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Die
Erfindung betrifft einen Reibungsdämpfer mit Gehäuse,
insbesondere für Trommelwaschmaschinen mit Schleudergang,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Reibungsdämpfer
für Waschmaschinen sind zur Dämpfung der Trommel
insbesondere für die Unwuchten während dem Schleudergang
bereits vielfach im Einsatz. Hierfür weisen die Reibungsdämpfer im
Wesentlichen zwei Hauptkomponenten auf, einerseits ein Gehäuse,
das endseitig mittels einer Halterung bzw. Öse fixiert
wird. Andererseits weisen die Reibungsdämpfer einen längs
zum Gehäuse verstellbaren Stößel bzw.
Kolbenstange auf, die ebenso endseitig mittels einer Halterung bzw. Öse
fixierbar ist. Der Stößel bzw. die Kolbenstange
weist eine Berührungsfläche zum Gehäuse
auf, wobei im Allgemeinen ein spezieller Reibkörper vorgesehen
ist, um die Relativ-Bewegung des Stößels in Bezug
zum Gehäuse zu dämpfen.
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Aus
der
DE 10 2008
013 220 A1 ist beispielsweise ein Reibungsdämpfer
mit einem Kunststoffgehäuse bekannt. Die
DE 38 74 677 T2 offenbart
einen Reibungsdämpfer für Waschmaschinen, wobei
das Gehäuse ein Metallrohr umfasst, an dem Kunststoffspritzgusskomponenten
zur mechanischen Abstützung vorgesehen sind.
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In
der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass Kunststoffgehäuse zwar
kostengünstig im Spritzgussverfahren hergestellt werden
können, jedoch Wärmeentwicklungen gerade bei starker
Beanspruchung zu einer Beeinträchtigung des Gehäuses
führen können. Auch die Verwendung einer Stahlhülse führt
zum Teil dazu, dass die Wärme nicht ausreichend abgeführt
werden kann.
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Aufgabe und Vorteile der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es demgegenüber, einen Reibungsdämpfer
mit Gehäuse vorzuschlagen, der sowohl kostengünstig
herstellbar ist und zugleich auch höheren Beanspruchungen
standhält.
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Diese
Aufgabe wird, ausgehend von einem Reibungsdämpfer der einleitend
genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten
Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen
der Erfindung möglich.
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Dementsprechend
zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Reibungsdämpfer
dadurch aus, dass wenigstens das Metallelement zumindest ein Metall mit
einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 150 Watt
pro Quadratmeter und Kelvin (150 W/(m·K)) aufweist. Mit
Hilfe einer derart vorteilhaften, hohen Wärmeleitfähigkeit
des Metalls wird erreicht, dass die Wärme schnell und vorzugsweise
großflächig verteilt bzw. an die Umgebung abgeführt
wird. Hierdurch wird eine Beeinträchtigung vor allem der
Kunststoffkomponenten des Gehäuses weitestgehend vermieden.
Folglich lässt sich ein Reibungsdämpfer mit hoher
Betriebsbeständigkeit herstellen, der zudem kostengünstig
herstellbar ist.
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Vorzugsweise
weist das Metall des Metallelementes eine Wärmeleitfähigkeit
zwischen 200 und 500 W/(m·K) auf. Es hat sich in den ersten
Praxistests gezeigt, dass eine derartige Wärmeleitfähigkeit des
Metalls von großem Vorteil ist. Hierbei stehen auch einige,
verschiedene Metalle zur Auswahl, die zum Teil ausgesprochen kostengünstig
und zudem eine ausreichende bzw. vorteilhafte mechanische Stabilität
aufweisen.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Metallelement wenigstens Aluminium bzw. besteht im Wesentlichen
aus Aluminium. Aluminium weist eine Wärmeleitfähigkeit
von etwa 221 W/(m·K) auf und liegt somit in einem besonders
vorteilhaften Wärmeleitfähigkeitsbereich für
derartige Anwendungen.
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Zudem
ist Aluminium korrosionsbeständig, was gerade für
den Einsatz bei Waschmaschinen von besonderer Bedeutung ist und
eine Oberflächenveredelung entfallen kann. Dies führt
zu einem wirtschaftlich günstigen Reibungsdämpfer
gemäß der Erfindung.
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Darüber
hinaus weist Aluminium eine ausreichende Stabilität auch
bei vergleichsweise geringer Dicke auf, was sich wiederum zusätzlich
als kostengünstig erwiesen hat.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das
Metallelement einstückig und/oder als gebogenes Metallblech
bzw. Biege-Metallteil und/oder als Extrusionsguss-Metall ausgebildet.
Mit Hilfe dieser Maßnahmen kann das Metallelement aus einer
ebenen bzw. planen Metallblechplatte herausgetrennt, insbesondere
herausgestanzt und mittels einem/mehreren Biegeschritten an die
gewünschte Form bzw. den Querschnitt des Gehäuses
in kostengünstiger Weise angepasst werden. Ebenso kann
es auch in vorteilhafter Weise mittels eines Extrusionsverfahrens
hergestellt und auf die gewünschte Länge abgetrennt,
insbesondere abgeschnitten bzw. abgesägt werden.
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Grundsätzlich
kann das Metallelement in Längsrichtung des Gehäuses
Stirnseiten aufweisen, die miteinander verbunden, insbesondere miteinander
verschweißt oder verklebt werden. Vorteilhafterweise kann
jedoch auf das Verbinden bzw. Verschweißen derartiger längs
ausgerichteter Kanten bzw. Stirnseiten verzichtet werden. Gerade
mit Hilfe der letztgenannten bzw. offenen Variante ist eine besonders
kostengünstige Herstellung eines Metallkunststoff-Verbundgehäuses
realisierbar.
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Bei
der stirnseitig offenen Variante des Metallelementes kann in vorteilhafter
Weise ein (umfangsseitig) geschlossenes Gehäuse mit Hilfe
der Kunststoffkomponente realisiert werden. Beispielsweise wird
ein in Längsrichtung offenes Metallblechelement im Spritzgussverfahren
mit Kunststoff derart umspritzt, dass ein geschlossenes Reibungsdämpfergehäuse
verwirklicht wird.
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In
einer besonderen Weiterbildung der Erfindung sind beispielsweise
zwei Metallelemente vorgesehen, die auf gegenüberliegenden
Seiten des Gehäuses angeordnet sind und beispielsweise
an zwei insbesondere gegenüberliegenden Längsseiten,
das heißt entlang der Längsachse des Gehäuses,
mittels Kunststoff bzw. spritzgegossenem Kunststoff miteinander
verbunden werden. Auch hiermit kann ein umfangseitig geschlossenes
Gehäuse hergestellt werden, das sowohl mechanisch stabil
als auch kostengünstig herstellbar ist.
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Vorteilhafterweise
umfasst das Metallelement wenigstens eine Berührungsfläche
eines Reibelementes der Kolbenstange. Hiermit wird erreicht, dass
die Wärmeentwicklung, die im Bereich der Berührungsfläche
entsteht, möglichst schnell abgeleitet bzw. weiter geleitet
wird, so dass keine nachteilige Beeinträchtigung des Gehäuses
realisiert wird.
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Vorzugsweise
sind wenigstens zwei separate Berührungsflächen
vorgesehen. Hiermit kann ein Stößel bzw. eine
Kolbenstange in vorteilhafter Weise mit einem eckigen Querschnitt
verwendet werden, wobei zwei separate, insbesondere vergleichsweise große
Berührungsflächen des Reibeelementes realisiert
werden können.
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Bei
einem eckigen Querschnitt des Reibelementes bzw. des Gehäuses
ist vor allem von Vorteil, dass insbesondere flache bzw. ebene Reibkörper verwendet
werden können, wie zum Beispiel ausgestanzte Reibkörper,
beispielsweise in Form eines einzelnen Schaumstoffes oder dergleichen.
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Grundsätzlich
kann jedoch die Erfindung auch bei Gehäusen mit rundem
bzw. ovalem Querschnitt in vorteilhafter Weise verwendet werden.
Hierbei können Reibkörper eingesetzt werden, die
beispielsweise ebenso aus einer Schaumstoffplatte ausgestanzt bzw.
herausgetrennt wurden und im entsprechend gebogenem Zustand eingebaut
werden.
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Vorteilhafterweise
weist das Metallelement wenigstens eine Ausnehmung zum Aufnehmen
von Kunststoff bzw. eines Teils des Kunststoffelementes auf. Mit
Hilfe einer derartigen Ausnehmung, insbesondere mit Hilfe zahlreicher
Ausnehmungen, wird die Verbindung des/der Metallelemente mit dem Kunststoff
bzw. mit dem spritzgegossenen Kunststoff verbessert. Hierbei kann
beim Spritzgießen der flüssige Kunststoff in die
Ausnehmung eindringen und diese ausfüllen. Hierdurch ist
eine besonders vorteilhafte Verbindung zwischen Metall und Kunststoffkomponenten
realisierbar. Durch mehrere bzw. zahlreiche Ausnehmungen wird eine
besonders gute Verbindung zwischen Kunststoff und Metall realisiert.
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In
einer bevorzugten Variante der Erfindung umfasst das Gehäuse
wenigstens die Berührungsfläche bzw. die Berührungsflächen
und zumindest eine vorzugsweise separate bzw. benachbarte die Ausnehmung
umfassende Verbindungsfläche zum Verbinden des Kunststoffelements
mit dem Metallelement. Hiermit wird erreicht, dass das Gehäuse
im Bereich der Berührungsfläche Kontakt bzw. Berührung mit
dem Reibelement der Kolbenstange hat und nicht im Bereich der Verbindungsflächen,
die zum Teil eine Oberfläche aus Kunststoff aufweisen.
Hiermit wird erreicht, dass die Wärmeentwicklung im Bereich
der Berührungsfläche vom Metall und nicht vom
Kunststoff aufgenommen bzw. abgeleitet wird.
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Zudem
wird durch die vorgenannte Maßnahme erreicht, dass wenigstens
keine nennenswerte mechanische Beanspruchung der Verbindungsfläche durch
das Verstellen der Kolbenstange im Bezug zum Gehäuse erfolgt,
was ansonsten zu einem nachteiligen Verschleiß bzw. Abrieb
der Verbindungsfläche führen könnte und
somit zu einer mechanischen Beeinträchtigung des Gehäuses.
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In
vorteilhafter Weise weist das Gehäuse und/oder das Metallelement
oberflächenvergrößernde Strukturen und/oder
ein Wärmeleitelement auf. Mit Hilfe derartiger oberflächenvergrößernde
Strukturen, wie zum Beispiel Ein- bzw. Ausbuchtungen, Sicken oder
dergleichen, wird erreicht, dass die Reibungswärme in vorteilhafter
Weise an die Umgebung noch besser abgeführt wird. Entsprechendes
trifft auf das Wärmeleitelement zu. Auch dieses führt
im Betrieb zu einer verbesserten Ableitung der Reibungswärme.
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Vorzugsweise
ist das Wärmeleitelement als separates Wärmeleitelement
lösbar fixierbar am Gehäuse und/oder an dem Metallelement
anordenbar. Mit Hilfe eines derart separaten Wärmeleitelementes kann
beispielsweise ein Metallelement aus Metallblech verwendet werden
und zusätzlich bzw. nachträglich je nach Bedarf
bzw. Anwendungsfall ein oder mehrere Wärmeleitelemente
am Gehäuse bzw. unmittelbar am Metallelement angebracht
werden. Dies führt zu einer deutlichen Vergrößerung
mit der Umgebungsluft in Kontakt stehenden Oberfläche sowie
der Masse, was sich in einer besonders vorteilhaften Wärmeableitung
und Wärmeaufnahme äußert.
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In
einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung ist das Wärmeleitelement
als Metallklammer ausgebildet. Eine derartige Metallklammer kann beispielsweise
selbstklemmend am Gehäuse bzw. am Metallelement des Gehäuses
angebracht und fixiert werden. Hierdurch kann eine separate Fixierung,
beispielsweise mittels Schweiß- oder Klebeverfahren entbehrlich
werden.
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Vorteilhafterweise
ist das Wärmeleitelement aus gebogenem (runden oder eckigem)
Metalldraht gebildet. Ein entsprechender Metalldraht ist ein besonders
günstiges Ausgangsmaterial, was zu einer wirtschaftlich
günstigen Herstellung des Wärmeleitelementes führt.
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Darüber
hinaus kann zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit
des Reibungsdämpfergehäuses vorgesehen werden,
dass das Kunststoffelement wärmeleitende Zusätze
aufweist. Hierbei sind unterschiedlichste Materialien denkbar. Beispielsweise sind
metallische und/oder kohlenstoffhaltige Zusätze von besonderem
Interesse. Insbesondere Kohlenstofffasern, Kohlenstoffnanoröhrchen
mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 6000 W/(m·K)
sind hierbei zukünftig von besonderer Bedeutung.
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In
vorteilhafter Weise können darüber hinaus auch
Ventilationsöffnungen am Gehäuse vorgesehen werden,
wodurch beispielsweise der Kolbenhub zur Kühlung bzw. Ventilation
verwendbar wird. Auch hierdurch wird eine verbesserte Wärmeableitung
von den Berührungsflächen bzw. vom Gehäuse
erreicht.
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Ausführungsbeispiel
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher
erläutert.
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Im
Einzelnen zeigt:
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1 eine
schematische, perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Reibungsdämpfergehäuses,
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2 eine
schematische, perspektivische Ansicht des Gehäuses gemäß 1 mit
einer Wärmeleitklammer,
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3 eine
schematische, perspektivische Ansicht zweier Metallblecheinlagen
für einen erfindungsgemäßen Reibungsdämpfer,
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4 eine
schematische, perspektivische Ansicht einer einstückigen
Metalleinlage für einen erfindungsgemäßen
Reibungsdämpfer,
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5 eine
schematische, perspektivische Ansicht einer Wärmeleitklammer
für einen erfindungsgemäßen Reibungsdämpfer,
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6 eine
schematische, perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Reibungsdämpfergehäuses im Längsschnitt
und
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7 eine
schematische, perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Reibungsdämpfergehäuses mit Wärmeleitklammer
im Querschnitt.
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In 1 ist
schematisch ein Gehäuse 1 eines erfindungsgemäßen
Reibungsdämpfers dargestellt. Dieses Gehäuse 1 weist
einerseits eine Metalleinlage 2 aus vorzugsweise Aluminium
sowie andererseits eine Kunststoffkomponente 3 auf.
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Die
Kunststoffkomponente 3 ist mittels eines vorteilhaften
Spritzgussverfahrens mit dem Metall 2 verbunden. Hierbei
weist die Kunststoffkomponente 3 vor allem im Bereich einer
Gehäuseöffnung 4 sowie einer Halteöse 5 Stützstrukturen 6 auf,
womit eine besonders mechanisch stabile Konstruktion realisiert wird.
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Darüber
hinaus weist das Gehäuse 1 zusätzlich
an den Längsseiten, insbesondere an den Schmalseiten in
Längsrichtung, ebenso Stützstrukturen 7 auf,
womit das Gehäuse entsprechend verstärkt bzw.
abgestützt wird.
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Wie
beispielsweise in der vergrößerten Ausschnitts-Querschnittsdarstellung
gemäß 7 deutlich wird, weisen die
Metalleinlagen 2 Ausnehmungen 8 auf, die von der
Kunststoffkomponente 3 ausgefüllt sind. Dies trifft
insbesondere auch auf einen Längsspalt 9 zu, der
dadurch entstanden ist, dass beim Ausführungsbeispiel gemäß 7 ein
einstückiges, gebogenes Metallblech 2 als erfindungsgemäße
Metalleinlage verwendet wurde. Hierbei ist die Metallhülse 2 in
Längsrichtung an der Stoßstelle bzw. den benachbarten
Stirnseiten nicht mittels einer metallischen Verbindung wie zum
Beispiel Schweißen oder dergleichen verbunden. Vielmehr
ist hier bewusst der Spalt 9 realisiert, womit Kunststoff
der Kunststoffkomponente 3 beim Spritzgießen bzw.
Umspritzen der Metalleinlage 2 in den Spalt 9 eindringen bzw.
diesen ausfüllen kann. Hierdurch wird sowohl eine besonders
einfache als auch wirkungsvolle Verbindung zwischen Metallkomponente 2 und
Kunststoffkomponente 3 realisiert.
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Vor
allem die zahlreichen Ausnehmungen 8 der Metalleinlage 2 führen
zu einer besonders stabilen, untrennbaren Verbindung zwischen Kunststoff 3 und
Metall 2.
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Die
Metalleinlage 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel
der 7 ist in 4 schematisch ohne
Kunststoffkomponente 3 dargestellt. Hierbei werden ganz
besonders die zahlreichen Ausnehmungen 8 deutlich, die
sich vorzugsweise mehrreihig längs der Längsachse
des Gehäuses erstrecken.
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In 3 ist
dagegen eine Variante der Metalleinlage 2 dargestellt,
wobei diese aus zwei separaten Gehäuseteilen 10, 11 zusammengesetzt
ist. Die beiden Gehäuseteile 10, 11 weisen
an ihren Schmalseiten in Längsrichtung eine Schwalbenschwanzverzahnung
bzw. eine vorteilhafte Verzahnung auf, womit die beiden separaten
Teile 10, 11 bereits im vormontierten Zustand,
das heißt ohne Kunststoffkomponente 3, ein weitgehend
geschlossenes Gehäuse bilden. Darüber hinaus kann 3 entnommen
werden, dass auch die Teile 10, 11 zahlreiche
Ausnehmungen 8 in Längsrichtung des Gehäuses
aufweisen.
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In 2 ist
eine zweite Variante der Erfindung dargestellt, wobei das Reibungsdämpfungsgehäuse 1 zusätzlich
eine Klammer 12 aufweist. Diese Klammer 12 ist
ein metallisches Wärmeleitelement, das zur Oberflächenvergrößerung
des Gehäuses 1 vorgesehen ist. Hiermit kann in
besonders einfacher Weise, das heißt ohne Veränderung
der Metalleinlage 2, die Wärmeableitung zusätzlich
verbessert werden. Darüber hinaus führt die Metallklammer 12 auch zu
einer mechanischen Abstützung des Gehäuses.
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Wie
in 2 deutlich wird, ist die Klammer 12 derart
ausgebildet, dass die Enden 13 in Aussparungen 14 der
Stützstruktur 7 eingreifen, womit diese in vorteilhafter
Weise am Gehäuse 1 fixiert wird.
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In 5 ist
die Klammer 12 schematisch als separates Bauteil abgebildet.
Hier wird deutlich, dass es sich um einen metallischen Draht handelt,
der in der entsprechenden Art und Weise gebogen ist. Entsprechend
kostengünstig und einfach ist die Klammer 12 herstellbar.
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Vorteil
einer derart separaten Klammer 12 ist insbesondere, dass
diese beispielsweise je nach Bedarf am Gehäuse 1 angebracht/nachgerüstet
bzw. nicht angebracht wird. Darüber hinaus kann auch bei besonders
hohen, zu erwartenden Beanspruchungen des Reibungsdämpfers
gemäß der Erfindung eine oder auch mehrere Klammern 12 am
Gehäuse 1 in vorteilhafter Weise angeordnete werden.
Dementsprechend kann eine modulare Anpassung an unterschiedlichste,
zu erwartende Beanspruchungen realisiert werden.
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Die
Metalleinlagen 2 bzw. die Metallkomponenten 10, 11 sind
in vorteilhafter Weise aus Aluminium bzw. Aluminiumblech hergestellt.
Aluminium weist zum einen eine besonders vorteilhafte Wärmeleitfähigkeit
von etwa 220 W/(m·K) auf, was sich in Voruntersuchung als
besonders vorteilhaft erwiesen hat. Darüber hinaus kann
auf korrosionsschützende Oberflächebelegungen
bei Verwendung von Aluminium verzichtet werden, was sich im Vergleich
zu gewöhnlichem Stahl kostengünstig auswirkt.
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Weiterhin
kann ein vergleichsweise dünnes Metallblech bzw. Aluminiumblech
verwendet werden, insbesondere kleiner 1 mm, was sich ebenfalls
kostengünstig niederschlägt.
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Im
Vergleich zu einem Kunststoffgehäuse weist ein Gehäuse 1 gemäß der
Erfindung weiterhin den Vorteil auf, dass der so genannte Stick-/Slip-Effekt
eines Reibelementes bzw.
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Reibbelags
längs der Metalleinlage 2 deutlich reduziert bzw.
vollständig vermieden wird.
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Darüber
hinaus weist die Klammer 12 den Vorteil auf, dass diese
die Wärmeabfuhr erhöht als auch die Masse zur
Aufnahme der Wärme deutlich erhöht und zudem dazu
beiträgt, dass die Wandstärke der Metalleinlage 2 bzw.
der Metallteile 10, 11 weiter reduziert werden
kann. Auch dies führt zu einer verbesserten Wirtschaftlichkeit
eines Reibungsdämpfers gemäß der Erfindung.
Beispielsweise weist die Klammer 12 einen Durchmesser von
ca. 1 bis 7 mm, vorzugsweise etwa 2,5 mm auf.
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Generell
ist von Vorteil, die Klammer 12 an den Breitseiten des
Gehäuses bzw. möglichst großflächig
am Gehäuse 1 in Kontakt vorzugsweise mit den Metall-Einlagen 2 zu
bringen.
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Bei
einem eckigen Querschnitt des Gehäuses 1 gemäß den
in den Figuren abgebildeten Ausführungsbeispielen ist weiterhin
von Vorteil, wenn die Klammer 12 an den Schmalseiten frei
bzw. von dieser beabstandet ist, so dass das Gehäuse 1 nicht nachteilig
verspannt wird.
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Metall-Einlage
- 3
- Kunststoff-Komponente
- 4
- Öffnung
- 5
- Öse
- 6
- Struktur
- 7
- Struktur
- 8
- Ausnehmung
- 9
- Spalt
- 10
- Teil
- 11
- Teil
- 12
- Klammer
- 13
- Ende
- 14
- Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102008013220
A1 [0003]
- - DE 3874677 T2 [0003]