drei Formen von Federkörpern.

Die Schnittansicht gemäß Fig. 1 läßt von einer Handwerkzeugmaschinen das Gehäuse 1, einen Kolben 2 als Antriebsvorrichtung, wie beispielsweise bei einem pneumatischen oder elektromagnetischen Schwingantrieb, und einen Tilgungskörper 4 erkennen. Der Tilgungskörper 4 besteht aus einem zylindrischen Körper mit zwei um den Umfang herumlaufenden Nuten 6 und in den Nuten angeordneten kreisringförmigen Körpern 7. Stirnseitig ruht der Tilgungskörper 4 auf je einem Federkörper 5 auf. Der Kolben 2 ist über eine Betätigungsstange 8, die im Gehäuse 1 mittels zwei Gleitlagern gelagert ist, mit einem Schwingwerkzeug 3, eine Feile, Säge, Schleifer od. dgl., in einem Führungshalter 9 verbunden. Fig. 2 zeigt eine Umfangsnut 6 im Tilgungskörper 4 mit eingelegtem kreisringförmigem Körper 7, der zwischen dem Gehäuse 1 und dem Nutengrund verformt wird, in stark vergrößertem Maßstab. Um die Figuren nicht mit unwesentlichen Details zu belasten, sind Trennflächen im Gehäuse nicht dargestellt, die Herstellung und Montage mit Tilgungskörpern 4 ermöglichen.

Diese Anordnung des Tilgungskörpers 4 wirkt wie folgt: Vom Kolben 2 werden Schwingungen im Frequenzbereich von etwa 30 bis 200 Hz auf das Gehäuse 1 übertragen. Diese Schwingungen werden von den kreisringförmigen Körpern 7 übernommen und an den Tilgungskörper 4 abgegeben. Dieser bewegt sich um 180° phasenverschoben gegenüber der Gehäuseschwingung und die kreisringförmigen Körper 7 rollen auf der Wand des Gehäuses 1 einerseits und in der Umfangsnut 6 andererseits entsprechend der Schwingung hin und her. Indem die sogenannten Rollringe schon in der Ruhelage verformt sind, wird diese Verformung beim Abrollen beibehalten und die Kraft, die es braucht, um die kreisringförmigen Körper 7 zu verformen, verbraucht einen Teil der Energie.

Bei Verwendung eines elastomeren Stoffes für die kreisringförmigen Körper 7 können verschiedene Dämpfungsarten zusammenkommen, die jede durch eine verformte Kraft gebildet wird. So entsteht eine Reibungsdämpfung durch die Rollreibung der kreisringförmigen Körper 7 und durch die Verformung ergibt sich eine viskose Dämpfung und zudem kann noch eine exponentielle Geschwindigkeitsdämpfung entstehen. Die Energieübertragung vom Gehäuse 1 auf den Tilgungskörper 4 erfolgt durch eine exponentielle Geschwindigkeitsdämpfungskraft über die Federkörper 5.

Die Anpassung des Schwingungsgebildes an ein breites Frequenzspektrum erfolgt dadurch, daß der Antrieb des Tilgungskörpers 4 über die Federkörper 5 mit Beeinflussung durch die kreisringförmigen Körper 7 erfolgt. Die Federkörper 5 haben eine derartige Ausbildung, daß die Kraft- Weg-Kurve einen exponentiellen Verlauf hat, so daß sich die Abstimmung der Frequenz zwischen Gehäuse 1, Tilgungskörper 4 und Federkörpern 5 selbsttätig auf eine Frequenz innerhalb eines breiten Bandes, bei dem die obere Grenzfrequenz etwa 5mal höher ist als die untere Grenzfrequenz, einstellt. Indem die kreisringförmigen Körper 7 noch zusätzliche Bewegungskräfte vom Gehäuse 1 auf den Tilgungskörper 4 und umgekehrt übertragen, werden die Eigenresonanzverhältnisse des Schwingungsgebildes noch zusätzlich korrigiert.

Fig. 3a und 3b zeigen das Schwingungsgebilde in zwei Lagen im Betrieb, und zwar zeigt Fig. 3a eine Mittelstellung und Fig. 3b eine Endlage, wenn der Tilgungskörper 4 vollständig nach rechts in der Zeichnung ausgelenkt ist.

Der Tilgungskörper 4 wird vom Gehäuse 1 über die Federkörper 5 und die kreisringförmigen Körper 7 erregt. Wenn die Betätigungsstange 8 periodisch in Richtung des Pfeiles A und in Richtung des Pfeiles B bewegt wird, überträgt sich ein Teil der Bewegungskraft auf das Gehäuse 1. Die Federkörper 5 übernehmen die Bewegung und bringen den Tilgungskörper 4 zum Schwingen, wodurch die Federkörper 5, wie Fig. 3b zeigt, verformt werden.

Der Tilgungskörper 4 schwingt dadurch um 180° phasenverschoben gegenüber dem Gehäuse. Diese gegenläufige Bewegung wird durch die kreisringförmigen Körper 7 auf das Gehäuse zurück übertragen, so daß sich die Bewegungen fast vollständig aufheben.

Fig. 4 zeigt Schnittansichten von weiteren drei verschiedenen Federkörperformen, die je eine besondere Kraft-Weg- Kurve besitzen und je nach Größe der zu tilgenden Schwingung und nach dem Frequenzband, in dem die zu erwartenden Schwingungen liegen, ausgewählt werden können.

Bei einem Versuchswerkzeug wurde ein Tilgungskörper gemäß Fig. 1 eingebaut, und es konnten folgende Werte gemessen werden:

Gehäusehub ohne Energieabsorber|0,68 mm
Gehäusehub mit Tilgungskörper gemäß Fig. 1, jedoch ohne kreisringförmige Körper 7	0,15 mm
Gehäusehub mit vollständigem Tilgungskörper gemäß Fig. 1	0,03 mm

Diese Zahlen zeigen deutlich, daß nicht das gegenläufig schwingende Gebilde allein schon genügt, sondern daß es nach einer Rückkopplung über die kreisringförmigen Körper 7 bedarf, um eine wirksame Tilgung von Schwingungen zu erhalten. Durch das breite Frequenzband werden auch Schwingungen im Anlauf stark reduziert.

An Stelle eines zylindrisch ausgebildeten inneren Tilgungskörpers 4 kann dieser auch eckig, z. B. quadratisch im Querschnitt sein, wobei mehrere eingefräste gerade Quernuten einzelne gerade Stücke von sogenannten Rollkörpern aufnehmen, die an ebenen Innenwandungen des äußeren Körpers 1 aufliegen. Wegen dem höheren Bearbeitungsaufwand wird diese Ausführungsvariante jedoch selten angewendet.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Tilgung von Schwingungen eines Gehäuses (1) längs einer Achse (A-B), umfassend eine im wesentlichen zylindrischen Gehäusekammer mit einer Umfangswand und zwei Stirnwänden, einen in der Kammer längs der Achse (A-B) beweglich gelagerten Tilgungskörper (4), der mit Spiel zur Umfangswand in die Kammer eingesetzt ist, sowie je einen Federkörper (5) zwischen jeder Stirnwand der Kammer und der dieser Stirnwand zugewandten Stirnfläche des Tilgungskörpers (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Längsführung des Tilgungskörpers (4) in der Kammer durch mindestens einen elastomeren kreisringförmigen Körper (7) von kreisförmigem Querschnitt gebildet ist, der in eine Umfangsnut (6) im Tilgungskörper (4) oder in der Umfangswand der Kammer eingelegt ist, und daß die Nutbreite größer und die Nuttiefe kleiner als der Querschnittsdurchmesser des kreisringförmigen Körpers (7) ist, wobei der Körper (7) bei in Richtung der Achse (A-B) relativ zum Tilgungskörper (4) schwingendem Gehäuse (1) auf dem Nutgrund und der dazu parallelen Gegenfläche abrollt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer und der Tilgungskörper (4) kreiszylindrischen Querschnitt haben, und daß der kreisringförmige Körper (7) ein O-Ring ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tilgungskörper benachbart seinen beiden axialen Enden je eine Umfangsnut (6) hat, in welchen je ein kreisringförmiger Körper (7) eingelegt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkörper (5) kreisringförmig sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Federkörper (5) eine Viereckfläche ist, von der zwei Ecken radial und zwei Ecken axial bezüglich der Achse (A-B) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkörper (5) aus Polybutadien bestehen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) beidseits der Kammer eine koaxiale, längs der Achse (A-B) oszillierende Betätigungsstange (8) verschiebbar gelagert ist, die eine axiale Bohrung des Tilgungskörpers (4) mit Spiel durchdringt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) der Griff eines Gerätes mit einem Schwingantrieb ist.