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Hintergrund
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
das Gebiet mechanischer Dämpfer,
insbesondere einen Rotationsdämpfer
zur Verwendung bei Kraftfahrzeugen, um die ruhige Bewegung von federbeaufschlagten Zubehörteilen
zu ermöglichen,
und wird auch im Besonderen in Bezug hierauf beschrieben. Es versteht sich
jedoch, dass die Erfindung ein breiteres Anwendungsgebiet hat und
als Übergangsmittel
verwendet werden kann, um ruckartige Bewegungen und Vibrationen
oder Schwingungen zwischen einem beliebigen Paar von mechanischen
Teilen, die relativ zueinander gedreht werden, zu verringern.
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In der Vergangenheit wurden viskose
Dämpfer
in großem
Umfang eingesetzt, um Schwingungen und Vibrationen zwischen sich
bewegenden Teilen zu verringern. Bei diesen Vorrichtungen wirkt
ein Satz von Dämpferfahnen
auf einem sich drehenden Rotor gegen ein Fluiddämpfungsmedium, um ein Gegenmoment
oder einen Widerstand zu erzeugen, das bzw. der zur Dämpfung verwendet
wird. Flüssigkeiten
mit einer relativ hohen Viskosität,
wie beispielsweise Silikonöl,
werden aufgrund ihrer relativ stabilen Eigenschaft und guter Leistung
oft als Dämpfungsmedium
verwendet. Viskose Dämpfungsvorrichtungen
dieser Art sind jederzeit im Handel erhältlich und werden häufig verwendet.
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Bei Dämpfern, die auf der Basis von
fließfähigen Medien
arbeiten, besteht jedoch das Problem, dass ihre Herstellung schwierig
ist, dass sie relativ teuer sind und dass sie häufig anfällig gegenüber Temperaturschwankungen
sind. Um zu verhindern, dass die Dämpfungsflüssigkeit aus dem Gehäuse der
Vorrichtung austritt, müssen
in der Dämpferkonstruktion
verschiedene Dichtungen oder Ähnliches
integriert werden, was noch mehr zu deren Komplexität und zur
Erhöhung
der Gesamtkosten beiträgt.
Die Herstellung derartiger Dämpfer
ist schwierig, da die Toleranzen zwischen den Dichtungen und den
Dichtungsflächen
genau kontrolliert werden müssen.
Außerdem
ist es schwierig, die Abhängigkeit
der Viskosität
des Flüssigkeitsmediums
von der Temperatur der Vorrichtung zu kontrollieren, insbesondere
dann, wenn sich die Vorrichtung bei Gebrauch erwärmt.
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Als Alternative wurden verschiedene
Rotationsdämpfer
vorgeschlagen, die ausschließlich
mechanischer Art waren. Eine Vorrichtung dieser Art wird im US-Patent
Nr. 5,605,208 gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 gelehrt. Dieses Dokument zeigt einen scheibenförmigen Rotor,
der zusammen mit einer ringförmigen
Reibungsfläche
in einem Gehäuse
gelagert ist, wobei der Rotor in dem Gehäuse von einem Federelement
axial gegen die Reibungsfläche
gedrückt
wird, um dazwischen einen Dämpfungsübergang
zu schaffen. Bei dieser Konstruktion wird das Bremsmoment zwischen
dem Rotor und der Reibungsfläche
vor allem durch die Kraft des Federelements, die gegen den Rotor
wirkt, geschaffen. Die Gegenkraft kann somit variiert werden, indem
die Spannung des Federelements gesteuert wird, oder indem als andere
Möglichkeit
alternative Materialien mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten
zur Verwendung als Reibungsmaterial ausgewählt werden.
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Ein Problem bei der vorgenannten
Konstruktion besteht jedoch darin, dass das Federelement die Gesamtkosten
der Vorrichtung erhöht
und außerdem deren
Herstellung schwieriger macht, da die Feder in der Vorrichtung exakt
positioniert werden muss. Darüber
hinaus ist die Vorrichtung empfindlich gegenüber der Federkonstante bzw.
der Federkraft der Vorspannfeder, was zu einem Verlust der Dämpfungswirkung
führen
kann, wenn die Feder im Laufe der Anwendung altert.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung beseitigt
die vorgenannten Beeinträchtigungen
und Nachteile der Rotationsdämpfer
nach dem Stand der Technik. Vorrichtungen gemäß der Erfindung weisen eine
sehr begrenzte Anzahl von Teilen auf und können daher schnell und einfach
zusammengesetzt werden, ohne dass hierfür extrem präzise Herstellungstechni ken notwendig
sind. Die auf ein Minimum beschränkte Anzahl
von Teilen macht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung preisgünstig.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung,
wie sie durch Anspruch 1 definiert ist, wird eine Rotationsdämpfungsanordnung
zur Erzeugung von Dämpfungskräften zwischen
der relativen Bewegung eines Rotorelements und einem Gehäuseelement
geschaffen. Das Gehäuse
ist im Allgemeinen napfförmig
konstruiert und weist eine im Wesentlichen Planare ringförmige Endwandung
auf, die eine erste Fläche
definiert, sowie eine zylindrische Seitenwandung, die sich von der
ersten Fläche
der ringförmigen
Endwandung erstreckt. Das Dämpfungselement
ist scheibenförmig
und ist zusammen mit dem Rotorelement innerhalb der zylindrischen
Seitenwandung des napfförmigen
Gehäuseelements
aufgenommen. Das Dämpfungselement
wird zwischen einer ersten Fläche
des Rotorelements und der ersten Fläche der im Wesentlichen planaren
ringförmigen
Endwandung zusammengedrückt,
um Reibungs- bzw. Dämpfungskräfte zwischen
dem Rotorelement und dem Gehäuseelement
zu erzeugen, wenn das Rotorelement sich relativ zu dem Gehäuseelement
bewegt. Am Eingriffsbereich zwischen dem Dämpfungselement und der Endwandung
des Gehäuseelements
wird ein erster Dämpfungsübergang
gebildet. Ein zweiter Dämpfungsübergang
wird zwischen dem Dämpfungselement
und dem Rotorelement gebildet, um für eine zweite Dämpfungswirkung
zu sorgen. Die Wirkungen der ersten und zweiten Dämpfungskräfte addieren sich.
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Die zylindrische Seitenwandung und
das Rotorelement definieren vorzugsweise jeweils zusammenarbeitende
erste und zweite kreisförmige
Verbindungsbereiche. Das Rotorelement und das Gehäuseelement
sind an den zusammenarbeitenden ersten und zweiten kreisförmigen Verbindungsbereichen
so in einer Schnappverbindung angeordnet, dass das Dämpfungselement
zwischen der ersten Fläche
des Rotorelements und der ersten Fläche der ringförmigen Endwandung
zusammengedrückt
wird.
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Gemäß einem eingeschränkteren
Aspekt der Erfindung bilden die zusammenarbeitenden ersten und zweiten
kreisförmigen
Verbindungsbereiche eine Lagerfläche
zwischen dem Rotorelement und der zylindrischen Seitenwandung, um
das Rotorelement gegen eine Vorspannkraft des Dämpfungselements, das zwischen
dem Rotorelement und der ersten Fläche der Endwandung zusammengedrückt ist,
in dem napfförmigen
Gehäuseelement
mit diesem drehbar in Eingriff zu halten.
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Damit das Rotorelement und das Gehäuseelement
mit äußeren beweglichen
Elementen, mit welchen sie in Wirkverbindung stehen, verbunden werden
können,
um eine Dämpfung
zwischen ihnen zu schaffen, bildet das Rotorelement eine erste Öffnung, die
im Wesentlichen mittig auf einer axialen zentralen Längsachse
desselben liegt. Die Öffnung
definiert einen ersten Befestigungsbereich, der das Rotorelement
für die
Verbindung mit einem ersten, mit diesem in Wirkverbindung stehenden äußeren Element
passend macht, welches relativ zu dem Gehäuseelement beweglich ist. In ähnlicher
Weise definiert das Gehäuseelement
einen zweiten Befestigungsbereich, der das Gehäuseelement für die Verbindung mit
dem zweiten, mit diesem in Wirkverbindung stehenden äußeren Element
passend macht, welches relativ zu dem Rotorelement beweglich ist.
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Gemäß einem weiter eingeschränkten Aspekt
ist der Rotationsdämpfer
der vorliegenden Erfindung dazu vorgesehen, ein längliches
angetriebenes Element aufzunehmen, das sich durch eine mittige längliche Öffnung erstreckt,
welche in dem Dämpfer ausgebildet
ist. Die erste Öffnung,
die in dem Rotorelement ausgebildet ist, erstreckt sich vorzugsweise vollständig durch
dieses. Die ringförmige
Endwandung des Gehäuseelements
bildet eine zweite Öffnung,
die im Wesentlichen von der ersten Öffnung beabstandet ist und
sich auf der zentralen Längsachse
befindet, die durch die zylindrische Seitenwandung des Gehäuseelements
definiert wird. Die zweite Öffnung
ermöglicht
es dem napfförmigen
Gehäuseelement,
entlang der zentralen Längsachse
das erste, mit diesem in Wirkverbindung stehende äußere Element
locker und drehbar aufzunehmen. Eine dritte Öffnung, die im Wesentlichen
mittig auf der zentralen Längsachse
angeordnet ist, ist in dem scheibenförmigen, zusammendrückbaren
Element ausgebildet. Die dritte Öffnung
ermöglicht
es dem scheibenförmigen,
zusammendrückbaren
Element, entlang der zent ralen Längsachse
das erste, mit diesem in Wirkverbindung stehende äußere Element
locker und drehbar aufzunehmen. Auf diese Weise wird es ermöglicht,
dass der Rotationsdämpfer
der vorliegenden Erfindung ein erstes mit diesem in Wirkverbindung
stehendes externes Element aufnimmt, das sich durch diesen erstreckt
und mit dem Rotorelement verbunden ist, und dass außerdem ein
zweites, mit diesem in Wirkverbindung stehendes äußeres Element mit dem napfförmigen Gehäuse in Eingriff gebracht
wird, um für
eine relative Rotationsdämpfung
zwischen dem ersten und dem zweiten äußeren Element zu sorgen.
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Gemäß einem noch weiter eingeschränkten Aspekt
der Erfindung sind zwei Dämpfungsübergänge zwischen
dem Rotorelement und dem napfförmigen
Gehäuseelement
vorgesehen. Die erste Fläche der
ringförmigen
Endwandung und eine erste Seite des Dämpfungselements definieren
vorzugsweise einen ersten Dämpfungsübergang,
an dem die Endwandung mit dem Dämpfungselement
gleitend in Eingriff gebracht wird, wenn das Rotorelement sich relativ
zu dem napfförmigen
Gehäuseelement
dreht. Der zweite Dämpfungsübergang
ist zwischen einer ersten Fläche
des Rotorelements definiert, die mit der zweiten gegenüberliegenden
Seite des Dämpfungselements
in Eingriff ist. Das Rotorelement wird am zweiten Dämpfungsübergang
gleitend mit dem Dämpfungselement
in Eingriff gebracht, wenn das Rotorelement sich relativ zu dem
Gehäuseelement dreht.
Da das Dämpfungselement
nur durch die Kompression zwischen dem Rotorelement und der ersten Fläche der
Endwandung an seinem Platz gehalten wird, kann es innerhalb des
Rotationsdämpfers
sowohl in Bezug auf das Rotorelement als auch in Bezug auf das napfförmige Gehäuseelement
frei rotieren, wodurch die beiden Dämpfungsübergangsflächen geschaffen werden.
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Gemäß einem noch weiter eingeschränkten Aspekt
der Erfindung weist der erste Dämpfungsübergang
eine Vielzahl von ersten, sich radial erstreckenden Rippenelementen
auf, die gleichmäßig im Abstand
von 60° auf
der ersten Fläche
der Endwandung so angeordnet sind, dass sie sich strahlenförmig von
der zentralen Längsachse
ausbreiten, die durch die zylindrische Seitenwandung definiert ist. Der
zweite Dämpfungsübergang weist
eine Vielzahl von zweiten Rippenelementen auf, die an der ersten Fläche des
Rotorelements ausgebildet sind, wobei die mehreren zweiten Rippenelemente
gleichmäßig auf
der ersten Fläche
des Rotorelements so angeordnet sind, dass sie sich im Abstand von
60° von
der zentralen Längsachse
strahlenförmig
ausbreiten. Die mehreren ersten und zweiten Rippenelemente sind vorzugsweise
spiegelbildlich identisch ausgebildet.
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Wie aus den vorstehenden Ausführungen
ersichtlich, besteht eine Hauptaufgabe der Erfindung darin, eine äußerst einfache
Dämpfungsvorrichtung zu
schaffen, die in der Lage ist, Gegenmomente zwischen rotierenden
Teilen zu erzeugen, ohne dass hierfür komplizierte und teure viskose
Fluids oder Federkupplungen notwendig wären.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, eine Vorrichtung der beschriebenen Art zu schaffen,
die auf einfache Weise mittels einer Schnappverbindung zusammengesetzt
werden kann, ohne dass hierfür
besondere Präzision
oder der Einsatz einer speziellen Herstellungsausrüstung notwendig
wären.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht in einer äußerst einfachen
Vorrichtung der beschriebenen Art, die aus zwei relativ einfachen,
durch Kunststoff-Spritzgießen
hergestellten Teilen und einer einzigen Dämpfungsscheibe besteht, die
durch Spritzgießen
herstellt, aus einem extrudierten Kunststoff-Dämpfungsmaterial geschnitten,
aus einer Folie ausgestanzt oder aus einem röhrenförmigen, geformten oder extrudierten
Formstück
geschnitten werden kann.
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Eine weitere Aufgabe besteht darin,
eine Vorrichtung und Anordnung der beschriebenen Art zu schaffen,
mit einem Rotorelement, das in mehreren äquivalenten Richtungen in einem
Gehäuseelement montiert
werden kann, ohne dass die Leistung der Vorrichtung negativ beeinflusst
wird.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der
Erfindung werden für
den Fachmann beim Lesen und Verstehen der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung ersichtlich.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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Die Erfindung kann in bestimmten
Teilen und Anordnungen von Teilen ausgeführt sein, wobei die bevorzugten
Ausführungsformen
in dieser Patentschrift ausführlich
beschrieben und in der anliegenden Zeichnung, die einen Teil derselben
bildet, dargestellt werden. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines in Wirkverbindung stehenden Rotationswellenelements,
das mit dem Rotationsdämpfer
der vorliegenden Erfindung in Eingriff ist;
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2 eine
perspektivische Sprengansicht der Elemente, die den in 1 dargestellten Dämpfer zusammen
mit dem Wellenelement bilden;
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3a eine
Draufsicht auf das Gehäuseelement
des Rotationsdämpfers
gemäß 1;
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3b, 3c Querschnitte durch das
Gehäuseelement
gemäß 3a, jeweils entlang den
Linien 3b-3b und 3c-3c;
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4a eine
Draufsicht auf das Rotorelement des Rotationsdämpfers gemäß 1;
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4b, 4c Querschnitte durch das
Rotorelement gemäß 4a, jeweils entlang den
Linien 4b-4b und 4c-4c;
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4d einen
Querschnitt durch eine alternative, seitlich asymmetrische Rotorausbildung
im Vergleich zu dem Rotor gemäß 4c;
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5a eine
Seitenansicht einer bevorzugten Ausführung eines in Wirkverbindung
stehenden Rotationswellenelements, das mit dem Rotorelement in Eingriff
zu bringen ist, wie in 1 dargestellt;
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5b–5f Querschnitte in Draufsicht
des Rotationswellenelements gemäß 5a, jeweils entlang den
Linien 5b-5b, 5c-5c, 5d-5d, 5e-5e und 5f-5f;
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6a einen
seitlichen Schnitt durch den Rotationsdämpfer entlang der Linie 6-6
in 1, wobei eine 48%ige
Kompression des Dämpfungselements
dargestellt ist;
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6b einen
seitlichen Schnitt durch den Rotationsdämpfer entlang der Linie 6-6
in 1, wobei eine 54%ige
Kompression des Dämpfungselements
dargestellt ist;
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7 eine
Seitenansicht im Teilschnitt einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
des Rotationsdämpfers,
wobei eine alternative Rotorelementkonstruktion dargestellt ist;
und
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8 eine
Seitenansicht im Teilschnitt einer dritten bevorzugten Ausführungsform
des Rotationsdämpfers,
wobei eine alternative Dämpfungselement- und Gehäuseelementkonstruktion
dargestellt ist.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nachfolgend wird auf die Zeichnung
Bezug genommen, die nur dem Zweck der Veranschaulichung der bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung dient und diese nicht einschränken soll. In den 1-6 ist ein Rotationsdämpfer 10 gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dargestellt.
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In groben Zügen weist der Dämpfer ein
im Allgemeinen zylindrisches, napfförmiges Gehäuseelement 12 auf,
das dazu vorgesehen ist, ein mit Speichen versehenes, radähnliches
Rotorelement 14 und ein scheibenartiges Dämpfungselement 16,
das fest zusammengedrückt
zwischen dem Gehäuseelement und
dem Rotorelement gehalten ist, aufzunehmen, wie im Wesentlichen
dargestellt. In seiner bevorzugten Form ist das Rotorelement 14 dazu
vorgesehen, mit einem in Wirkverbindung stehenden, äußeren, länglichen,
drehbaren Wellenelement 18 an einem ersten Befestigungsbereich 20 in
Eingriff gebracht zu werden. Das Wellenelement 18 erstreckt
sich von einem ersten oberen Ende 22 zu einem zweiten,
kleineren, unteren Ende 24 und zwischen diesen entlang seiner
Längsachse
L durch den Rotationsdämpfer 10,
wie im Allgemeinen dargestellt. An dem Gehäuseelement ist ein zweiter
Befestigungsbereich 26 vorgesehen, vorzugsweise in Form
eines rechteckigen Vorsprungs 28, wie dargestellt, um das
Gehäuseelement 12 für die Verbindung
mit einem (nicht dargestellten) zweiten, in Wirkverbindung stehenden, äußeren Element
passend zu machen.
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Bei der bevorzugten Ausführung der
Erfindung ist der Rotationsdämpfer 10 relativ
fest in Bezug auf jedes der ersten und zweiten in Wirkverbindung stehenden äußeren Elemente
angeordnet, so dass eine relative Drehbewegung zwischen dem Gehäuseelement 12 und
dem Rotorelement 14 um die Längsachse
L eine Dämpfung
zwischen dem ersten äußeren Element,
das mit dem Rotorelement 14 verbunden ist, und dem zweiten äußeren Element,
das mit dem Gehäuseelement 12 verbunden
ist, bewirkt.
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Das Gehäuseelement 12 und
das Rotorelement 14 werden vorzugsweise durch ein Spritzgießverfahren
aus einem relativ harten, etwas starren Acetalmaterial hergestellt.
Das Gehäuse-
und das Rotorelement könnten
jedoch auch aus Nylon bestehen, oder eines der Elemente könnte aus
dem Acetalmaterial und das andere aus einem Nylonmaterial bestehen.
Es könnte
auch jedes andere haltbare Polymer, wie beispielsweise eine Kunststoff-
oder Nylon- oder Polymermischung verwendet werden.
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Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung
zusammengesetzt ist, wie in den 1, 6a und 6b dargestellt, wird das Dämpfungselement 16 zusammengedrückt zwischen
einer oberen Fläche
des Gehäuseelements 12 und
einer unteren Fläche
des Rotorelements 14 gehalten. Folglich wird das Dämpfungselement 16 vorzugsweise
aus einem Dämpfungsmaterial
spritzgegossen, das geeignete Materialeigenschaften hat, wozu auch
Härtegrad-
und Reibungskoeffizienteneigenschaften zählen, um die gewünschte Anwendung
des Rotationsdämpfers 10 zu ermöglichen.
Das Dämpfungselement
könnte
auch aus einer Folie aus Dämpfungsmaterial
geschnitten oder aus einem Stück
eines extrudierten oder spritzgegossenen Rohrs aus Dämpfungsmaterial
geformt werden.
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In seiner bevorzugten Form hat das
Dämpfungselement 16 einen
Härtegrad
von etwa 50–60 Shore
A. Um Quietschgeräusche
in dem Dämpfer
zu verhindern, ist das Silikon, aus dem das Dämpfungselement besteht, vorzugsweise
außerdem
mit einem Phenylfluidzusatz vermischt. Während des Gebrauchs des Dämpfers wird
der Phenylfluidzusatz aus der Dämpfungsscheibe
abgegeben und bildet somit eine erste Schmierfläche zwischen der Dämpfungsscheibe
und dem Rotor und eine zweite Schmierfläche zwischen der Scheibe und
dem Gehäuseelement.
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2 zeigt
die bevorzugte Art und Weise, in der das Rotorelement 14 und
das Dämpfungselement 16 in
einem Gehäuseraum 30 aufgenommen werden,
der zwischen einer im Wesentlichen planaren ringförmigen Endwandung 32 des
Gehäuseelements 12 und
einer zylindrischen Seitenwandung 34, die sich von der
ringförmigen
Endwandung 32 erstreckt, definiert ist. Das Dämpfungselement 16 wird in
zusammengedrücktem
Zustand fest zwischen dem Rotorelement 14 und der Endwandung 32 gehalten, um
in der besten Weise eine Gegenkraft zur Dämpfung der relativen Bewegung
zwischen dem Rotorelement und dem Gehäuseelement zu schaffen. Zu diesem
Zweck definieren die zylindrische Seitenwandung des Gehäuseelements
und das Rotorelement jeweils zusammenarbeitende erste und zweite
kreisförmige
Verbindungsbereiche 36, 38. Die Verbindungsbereiche
sind von Nutzen, um den Rotor an dem Gehäuseelement zu befestigen, aber
auch, um für
die Stütze
der relativen Drehbewegung zwischen dem Rotor und dem Gehäuseelement
eine geeignete Lagerfläche
zu schaffen. Gemäß der dargestellten bevorzugten
Ausführungsform
weisen jedoch die Verbindungsbereiche eine kreisförmige Lippe 40 auf, die
an der zylindrischen Seitenwandung 34 angeordnet ist, und
eine mit dieser zusammenarbeitende kreisförmige Nut 42, die
am Außenumfang
des Rotorelements 14 ausgebildet ist. Die kreisförmige Lippe 40,
die auf der zylindrischen Seitenwandung 34 angebracht ist,
erstreckt sich nach innen in den Gehäuseraum 30, wie dargestellt,
so dass das Rotorelement 14 durch einen zylindrischen Randbereich 44 in eine
geeignete, auf das Gehäuseelement
ausgerichtete Position geführt
werden kann, wenn das Rotorelement in die endgültige Schnappverbindungsposition
zwischen den ersten und zweiten Verbindungsbereichen 36, 38 bewegt
wird. Demzufolge trägt
die kreisförmige
Lippe 40, die an dem Gehäuseelement vorgesehen ist,
zur Montierfähigkeit
des Rotationsdämpfers
bei.
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Darüber hinaus, zusätzlich zur
Montierfähigkeit
der Vorrichtung, ist das Rotorelement 14 symmetrisch zu
einer Ebene, die die kreisförmige
Nut 42 enthält.
Auf diese Weise ist die obere Fläche 46 des
Rotorelements identisch zur unteren Fläche 48 ausgebildet,
so dass der Rotationsdämpfer
unabhängig von
der Ausrichtung des Rotorelements in Bezug auf das Gehäuseelement
leicht montiert werden kann, solange die ersten und zweiten kreisförmigen Verbindungsbereiche
36, 38 im Wesentlichen aufeinander ausgerichtet sind. In ähnlicher
Weise ist das Dämpfungselement 16 symmetrisch
ausgebildet, so dass dessen obere und untere Flächen 50, 52 eine äquivalente
Kontaktverbindung zwischen einer der oberen und unteren Flächen 46, 48 des
Rotorelements 14 und einer Kontaktfläche 54, die an der
ringförmigen Endwandung 32 des
Gehäuseelements 12 vorgesehen
ist, schafft.
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Wie vorstehend allgemein beschrieben,
besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass durch
die verschiedenen Bestandteile des Rotationsdämpfers zwei Dämpfungsübergänge A, B
geschaffen werden. Wie am deutlichsten in 2, 6a und 6b dargestellt, ist der erste
Dämpfungsübergang A
am Eingriffsbereich zwischen der unteren Fläche 52 des Dämpfungselements 16 und
der Kontaktfläche 54 der
Endwandung
32 des Gehäuseelements ausgebildet.
Der zweite Dämpfungsübergang
B ist am Eingriffsbereich zwischen der unteren Fläche 48 des
Rotorelements 14 und der oberen Fläche 50 des Dämpfungselements 16 ausgebildet.
Da das Dämpfungselement 16 nicht
fest an einem der Elemente, die den Dämpfer bilden, angebracht, ist
sondern vielmehr frei in dem Gehäuseraum 3 rotieren
kann, addieren sich die Kräfte,
die durch den ersten und den zweiten Dämpfungsübergang A, B erzeugt werden.
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Um die bestmögliche Dämpfungswirkung zwischen dem
Rotor- und dem Gehäuseelement
zu erzielen, ohne dass die Vorrichtung hierbei anfälliger wird
für übermäßigen Verschleiß oder dass
zwischen diesen Teilen Haftreibung entsteht, weisen sowohl die Kontaktfläche 54 der
Endwandung des Gehäuses als
auch die obere und die untere Fläche 46, 48 des Rotorelements
jeweils Sätze
sich radial erstreckender Rippenelemente 60, 62 und 64 auf,
wie dargestellt. Obwohl radiale Rippenelemente eingesetzt werden,
könnten
auch Vorsprünge
in vielen anderen Formen, wie z.B. kreisförmige Ringe, Nuten, Vertiefungen,
runde Vorsprünge
oder Kombinationen hieraus an dem Rotorelement, der Endwandung oder beiden
verwendet werden.
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6a zeigt
eine 48%ige Kompression des Dämpfungselements 16 zwischen
gegenüberliegenden
Sätzen
von sich radial erstreckenden Rippen 60, 64, die
jeweils an der Kontaktfläche
der Endwandung und der unteren Fläche des Rotorelements ausgebildet
sind. 6b zeigt eine
54%ige Kompression des Dämpfungselements 16 zwischen
gegenüberliegenden
Sätzen
von sich radial erstreckenden Rippen 60, 64, die
jeweils an der ringförmigen
Endwandung und dem Rotorelement ausgebildet sind. Es stellte sich heraus,
dass die 48%ige Kompression des Dämpfungselements 16 besonders
nützlich
ist, wenn eine Anwendung im Zusammenhang mit Dämpfungselementmaterialien erfolgt,
die einen Härtegrad
zwischen 50 und 60 Shore A haben. Auch eine 54%ige Kompression des
Dämpfungselements 16 ist
nützlich bei
Dämpfungsmaterialien
mit einem Härtegrad
zwischen 50 und 60 Shore A. Die 48%ige und 54%ige Kompression wird
jeweils hergestellt, wenn die gegenüberliegenden Sätze sich
radial erstreckender Rippen 60, 64 miteinander
fluchten. Wenn kreisförmige
Ringe, Nuten oder andere durchgehen de Formen eingesetzt werden,
bleibt die Kompression des Scheibenelements konstant, wenn der Rotor
sich dreht.
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Der Satz von sich radial erstreckenden
Rippen 60, die an der ringförmigen Endwandung des Gehäuseelements
ausgebildet sind, ist am besten aus 3a und 3c ersichtlich. Der Satz
von Rippen 60 weist vorzugsweise sechs (6) Rippenelemente 60a–60f auf,
die – wie
dargestellt – im
Wesentlichen gleichmäßig beabstandet
um die Kontaktfläche 54 der
ringförmigen
Endwandung 32 herum angeordnet sind. 3c zeigt ein erstes Rippenelement 60a im Querschnitt,
wobei dessen Profil vorzugsweise halbkreisförmig ist, so dass unabhängig von
der relativen Bewegungsrichtung zwischen dem Dämpfungselement und dem Gehäuseelement
ein äquivalentes Gegenmoment
gebildet wird. 3b zeigt
den gerundeten Nasenbereich 66 des ersten Rippenelements 60d,
der gewährleisten
soll, dass das Dämpfungselement 16 während des
Gebrauchs nicht durch scharfe Kanten oder Ähnliches beschädigt wird.
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4a zeigt
die Anordnung des Satzes sich radial erstreckender Rippen 62,
die an der Oberseite des Rotorelements 14 ausgebildet sind.
Der Satz sich radial erstreckender Rippen 64, die an der
Unterseite des Rotorelements ausgebildet sind, ist im Wesentlichen
identisch ausgebildet und angeordnet; somit trifft die Beschreibung
des oberen Satzes von Rippenelementen hier in gleicher Weise zu.
Der Satz von Rippenelementen weist sechs (6) Rippenelemente 62a–62f auf,
die gleichmäßig um die
obere Fläche 46 des
Rotorelements 14 herum angeordnet sind. 4c zeigt das erste sich radial erstreckende Rippenelement 62a im
Querschnitt, wobei das erste Rippenelement einen im Wesentlichen
halbkreisförmigen
Querschnitt hat, so dass unabhängig
von der relativen Rotationsrichtung zwischen dem Rotorelement 14 und
dem Dämpfungselement 16 ein äquivalentes
Gegenmoment erzeugt wird. 4b zeigt
eine gerundete Nase 68, die an dem ersten, sich radial
erstreckenden Rippenelement 62a ausgebildet ist, um jegliches
Einritzen bzw. jegliche Beschädigung
des Dämpfungselements
während
des Gebrauchs des Rotationsdämpfers
auf ein Minimum zu beschränken.
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Die Rotorelemente 14 der 4a–4c sind seitlich
symmetrisch, so dass die Montage des Rotationsdämpfers einfach und ohne den
zusätzlichen Aufwand,
den Rotor auszurichten, bevor er in das Gehäuseelement eingesetzt wird,
ausgeführt
werden kann. Wie in 4d dargestellt,
sind die oberen Rippenelemente 62' jedoch größer als die unteren Rippenelemente 64', so dass das
Rotorelement 14' seitlich
asymmetrisch ist. Auf diese Weise kann die Kompression des dämpfenden
Scheibenelements während
der Montage des Dämpfers
durch einfaches Ausrichten des Rotors relativ zu dem Gehäuseelement
ausgewählt
werden. So würde
beispielsweise die untere Fläche 48' des Rotors 14' verwendet werden,
um die 48%ige Kompression zu erzeugen, wie in 6a dargestellt, und die obere Fläche 46' des Rotors
würde verwendet
werden, um die 54%ige Kompression zu erzeugen, wie in 6b dargestellt. Auf diese
Weise könnte
ein einziger Bestand an asymmetrischen Rotorelementen verwendet
werden, um Dämpfer
zusammenzusetzen, die unterschiedliche Eigenschaften besitzen, die
während
der Montage wählbar
sind.
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Nachfolgend wird immer noch auf 3 und 4, vor allem aber auf 2 und 5a–5f Bezug genommen. Hier ist
der erste Befestigungsbereich 20, der an dem Rotorelement 14 vorgesehen
ist, im Allgemeinen als eine hexagonale Öffnung 70 dargestellt, die
dazu vorgesehen ist, mit einem hexagonalen Verbindungsbereich 72 in
Eingriff gebracht zu werden, der mutig zwischen dem oberen und dem
unteren Ende 22, 24 des Wellenelements 18 im
Wesentlichen wie dargestellt ausgebildet ist, und der in 5d im Querschnitt dargestellt
ist. Um sicherzustellen, dass das Wellenelement 18 nicht
durch das Rotorelement 14 rutscht, ist ein Schulterbereich 74 zwischen
dem hexagonalen Verbindungsbereich 72 und einem in 5c im Querschnitt dargestellten
vergrößerten zylindrischen
Bereich 76 an dem Wellenelement ausgebildet. Am oberen
Ende 22 des Wellenelements 18 ist ein hexagonaler
Verbindungsbereich 78 vorgesehen, um die Verbindung des
Wellenelements mit anderen, mit diesem in Wirkverbindung stehenden,
beweglichen Bestandteilen zu vereinfachen. Der hexagonale Verbindungsbereich 78 ist
in 5b im Querschnitt dargestellt.
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Ein zylindrischer Bereich 80 reduzierten Durchmessers
erstreckt sich zwischen dem hexagonalen Verbindungsbereich 72 und
einem unteren hexagonalen Verbindungsbereich 82, der am
unteren Ende 24 des Wellenelements 18 angeordnet
ist. Der reduzierte zylindrische Bereich 80 ist in 5e im Querschnitt dargestellt,
wobei der Durchmesser d des reduzierten zylindrischen Bereichs 80 vorzugsweise
etwas geringer ist als der Durchmesser d' einer kreisförmigen Öffnung 56, die an
der Endwandung des Gehäuseelements 12 angeordnet
ist, wie am besten aus 3a und 3b ersichtlich. Außerdem ist der
Durchmesser d des reduzierten zylindrischen Bereichs 80 etwas
geringer als der Innendurchmesser d'' einer
kreisförmigen Öffnung 58,
die in dem Dämpfungselement 16 ausgebildet
ist, wie am besten aus 6a und 6b ersichtlich. Auf diese
Weise kann das Wellenelement 18 relativ zu dem Gehäuseelement 12 und
dem Dämpfungselement 16 frei
rotieren, ohne mit diesen in Kontakt zu kommen.
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7 zeigt
eine zweite bevorzugte Ausführungsform
des Rotationsdämpfers,
wobei das Rotorelement 14'' eine sich nach
außen
erstreckende kreisförmige
Lippe 90 definiert, die dazu vorgesehen ist, mit einer
entsprechenden, sich nach innen erstreckenden, kreisförmigen Lippe 92 in
Eingriff gebracht zu werden, die an dem Gehäuseelement 12' ausgebildet
ist. Das Rotorelement 14'' bildet eine
Schnappverbindung mit dem Gehäuseelement 12', indem einfach
das Rotorelement in das Gehäuseelement
in eine Position, wie sie dargestellt ist, gedrückt wird. In dieser Position
wird das Dämpfungselement 16' im Wesentlichen
so, wie es vorstehend beschrieben wurde, in seinem bevorzugten zusammengedrückten Zustand
gehalten.
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8 zeigt
eine dritte bevorzugte Ausführungsform
des Rotationsdämpfers,
wobei ein Dämpfungselement 16'' in Form eines O-Rings in zusammengedrücktem Zustand
zwischen der flachen Unterseite 94 eines Rotorelements 14''' und
einer in dem Gehäuseelement 12'' ausgebildeten ringförmigen Nut 96 gehalten
wird. Bei dieser Ausführungsform
wird das Dämpfungselement
in Form eines O-Rings eher mit glatten, ebenen Flächen in
Eingriff gebracht als mit den abgerundeten Rippenelementen, die
in Verbindung mit der vorgenannten ersten bevorzugten Ausführungsform
beschrieben wurden.
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Um der vorliegenden Erfindung zu
entsprechen, muss die in 8 dargestellte
Ausführungsform
jedoch dahingehend modifiziert werden, dass sie einen Satz von Rippen
der beschriebenen Art auf der Unterseite des Rotors 14''' und
innerhalb der unteren oder seitlichen Wandung der ringförmigen Nut 96 aufweist,
um angemessene Dämpfungsergebnisse
zu erzielen.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme
auf die bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben. Naheliegenderweise werden Dritten beim Lesen und Verstehen
der Patentschrift Modifikationen und Änderungen in den Sinn kommen.
All diese Modifikationen und Änderungen
sollen hier mit eingeschlossen sein, soweit sie im Rahmen der anliegenden
Ansprüche
liegen.