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Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Schwingungsdämpfer zum Dämpfen von Schwingungen an einer Oberfläche
eines Gegenstandes, wobei der Dämpfer wenigstens einen
oszillierenden Körper aufweist, der bewegbar mit der
Oberfläche verbunden ist derart, daß er zum Oszillieren
angeregt wird, so daß der oszillierende Körper Kräfte auf den
Gegenstand überträgt, die hauptsächlich den Kräften
entgegengesetzt gerichtet sind, die durch Schwingungen auf
den Gegenstand wirken, wobei der Schwingungsdämpfer ein
aus einem formbeständigen Werkstoff gebildetes und zur
festen Anordnung auf der Oberfläche des Gegenstandes
vorgesehenes Anordnungsbauteil aufweist, wobei das
Anordnungsbauteil eine oder mehrere nach innen gerichtete
schwingungsübertragende Tragwände aufweist, der
oszillierende Körper über Dämpfungselemente in einem Abstand von
den Tragwänden abgestützt ist und die Dämpfungselemente
über ein Zusammenwirken mit der nach innen gerichteten
Wand oder den Wänden am Anordnungsbauteil in Position
gehalten werden.
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Zum Dämpfen einer Schwingung an einer Oberfläche eines
Gegenstandes ist es bislang bekannt gewesen, ein Prinzip
anzuwenden, nach dem ein relativ schwerer Körper in
nachgiebiger Weise so abgestützt beziehungsweise gelagert
ist, daß der Körper aufgrund der Schwingungen des
Gegenstandes zum Schwingen gebracht wird, wobei der Körper und
seine Aufnahme beziehungsweise sein Lager so bezüglich
der Schwingungsparameter ausgebildet sind, daß der Körper
hauptsächlich zur Schwingung in Gegenrichtung gebracht
wird und daher Kraftkomponenten erzeugt, die
entgegengesetzt gerichtet zu den Kraftkomponenten sind, welche die
Schwingungen erzeugen. Bislang jedoch ist keine
zufriedenstellende technische Vorrichtung aufgetaucht, welche
zur Erreichung erwünschter Dämpfungseigenschaften
gefertigt werden kann.
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FR-A-1 050 638 beschreibt einen bekannten Dämpfer, der
zwei Schraubenfedern besitzt, die eine Dämpfungswirkung
hauptsächlich in einer Ebene beinhalten.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
einfache und wirkungsvoll funktionierende Vorrichtung mit
einfach anpaßbaren Eigenschaften und langer Lebensdauer
zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird mittels eines Schwingungsdämpfers
gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die
Dämpfungselemente aus einem elastischen Werkstoff gebildet und in
einem einzigen Dämpfungskörper aufgenommen sind, daß das
Anordnungsbauteil ein Gehäuse mit einem Hohlraum bildet,
in dem der Dämpfungskörper und der oszillierende Körper
eingeschlossen sind, daß der oszillierende Körper in dem
Dämpfungskörper eingeschlossen ist und daß der
Dämpfungskörper mit Abstandselementen ausgebildet ist, die eine
Abstützung von den Tragwänden des Gehäuses aufnehmen und
kleine Zwischenräume zwischen dem oszillierenden Körper
und den Tragwänden ausbilden.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit verschiedenen
Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
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Fig. 1 eine teilweise geschnittene
perspektivische Ansicht des Schwingungsdämpfers gemäß der Erfindung
zeigt,
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Fig. 2 einen Querschnitt durch einen
vollständigen Schwingungsdämpfer gemäß der in Fig. 1 dargestellten
ersten Ausführungsform zeigt,
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Fig. 3 und 4 den Schwingungsdämpfer in einer zweiten
und einer dritten Ausführungsform zeigen.
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Wie aus der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2
ersichtlich, ist der Schwingungsdämpfer mit einem oszillierenden
Körper 1 aus einem Werkstoff von hohem spezifischen
Gewicht, wie beispielsweise Stahl, Kupfer, Tungsten oder
ähnlichem gebildet. In dem dargestellten Beispiel ist der
oszillierende Körper 1 als ein Parallelepiped
ausgebildet, d.h. mit sechs ebenen Flächen 2, 3, 4 mit rechten
Winkeln untereinander. Der oszillierende Körper ist in
einem Hohlraum 5 angeordnet, welcher der Form des
schwingenden Körpers angepaßt ist mit einer Vielzahl von, in
dem dargestellten Beispiel sechs, nach innen zu dem
oszillierenden Körper 1 hin gerichteten Tragflächen 6, 7,
8, 9. Der Hohlraum ist in einem dampfenden Körper 10
ausgebildet, der aus einem elastischen, vorzugsweise hoch
elastischen Werkstoff, zum Beispiel Gummi, wie
beispielsweise einem natürlichen Gummi oder symthetischen Gummi
oder Silikonkautschuk gebildet ist. Der dämpfende Körper
ist als ein Gehäuse für den schwingenden Körper 1, in dem
letzterer entsprechend aufgenommen ist, ausgebildet. Der
Dämpfungskörper oder dämpfende Körper schließt
dementsprechend den Schwingungskörper 1 in dem dargestellten
Beispiel vollständig ein, obwohl dies in Fig. 1 teilweise
geschnitten dargestellt ist, um die Anordnung des
Schwingungskörpers in dem Dämpfungskörper zu zeigen. In dem
gezeigten Beispiel besitzt dieser die einfassenden
Wandteile 12, 13, 14, 15, 16, ein Wandteil für jede Seitenfläche
69 des Schwingungskörpers. Nach außen gerichtet stehen
von den Wandteilen des Dämpfungskörpers Abstandselemente
vor, die in dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Beispiel als
sich vom Umfang erstreckende geneigte Flansche 17, 18
ausgebildet sind, genauer gesagt ein oberer und unter
Flansch, die sich vollständig um die zwei
gegenüberliegenden Wandteile 13, 15 des Dämpfungskörpers herum
erstrecken.
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Der Schwingungsdämpfer umfaßt weiterhin ein
Anordnungsbauteil 19, das in Fig. 2 gezeigt ist. Das
Anordnungsbauteil 19 ist zum Halten gegen eine Fläche 20 des
Gegenstandes 21 ausgebildet, dessen Schwingungen mit dem
Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung zu dämpfen sind.
In dem mit der Fläche 20 des Gegenstandes 21 montierten
Zustand ist das Anordnungsbauteil 19 zum Umschließen des
Dämpfungskörpers 10 und somit des Schwingungskörpers 1
ausgebildet, so daß sich diese Teile nicht losarbeiten
können und aufgrund der Schwingungskräfte abgeworfen
werden können. Der Dämpfungskörper 10 und so ebenfalls der
Schwingungskörper 1 sind genauer durch das
Anordnungsbauteil 19 in einem Hohlraum 22 in dem Anordnungsbauteil 19
umschlossen.
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In dem gezeigten Beispiel ist dieses in einer
becherförmigen Form mit einer Hauptform eines Parallelepipedes
oder eines Würfels mit fünf ebenen Wandteilen 23, 24, 25
ausgebildet, von denen jedes eine rechtwinklige oder
quadratische Tragfläche beziehungsweise Stützfläche 26, 27,
28, 29, dem Hohlraum 22 zugewandt darstellt, während die
sechste Seite des Parallelepipedes oder Würfels fehlt und
durch einen Bereich der Fläche 20 ersetzt ist, die zu
bedämpfen ist. Das Anordnungsbauteil 19 ist mit Flanschen
30, 31 versehen, welche zwei an der Zahl sein können und
voneinander weg gerichtet sind oder sich von jedem der
vertikalen Wandteile des in der Zeichnung dargestellten
Anordnungsbauteiles nach außen gerichtet erstrecken.
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Die Flansche 30, 31 bilden Anordnungsflansche mit
Tragflächen 32, 33, welche gegen die Fläche 20 anliegen, die
zu bedämpfen ist. Die Anordnungsflansche 30, 31 sind mit
Schraubenbohrungen 34, 35 für Befestigungseinrichtungen
zur Befestigung an der Fläche 20 versehen. In dem
gezeigten Beispiel sind die Befestigungseinrichtungen
Schrauben, welche durch Bohrungen in einem Wandabschnitt des
Gegenstandes 21 geführt sind, dessen Schwingungen zu
bedämpfen sind.
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Alternativ kann die Befestigung durch Nieten oder
Schweißen, Kleben oder ähnlichem erreicht werden. Was wichtig
ist, ist daß die Befestigung steif ist, so daß die
Schwingungen von dem Gegenstand zu dem Anordnungsbauteil
19 übertragen werden, so daß seine nach innen gerichtet
liegende Tragflächen 26 - 29 zusammen mit dem Gegenstand
schwingen. Diese Tragflächen bilden nämlich Stützflächen
für den Dämpfungskörper 10, genauer für seine
Abstandselemente 17, 18, welche in dem gezeigten Beispiel diagonal
zu dem horizontalen oberen Randteil beziehungsweise zu
dem entsprechenden unteren Randteil ausgerichtet sind.
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Wie es aus den Figuren ersichtlich ist, sind die Flansche
abgeschrägt, wobei der Zweck davon ist, einen guten
Oberflächenkontakt mit den nach innen gerichteten
Stützflächen des Hohlraumes aufrecht zu erhalten.
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Mittels der Abstandselemente 17, 18 werden die Wandteile
12, 13, 14, 15, welche den Schwingungskörper 10 umgeben,
in einem Abstand von den nach innen gerichteten
Stützflächen des Hohlraumes 22 des Anordnungsbauteiles 19
gehalten, wodurch dementsprechend kleine Zwischenräume 36, 37,
38, 39 zwischen den Wandteilen und den nach innen
gerichteten Stützflächen ausgebildet werden, welche die
Bewegung des Dämpfungskörpers erleichtern und dadurch auch
die des Schwingungskörpers 1, sogar wenn der Hohlraum 22
vollständig mit Dämpfungswerkstoff gefüllt sein sollte.
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Die Abstandselemente 17, 18 plazieren den Dämpfungskörper
symmetrisch in dem Hohlraum 22 des Anordnungsbauteiles
19, da die Abstandselemente in vorteilhafter Weise die
gleiche Größe aufweisen und dementsprechend gleich große
kleine Zwischenräume zwischen den nach innen gerichteten
Stützflächen des Hohlraumes und der Wandteile des
Dämpfungskörpers schaffen. In vorteilhafter Weise kann sowohl
der Dämpfungskörper als auch der Schwingungskörper
bezüglich einer gedachten vertikalen Symmetrielinie in der
Zeichnung und bezüglich einer symmetrischen horizontalen
Linie durch den Dämpfungskörper symmetrisch sein. Obwohl
es in Fig. 2 nicht gezeigt ist, können sowohl der
Schwingungskörper 1 als auch der Dämpfungskörper im
wesentlichen kubisch ausgebildet sein.
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In Fig. 3 ist ein Beispiel einer zweiten Ausführungsform
der aktiven Teile beziehungsweise Bauteile des
Schwingungsdämpfers dargestellt, d.h., der Schwingungskörper
und der Dämpfungskörper, die mit 40 beziehungsweise 41
bezeichnet sind. Das Anordnungsbauteil ist nicht
dargestellt, kann aber prinzipiell wie ein Omega ausgebildet
sein, d.h. mit einer an die Form des Dämpfungskörpers
angepaßten Kontur und mit einem oder zwei
Befestigungsflanschen. Es ist auch vorstellbar, daß das Anordnungsbauteil
einen winkeligen Querschnitt besitzt, ähnlich demjenigen
in Fig. 2, so daß eine Linienberührung zwischen den nach
innen gerichteten Flächen des Anordnungsbauteiles und des
Dämpfungskörpers geschaffen wird, um einen Luftraum an
der Seite der Kontaktbereiche zu schaffen. Wie es aus der
Zeichnung ersichtlich ist, ist in diesem Beispiel der
Schwingungskörper 40 zylindrisch und in einem hohlen
Zylinder 42 in dem Dämpfungskörper 41 angeordnet, der in
ähnlicher Weise zylindrisch ist.
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Andere Formen sind selbstverständlich ebenfalls
vorstellbar, beispielsweise ein Schwingungsdämpfer mit einem
elliptischen Querschnitt. Die in Fig. 3 dargestellte
Ausführungsform kann zum Beispiel zur Dämpfung von
Situationen verwendet werden, bei denen die Schwingungen
Kraftkomponenten erzeugen, die prinzipiell parallel zu einer
Ebene sind, vorzugsweise eine Ebene radial zu der
Längsachse des Schwingungsdämpfers. Es ist auch möglich, daß
eine Schwingungsdämpfung in einer axialen Richtung
auftreten kann, wobei Sorge dafür zu tragen ist, daß die
Enden des Schwingungskörpers 40 nicht mit den Stützflächen
der Aufnahmeanordnung in Kontakt kommen. Dies wird
beispielsweise dadurch erreicht, daß die beiden Enden des
Schwingungskörpers 40 in einem kurzen Abstand vor den
Endflächen des Dämpfungskörpers enden oder, alternativ,
daß die Aufnahmeanordnungen keine zu den Endflächen des
Zylinders hin gerichtete Stützflächen besitzen.
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Fig. 4 zeigt eine Variation des in Fig. 1 und 2
dargestellten Schwingungsdämpfers, wobei das Anordnungsbauteil
von der selben Ausbildung sein kann wie dasjenige in Fig.
2, aber die Abstandselemente stattdessen aus einer
Vielzahl von lokalen Abstandselementen gebildet sind, welche
mit 43 bezeichnet sind. Diese werden in dem gezeigten
Beispiel durch blasenförmige Vorsprünge gebildet, welche
über die Seitenflächen der Dämpfungskörper 42 gleichmäßig
verteilt sind und dazu dienen, mit einem Punkt oder einer
kleinen Flächenberührung die nach innen gerichteten
Stützflächen des Anordnungsbauteiles zu berühren. Auf
diese Weise werden die Seitenflächen 45, 46, 47 des
Dämpfungskörpers 44 dazu gebracht, normalerweise mit kleinen
Zwischenräumen an den nach innen gerichteten Stützflächen
der Anordnungseinrichtung zu liegen.
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Bei dem Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung ist ein
schwerer Körper, d.h., der Schwingungskörper
dementsprechend in einem Dämpfungskörper elastisch gelagert,
welcher
in einem Anordnungsbauteil angeordnet ist, so daß
dem Schwingungskörper und dem Dämpfungskörper eine
gewisse Beweglichkeit innerhalb eines begrenzten Bereiches
zugestanden wird. Die Bewegung des Schwingungskörpers und
des Dämpfungskörpers hängt ab von den Schwingungen, denen
der Gegenstand, an dem der Schwingungsdämpfer befestigt
ist, ausgesetzt ist. Aufgrund der Formbeständigkeit und
der relativen Steifigkeit der Aufnahmeanordnung 19 wird
die Aufnahmeanordnung dazu gebracht, hauptsächlich mit
dem Gegenstand zu schwingen, wodurch der
Schwingungskörper über den Dämpfungskörper in ähnlicher Weise dazu
gebracht wird, eine Schwingungsbewegung auszuführen.
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Eine optimale Schwingungsdämpfung wird durch eine in
geeigneter Weise ausgeglichene Federkonstante des
Dämpfungskörpers erreicht, in Abhängigkeit von der Form von
insbesondere der Abstandselemente 17, 18 und der
Materialauswahl für den Dämpfungskörper und auch durch die
gut ausgewählte Masse des Schwingungskörpers, wobei diese
Parameter in geeigneter Weise ausgewählt werden in
Abhängigkeit von den Parametern der Schwingungen, denen die
Fläche 20 des Gegenstandes ausgesetzt ist, d.h., den
Frequenzen, Amplituden, Richtungen der Bewegung. Aufgrund
der Trägheit der Masse des Schwingungskörpers 1 und der
elastischen Eigenschaften des Dämpfungskörpers wird der
Schwingungskörper tatsächlich nicht in Phase mit den
Schwingungsoszillationen in beziehungsweise an dem
Gegenstand schwingen, aber durch gut ausgeglichene Parameter
für den Dämpfungskörper und den Schwingungskörper ist es
sichergestellt, daß der Schwingungskörper zur Schwingung
prinzipiell in Gegenrichtung gebracht wird und dadurch
den den Gegenstand 21 beeinflussenden Schwingungskräften
entgegengewirkt, wodurch diese Schwingungen gedämpft
werden.
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Dank der Bewegung des Schwingungsdämpfers in drei
Raumrichtungen werden Schwingungen in allen vorstellbaren
Richtungen gedämpft, da aufgrund seiner Massenträgheit
der Schwingungskörper zur Schwingung mit einer
Phasenverschiebung in den gleichen Kraftrichtungen wie die
Schwingungen gebracht wird, wenn auch in Gegenrichtung
beziehungsweise im Gegentakt.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschränkt, was
vorstehend beschrieben ist und auf die in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsformen, sondern kann auf eine
Vielzahl von Wegen innerhalb des Rahmens der beigefügten
Ansprüche verändert werden. Es können beispielsweise die
Abstandselemente als eine Vielzahl von parallelen, sich
in Längsrichtung erstreckende Rippen an Oberflächen des
Dämpfungselementes, die dem Anordnungsbauteil zugewandt
sind, ausgebildet werden. Die in Fig. 4 dargestellten
Blasen können von vielen verschiedenen Formen sein&sub1; wie
beispielsweise von zylindrischen, pyramidenförmigen oder
von würfelförmigen Vorsprüngen. Der Schwingungskörper und
der Dämpfungskörper können vollständig kugelförmig, als
eine Pyramide oder ein Kegel geformt sein.
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Das Anordnungsbauteil kann beispielsweise mit
Lüftungsbohrungen versehen sein, um Probleme mit einem Vakuum
beziehungsweise Unterdruck in den kleinen Zwischenräumen zu
vermeiden. Das Anordnungsbauteil kann auch mit Kühlrippen
zum Abziehen der Wärmeenergie versehen sein, welche in
dem Dämpfungskörper aufgrund seiner kontinuierlichen
Verformung gebildet wird. Der Hohlraum in dem
Anordnungsbauteil kann als kleiner zu sein ausgewählt werden als
derjenige in dem dargestellten Beispiel und es wird so eine
Vorverdichtung und Vorspannung der Dämpfungsbauteile
erreicht, wodurch der Frequenz und der Amplitude in den
verschiedenen Richtungen geeignete Größen im Verhältnis
zu entsprechenden Parametern der Schwingungen des
Gegenstandes gegeben werden können. Die Größe des Hohlraumes
in dem Dämpfer kann beispielsweise durch das Einfügen von
Grundplatten verändert werden, die in verschiedene Tiefen
in den Hohlraum in dem Gehäuse ragen.
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Der Schwingungskörper kann kugelförmig sein oder
vollständig unterschiedliche Formen aufweisen und in einem
Gehäuse eingeschlossen sein, welches eine Form
entsprechend Fig. 2 besitzt. Verschiedene andere Alternativen
für die Figuren 1 und 2 sind vorstellbar, beispielsweise
tetraederförmige Gehäuse, etc.