DE10041993C1

DE10041993C1 - Tilger mit einer Tilgermasse, einer Elastomerfeder, einer Basis und einem Befestigungsbolzen

Info

Publication number: DE10041993C1
Application number: DE2000141993
Authority: DE
Inventors: Horst Zimmermann; Ralf Krause
Original assignee: Wegu Gummi und Kunststoffwerke Walter Draebing KG
Current assignee: Wegu GmbH Schwingungsdaempfung
Priority date: 2000-08-26
Filing date: 2000-08-26
Publication date: 2002-05-23
Anticipated expiration: 2020-08-27

Abstract

Ein Tilger (1) zur Schwingungsabsorption weist eine ringförmige Tilgermasse (2), die über eine Feder (3) aus Elastomerwerkstoff (4) elastisch an eine starren Basis (5) angebunden ist, und einen Befestigungsbolzen (6) auf, der mit einem zylindrischen Schaft (10) unter Beibehalt eines umlaufenden radialen Freiraums (23) durch die ringförmige Tilgermasse (2) hindurch ragt, der mit einem radialen Bund (12) an der Basis (5) anliegt sowie mit einem Befestigungselement durch eine Durchbrechung in der Basis (5) hindurch ragt und der mit einem Kopf (10), welcher einen größeren Außendurchmesser als der minimale Innendurchmesser des Innenumfangs (18) der Tilgermasse (2) aufweist, die Tilgermasse (2) auch bei Zerstörung der Feder (3) aus Elastomerwerkstoff (4) gegen ein Herabfallen sichert. An dem Innenumfang (18) der Tilgermasse (2) ist ein umlaufender Anschlagpuffer (18) aus Elastomerwerkstoff (4) ausgebildet, der einen Innenumfang (21) mit von der Basis (5) weg trichterförmig zunehmenden Innendurchmesser aufweist und der mit seinem Innenumfang (21) an dem zylindrischen Schaft (11) des Befestigungsbolzens (6) zur Anlage kommt, wenn eine Bewegung der Tilgermasse (2) eine Maximalamplitude überschreitet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tilger zur Schwingungs absorption mit einer Tilgermasse, einer Elastomerfeder, einer Basis und einem Befestigungsbolzen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Dabei muß die Tilgermasse nicht rund sein. Sie muß auch nicht unterbrechungslos ringförmig sein, solange der Schaft des Befestigungsbolzens durch eine etwaige Unterbrechung der Tilgermasse nicht hindurchtreten kann.

Ein Tilger zur Schwingungsabsorption, mit einer ringförmigen Tilgermasse, die über eine Feder aus Elastomerwerkstoff elastisch an eine starre Basis angebunden ist, und mit einem Befestigungsbolzen, der mit einem zylindrischen Schaft unter Beibehalt eines umlaufenden radialen Freiraums durch die ringförmige Tilgermasse hindurchragt, der mit einem radialen Bund an der Basis anliegt, sowie mit einem Befestigungselement durch eine Durchbrechung in der Basis hindurchragt und der mit einem Kopf, welcher einen größeren Außendurchmesser als der minimale Innendurchmesser des Innenumfangs der Tilgermasse aufweist, die Tilgermasse auch bei Zerstörung der Feder aus Elastomerwerkstoff gegen Herabfallen sichert, wird von der Anmelderin aktuell hergestellt und vertrieben. Er dient zur Schwingungsabsorption im wesentlichen bei einer Tilgereigen frequenz, auf die der Tilger durch Festlegung der Größe der Tilgermasse und der Steifigkeit der Feder aus Elastomerwerkstoff festgelegt ist. Schwingungen im Bereich der Tilgereigenfrequenz, die an einer elastischen Struktur auftreten, an die der Tilger mit seiner Basis angebracht ist, werden von dem Tilger absor biert. Dabei wird Schwingungsenergie durch die dämpfenden Eigenschaften der Feder aus Elastomerwerkstoff vernichtet, d. h. in Wärme umgewandelt. Typischerweise wird die Tilgereigen frequenz eines Tilgers auf eine Resonanzfrequenz der elastischen Struktur, an der der Tilger befestigt ist, abgestimmt, um zu verhindern, daß sich Schwingungen der elastischen Struktur mit der Resonanzfrequenz in unerwünschter Weise aufbauen.

Die Funktionsweise des bekannten Tilgers der Anmelderin erfüllt die an ihn gestellten Anforderungen. Es stellt sich jedoch heraus, daß seine Lebensdauer dadurch erheblich eingeschränkt wird, daß die Tilgermasse bei Relativbewegungen zu dem Befesti gungsbolzen, die nicht durch induzierte Schwingungen bei der Tilgereigenfrequenz, sondern durch Stöße der elastischen Struktur, an der der Tilger befestigt ist, hart an den Befesti gungsbolzen anschlägt, wobei es zu Beschädigungen der Tilger masse selbst, des Befestigungsbolzens, eines Korrosionsschutz überzugs der Tilgermasse aus Elastomerwerkstoff, der Anbindung des Tilgers an die elastische Struktur oder gar der elastischen Struktur als solcher kommen kann. Solche Stöße treten beispiels weise dann auf, wenn ein Tilger an einem Kraftfahrzeug ein gesetzt ist und dieses Kraftfahrzeug eine holprige Straße beispielsweise mit einer Kopfsteinpflasteroberfläche überfährt. Selbst wenn die Stöße der elastischen Struktur keine solchen Bewegungen der Tilgermasse induzieren, daß es zu einer Beschä digung des Tilgers kommt, wird die Funktionsweise des Tilgers während des Auftretens der Stöße doch stark beeinträchtigt und es kann dazu kommen, daß der Tilger seinerseits unerwünschte Schwingungen oder zumindest unerwünschte Bewegungen der elastischen Struktur induziert.

Ein Tilger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der JP-8193640 A bekannt. Der elastische Körper am Innenumfang der Tilgermasse weist eine Zylindermantelform mit konstantem Innendurchmesser und konstanter radialer Dicke auf. Der Befestigungsbolzen kommt bei übermäßigen Relativbewegungen der Tilgermasse nur punktuell am oberen Rand der Tilgermasse mit dem elastischen Körper in Kontakt, der hierbei nur wenig der kineti schen Energie der Tilgermasse aufnehmen kann, gleichzeitig aber lokal extrem beansprucht wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Tilger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, dessen Funktion weder kurz- noch langfristig durch Stöße einer elasti schen Struktur, an der der Tilger befestigt ist, und daraus resultierenden übermäßigen Relativbewegungen der Tilgermasse beeinträchtigt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Tilger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem neuen Tilger verhindert der Anschlagpuffer aus Elasto merwerkstoff, der nur insoweit umlaufend sein muß, daß er in jeder möglichen Richtung der Relativbewegung der Tilgermasse gegenüber dem Befestigungsbolzen wirksam ist, also beispiels weise auch Ausnehmungen zur Erhöhung seiner Weichheit aufweisen kann, ein hartes Anschlagen der Tilgermasse an dem Befestigungs bolzen. Jede Relativbewegung der Tilgermasse gegenüber dem Befestigungsbolzen, die die Maximalamplitude überschreitet, wird durch den Anschlagpuffer abgefangen, wobei der Anschlagpuffer diese Relativbewegung nicht nur durch Aufbau elastischer Gegenkräfte abbremst, sondern dabei auch Teile der kinetischen Energie der Bewegung in Wärme umwandelt. Mit der trichter förmigen Ausbildung des Innenumfangs des Anschlagpuffers wird der Tatsache Rechnung getragen, daß die typische Kippschwingung der Tilgermasse eine bezüglich des Befestigungsbolzens mit zunehmendem Abstand von der Basis zunehmende radiale Amplitude aufweisen. Der entsprechend zunehmende Innendurchmesser des Innenumfangs des Anschlagpuffers stellt daher sicher, daß alle Teile des Anschlagpuffers beim Überschreiten der Maximalampli tude der Tilgermasse am Abfangen der entsprechenden Relativ bewegung der Tilgermasse zu dem Befestigungsbolzen beteiligt werden, ohne daß sie aber auch zu früh an dem zylindrischen Schaft zur Anlage kommen. Aufgrund der mit dem Abstand von der Basis zunehmenden Amplitude der radialen Bewegungen der Tilger masse gegenüber dem Befestigungsbolzen muß der Anschlagpuffer dort mehr Volumen aufweisen, damit er über seine gesamte axiale Erstreckung mit gewisser Gleichmäßigkeit arbeitet.

In dieselbe Richtung zielt die bevorzugte Maßnahme, daß der Innendurchmesser des Innenumfangs der Tilgermasse von der Basis weg trichterförmig zunimmt.

Vorzugsweise nimmt der Innendurchmesser des Innenumfangs des umlaufenden Anschlagpuffers so von der Basis weg zu, daß der zylindrische Schaft des Befestigungsbolzens über einen in seiner axialen Richtung ausgedehnten Bereich etwa gleichzeitig an dem Anschlagpuffer zur Anlage kommt. Auf diesem Weise können lokale Beanspruchungen des Anschlagpuffers vermieden werden. Ein besonders weiches Abfangen von übermäßigen Relativbewegungen der Tilgermasse zu dem Befestigungsbolzen würde zwar durch ein zunächst nur punktuelles Anschlagen bewirkt. Hierdurch würden aber große lokale Beanspruchungen auftreten. Zudem wird allein dadurch, daß der zylindrische Schaft zunächst linienförmig an dem Anschlagpuffer anschlägt und dann über eine immer größere Abstützfläche an dem Anschlagpuffer zur Anlage kommt, sowieso ein zunächst weiches und dann progressiv steifer werdendes Abfangen der Relativbewegungen zwischen der Tilgermasse und dem Befestigungsbolzen gewährleistet.

Vorzugsweise ist die Maximalamplitude, bei deren Überschreiten der Anschlagpuffer an dem zylindrischen Schaft des Befestigungs bolzens zur Anlage kommt, so abgestimmt, daß sie von der Tilger masse bei Schwingungen mit der Tilgereigenfrequenz, die durch die schwingungsdämpfenden Eigenschaften des Elastomerwerkstoffs in ihrer Amplitude begrenzt werden, nicht erreicht wird. Das heißt, der Anschlagpuffer beeinträchtigt nicht die Funktion des Tilgers bei der Tilgereigenfrequenz. Seine Funktion ist vielmehr auf ein Eingreifen beispielsweise bei Stößen der elastischen Struktur, an der der Tilger befestigt ist, beschränkt, wenn hierdurch Relativbewegungen der Tilgermasse zu dem Befesti gungsbolzen oberhalb der Maximalamplitude induziert werden.

Der Anschlagpuffer kann bei der Herstellung des Tilgers ein stückig mit der Feder und einem etwaigen Korrosionsschutzüberzug der Tilgermasse aus Elastomerwerkstoff ausgebildet werden, indem dieser angespritzt und anschließend an die Tilgermasse und die Basis anvulkanisiert wird.

Der Befestigungsbolzen wird im Regelfall eine Befestigungs schraube sein, die mit einem Außengewindeabschnitt durch die Basis hindurchragt und deren Kopf für den Angriff von Ver drehwerkzeugen ausgebildet ist.

Der Kopf des Befestigungsbolzens kann bei dem neuen Tilger außerhalb des Innenumfangs der Tilgermasse angeordnet sein, d. h. in Richtung von der Basis weg über die Tilgermasse vorstehen. Er kann aber auch innerhalb des Innenumfangs der Tilgermasse angeordnet sein. Dann verhindert der Anschlagpuffer insbeson dere, daß der Kopf des Befestigungsbolzens hart oder überhaupt an die Tilgermasse anschlägt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Ausführungs beispielen näher erläutert und beschrieben, dabei zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des neuen Tilgers und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des neuen Tilgers.

Der in den Fig. 1 und 2 in verschiedenen Ausführungsformen dargestellte Tilger 1 weist jeweils eine Tilgermasse 2 auf, die über eine Feder 3 aus Elastomerwerkstoff 4 an eine Basis 5 angekoppelt ist. Die Basis 5 ist über einen Befestigungsbolzen 6 an einer elastischen Struktur 7 befestigt, die hier in Form eines Wandungsabschnittes 8 wiedergegeben ist. Bei der elasti schen Struktur kann es sich um ein Kraftfahrzeug oder ein Teil eines Kraftfahrzeugs handeln. Der Befestigungsbolzen 6, bei dem es sich hier um eine Befestigungsschraube 9 handelt, weist einen Kopf 10 auf, der hier zum Angriff von Verdrehwerkzeugen ausgebildet ist. Weiterhin weist der Kopf 10 einen größeren Außendurchmesser auf als der minimale Innendurchmesser eines Innenumfangs 18 der Tilgermasse 2, um diese auch bei einem Ausfall der Feder 2 vor dem Herabfallen zu sichern. An den Kopf 10 schließt sich ein zylindrischer Schaft 11 an, der durch die ringförmig ausgebildete Tilgermasse 2 und die Feder 3 bis zu der Basis 5 hindurchragt. Dabei verbleibt innerhalb der Tilgermasse 2 ein Freiraum 23 um den zylindrischen Schaft 11. An der Basis 5 liegt der Befestigungsbolzen 9 über einen radialen Bund 12 an. Durch eine Durchbrechung 13 in der Basis 5 und eine damit fluchtende Durchbrechung 14 in dem Wandungsabschnitt 8 greift der Befestigungsbolzen 9 mit einem zylindrischen Paßbereich 15 hindurch, und er endet jenseits des Wandungsabschnitts 8 in einem Außengewindeabschnitt 16, auf den hier eine zweiteilige Schweißmutter 17 aufgesetzt ist. Die Schweißmutter 17 sichert den Befestigungsbolzen 9 und damit den gesamten Tilger 1 an dem Wandungsabschnitt 8. Der Innenumfang 18 der Tilgermasse 2 nimmt trichterförmig von der Basis 5 weg zu. Der Außendurchmesser 19 der Tilgermasse ist im vorliegenden Fall konstant, was aber nicht zwingend ist. Am Innenumfang 18 der Tilgermasse ist ein umlaufender Anschlagpuffer 20 für das weiche Abfangen über mäßiger Relativbewegungen der Tilgermasse 2 durch weiches Anschlagen an dem zylindrischen Schaft 11 des Befestigungs bolzens 6 vorgesehen. Die Stärke des Anschlagpuffers 20 nimmt von der Basis weg zu, wobei der Innenumfang 21 des Anschlag puffers 20 sich aber weiterhin von der Basis 5 weg trichter förmig erweitert. Damit ist sichergestellt, daß sich beim Abfangen von Relativbewegungen der Tilgermasse 2 zu dem Befesti gungsbolzen 6 oberhalb einer Maximalamplitude der Anschlagpuffer 20 schnell flächig und mit schnell weiter zunehmender Fläche an den zylindrischen Schaft 11 anlegt, so daß zwischen den beiden Teilen 2 und 6 eine progressiv zunehmende Gegenkraft zu der abzufangenden Relativbewegung aufgebaut wird. Gleichzeitig wird durch die Eigenschaften des Elastomerwerkstoffs 4, der auch den Anschlagpuffer 20 ausbildet, ein Teil der abgefangenen Bewe gungsenergie in Wärme umgewandelt. Eine Zerstörung des Tilgers durch beispielsweise von Stößen der elastischen Struktur 7 induzierten übermäßigen Relativbewegungen zwischen der Tilger masse 2 und dem Befestigungsbolzen 6 wird so verhindert. Eine diesbezügliche Beschädigungsgefahr wäre insbesondere bei der Ausführungsform des Tilgers gemäß Fig. 2 gegeben, bei der der Kopf 10 des Befestigungsbolzens 6 im Gegensatz zu Fig. 1 innerhalb des Innenumfangs 18 der Tilgermasse 2 angeordnet ist und so besonders Gefahr läuft, hart an den Innenumfang 18 der Tilgermasse 2 anzuschlagen. Der Anschlagpuffer 20 aus dem Elastomerwerkstoff 4 kann in einfacher Weise bei der Herstellung des Tilgers 1 zusammen mit der Feder 3 und einem Korrosions schutzüberzug 22 für die Tilgermasse 2 durch Anspritzen und Anvulkanisieren ausgebildet werden. Während der normalen Funk tion des Tilgers 1, in der dieser Schwingungen der elastischen Struktur 7 mit seiner Tilgereigenfrequenz absorbiert, schlägt der Anschlagpuffer 20 normalerweise nicht an den zylindrischen Schaft 11 an, vielmehr bewegt sich dieser dann nur innerhalb des Freiraums 23.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Tilger

2

Tilgermasse

3

Feder

4

Elastomerwerkstoff

5

Basis

6

Befestigungsbolzen

7

elastische Struktur

8

Wandungsabschnitt

9

Befestigungsschraube

10

Kopf

11

Schaft

12

Bund

13

Durchbrechung

14

Durchbrechung

15

Paßbereich

16

Außengewindeabschnitt

17

Schweißmutter

18

Innenumfang

19

Außendurchmesser

20

Anschlagpuffer

21

Innenumfang

22

Korrosionsschutzüberzug

23

Freiraum

Claims

1. Tilger zur Schwingungsabsorption, mit einer ringförmigen Tilgermasse, die über eine Feder aus Elastomerwerkstoff ela stisch an eine starren Basis angebunden ist, und mit einem Befestigungsbolzen, der mit einem zylindrischen Schaft unter Beibehalt eines umlaufenden radialen Freiraums durch die ringförmige Tilgermasse hindurch ragt, der mit einem radialen Bund an der Basis anliegt sowie mit einem Befestigungselement durch eine Durchbrechung in der Basis hindurch ragt und der mit einem Kopf, welcher einen größeren Außendurchmesser als der minimale Innendurchmesser des Innenumfangs der Tilgermasse aufweist, die Tilgermasse auch bei Zerstörung der Feder aus Elastomerwerkstoff gegen ein Herabfallen sichert, wobei am Innenumfang der Tilgermasse ein umlaufender elastischer Körper aus Elastomerwerkstoff vorgesehen ist, der mit seinem Innen umfang an dem zylindrischen Schaft des Befestigungsbolzens zur Anlage kommt, wenn eine Bewegung der Tilgermasse eine Maximal amplitude überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende elastische Körper aus Elastomerwerkstoff (4) einen Anschlagpuffer (20) für das weiche Abfangen übermäßiger Bewe gungen der Tilgermasse (2) durch weiches Anschlagen an dem zylindrischen Schaft (11) des Befestigungsbolzens (6) ausbildet, wobei der Anschlagpuffer (20) einen Innenumfang (21) mit von der Basis (5) weg trichterförmig zunehmendem Innendurchmesser und eine von der Basis (5) weg zunehmende radiale Dicke aufweist.

2. Tilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Innenumfang (21) des umlaufenden Anschlag puffers (20) so von der Basis (5) weg zunimmt, daß der zylindri sche Schaft (11) des Befestigungsbolzens (6) über einen in seiner axialen Richtung ausgedehnten Bereich gleichzeitig an dem Anschlagpuffer (20) zur Anlage kommt.

3. Tilger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Innenumfangs (18) der Tilgermasse von der Basis (5) weg trichterförmig zunimmt.

4. Tilger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Maximalamplitude, bei deren Überschreiten der Anschlagpuffer (20) an dem zylindrischen Schaft (11) des Befestigungsbolzens (6) zur Anlage kommt, von der Tilgermasse (2) bei Schwingungen mit der Tilgereigenfrequenz nicht erreicht wird.

5. Tilger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Anschlagpuffer (20) aus Elastomerwerkstoff (4) einstückig mit der Feder (3) aus Elastomerwerkstoff (4) und einem etwaigen Korrosionsschutzüberzug (20) der Tilgermasse (2) aus Elastomerwerkstoff (4) ausgebildet ist.

6. Tilger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Befestigungsbolzen (6) eine Befestigungs schraube (9) ist, deren Befestigungselemente einen Außen gewindeabschnitt (16) aufweist und deren Kopf (10) für den Angriff von Verdrehwerkzeugen ausgebildet ist.

7. Tilger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Kopf (10) des Befestigungsbolzens (6) inner halb des Innenumfangs (18) der Tilgermasse (2) angeordnet ist.