DE102014013050A1

DE102014013050A1 - Tilgeranordnung

Info

Publication number: DE102014013050A1
Application number: DE102014013050.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Ottinger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2016-03-03
Anticipated expiration: 2034-09-04
Also published as: DE102014013050B4

Abstract

Tilgeranordnung (1), umfassend ein zu bedämpfendes Bauteil (2) mit einer Öffnung (3), in der eine Gewindemutter (4) stoffschlüssig gehalten ist, und eine Tilgermasse (6), die mit einer in die Gewindemutter (4) eingedrehten Schraube an dem Bauteil (2) festgelegt ist, wobei die Öffnung (3) nicht rotationssymmetrisch ausgebildet ist und die Gewindemutter (4) einen Kopf, dessen Durchmesser kleiner als der kleinste Durchmesser der Öffnung (3) ist, und einen Kragen (4b), der in zumindest einer Sperrstellung einen Hinterschnitt zu der Öffnung (3) aufweist, hat, wobei die Gewindemutter (4) in der Sperrstellung stoffschlüssig in der Öffnung (3) gehalten ist und wobei von der Tilgermasse (6) zumindest ein Pin (7) absteht, der zwischen Kragen (4b) und Öffnungsrand in die Öffnung (3) einragt, sowie einen Hilfsrahmen (8) für ein Fahrzeug mit einer solchen Tilgeranordnung (1) und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Tilgeranordnung (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tilgeranordnung, umfassend ein zu bedämpfendes Bauteil mit einer Öffnung, in der eine Gewindemutter stoffschlüssig gehalten ist, und eine Tilgermasse, die mit einer in die Gewindemutter eingedrehten Schraube an dem Bauteil festgelegt ist, sowie einen Hilfsrahmen für ein Fahrzeug mit einer solchen Tilgeranordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Tilgeranordnung.
Derartige Tilgeranordnungen werden im Fahrzeugbau zur gezielten Auslöschung unerwünschter Schwingungen an entsprechenden Baugruppen angeordnet. Die Eigenfrequenz des Tilgers (auch Schwingungstilger oder Massetilger genannt) wird auf die zu eliminierende Resonanzfrequenz der Baugruppe abgestimmt. Bei dieser Frequenz führt die Baugruppe dann nur noch geringe Schwingungsbewegungen aus. Akustische Untersuchungen werden meist an fertig auskonstruierten Baugruppen gemacht, weshalb ein Tilger oft als Nachrüstlösung verbaut wird. Bei offenen Profilquerschnitten oder Profilen, die man durchstechen kann, ist die Befestigung einer Tilgeranordnung kein Problem. Bei einem festigkeitsrelevanten Bauteil mit geschlossenem Profilquerschnitt wird die Befestigung der Tilgeranordnung jedoch problematisch, da das Profil für die Befestigung nicht wesentlich geschwächt werden darf.
Die DE 19547714 A1 beschreibt einen Schwingungstilger, umfassend eine Tilgermasse, die durch einen vulkanisierten Federkörper aus elastomerem Werkstoff mit einem Befestigungsflansch verbunden ist, der zumindest eine Verdrehsicherung aufweist, die durch eine im wesentlichen topfförmige, entgegen der Tilgermasse vorspringende Auswölbung gebildet ist. Im Boden der Auswölbung ist zumindest eine Ausnehmung angeordnet, die als Einspritzöffnung. zum Einspritzen des elastomeren Werkstoffs des Federkörpers ausgebildet ist. Das Befestigungselement wird über eine Schraube gebildet, deren Schraubenkopf zwischen dem Befestigungsflansch und dem Elastomermaterial gesichert ist. Um einen derartigen Schwingungstilger zu befestigen, braucht die Anbindungsstruktur eine Gewindebohrung oder eine angeschweißte Mutter. Das Risiko die Tilgermasse bei einem Versagen der Schweißverbindung zu verlieren ist jedoch groß.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Tilgeranordnung, einen Hilfsrahmen mit einer Tilgeranordnung, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Tilgeranordnung bereitzustellen, bei welcher die Tilgermasse gegen ein Verlieren gesichert ist.
Diese Aufgabe wird für eine Tilgeranordnung gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Ein Hilfsrahmen mit einer erfindungsgemäßen Tilgeranordnung ist in Patentanspruch 7 beansprucht.
Ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Tilgeranordnung ist in Patentanspruch 10 beansprucht.
Eine Tilgeranordnung umfasst ein zu bedämpfendes Bauteil mit einer Öffnung, in der eine Gewindemutter stoffschlüssig gehalten ist, und eine Tilgermasse, die mit einer in die Gewindemutter eingedrehten Schraube an dem Bauteil festgelegt ist, wobei die Öffnung nicht rotationssymmetrisch ausgebildet ist und die Gewindemutter einen Kopf, dessen Durchmesser kleiner als der kleinste Durchmesser der Öffnung ist, und einen Kragen, der in zumindest einer Sperrstellung einen Hinterschnitt zu der Öffnung aufweist, hat, wobei die Gewindemutter in der Sperrstellung stoffschlüssig in der Öffnung gehalten ist und wobei von der Tilgermasse zumindest ein Pin absteht, der zwischen Kragen und Öffnungsrand in die Öffnung einragt.
Indem der Kragen sich in der Sperrstellung durch den Hinterschnitt in der Öffnung hält und der zumindest eine Pin ein Verlassen der Sperrstellung verhindert, kann auch bei einem Versagen der stoffschlüssigen Verbindung der Verlust der Tilgermasse vermieden werden. Die lose Tilgermasse macht sich durch ein Rasselgeräusch bemerkbar und so kann die Gewindemutter bei einer Reparatur wieder stoffschlüssig mit dem Bauteil verbunden werden.
In einer bevorzugten Ausführung der Tilgeranordnung ist die Öffnung als Langloch ausgebildet. Ein Langloch ist besonders einfach herzustellen und erfüllt den angestrebten Zweck ohne Einschränkungen.
In einer bevorzugten Ausführung der Tilgeranordnung weist der Kragen eine zu der Öffnung identische Form mit Spielpassung auf. Die komplementäre Form ist so gewählt, dass der Kragen der Gewindemutter ohne nennenswerten Kraftaufwand in die Öffnung eingeführt werden kann und bei einer Drehung der Gewindemutter dennoch schnell in die Sperrstellung mit Hinterschnitt zu bringen ist.
In einer bevorzugten Ausführung der Tilgeranordnung ist die Gewindemutter in der Sperrstellung mit dem Bauteil verschweißt. Das Verschweißen des Kopfes und/oder des Kragens der Gewindemutter mit dem Bauteil ist eine einfache und prozesssichere Methode, um die Gewindemutter in der Öffnung festzulegen. Weiterhin verleiht die Schweißverbindung der Anordnung aus Gewindemutter und Bauteil zusätzliche Stabilität.
In einer bevorzugten Ausführung der Tilgeranordnung weist die Tilgermasse eine Durchgangsbohrung auf, durch die die Schraube hindurch gesteckt ist. Die Tilgermasse kann dabei so aufgebaut sein, dass ein Elastomerkörper um ein Rohr herum anvulkanisiert, ist. Das Rohr bildet somit die Durchgangsbohrung, durch welche der Schraubenschaft gesteckt wird. Der Schraubenkopf stützt sich an der Tilgermasse ab, so dass die Tilgermasse beim Anziehen der Schraube mit einem entsprechenden Drehmoment, fest an das Bauteil gepresst wird.
In einer bevorzugten Ausführung der Tilgeranordnung ragen von der Tilgermasse zwei Pins ab, die den Kragen in der Sperrstellung beiderseits einfassen. Zwei Pins verbessern die Verdrehsicherung bei Versagen der stoffschlüssigen Verbindung der Gewindemutter zum Bauteil zusätzlich.
Ein Hilfsrahmen für ein Fahrzeug hat zumindest eine erfindungsgemäße Tilgeranordnung. Der Hilfsrahmen besteht vorzugsweise aus zwei parallel voneinander beabstandeten Längsträgern und zumindest einem die Längsträger verbindenden Querträger, wobei die Tilgeranordnung an einem der Längsträger angeordnet ist. Ein Hilfsrahmen wird fest oder elastisch an der Karosserie des Fahrzeugs angeordnet und weist die Aufnahmepunkte für die Fahrwerkslenker und eventuell das Verteilerdifferential auf.
In einer bevorzugten Ausführung des Hilfsrahmenns bildet der Längsträger ein geschlossenes Hohlprofil aus. Dieses wird vorzugsweise durch ein innenhochdruckumgeformtes Strangpressprofil aus Aluminium oder Stahl realisiert. Die Erfindung ist besonders vorteilhaft bei Längsträgern aus geschlossenen Hohlprofilen, da diese aufgrund der hohen dynamischen Belastung nicht durch zu große Ausnehmungen geschwächt werden dürfen. Die labile stoffschlüssige Verbindung der Gewindemutter zum Bauteil hat bei einem eventuellen Versagen nicht zur Folge, dass die schwere Tilgermasse auf die Fahrbahn fällt und Schaden anrichtet. Vielmehr bleibt die Tilgermasse in der Öffnung hängen und macht durch Rasselgeräusche auf sich aufmerksam.
Ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Tilgeranordnung umfasst die folgenden Schritte:

– Bereitstellen eines zu bedämpfenden Bauteils mit einer nicht-rotationssymmetrischen Öffnung;
– Einführen einer Gewindemutter mit einem Kopf, dessen Durchmesser kleiner als der kleinste Durchmesser der Öffnung ist, und einem Kragen, der in zumindest einer Sperrstellung einen Hinterschnitt zu der Öffnung aufweist, in die Öffnung;
– Drehen der Gewindemutter relativ zum Bauteil in die Sperrstellung;
– Stoffschlüssiges Verbinden der Gewindemutter mit dem Bauteil;
– Ansetzen einer Tilgermasse an die Gewindemutter, wobei von der Tilgermasse zumindest ein Pin absteht, der zwischen Kragen und Öffnungsrand in die Öffnung einragt;
– Festlegen der Tilgermasse an dem Bauteil mit einer in die Gewindemutter eingedrehten Schraube.

Für das Verfahren können die vorzugsweisen Ausführungsformen der Tilgeranordnung in analoger Weise zur Anwendung kommen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Darin zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht der Tilgermasse;
2 eine perspektivische Ansicht der Gewindemutter;
3 eine Draufsicht auf einen Teil des Hilfsrahmens;
4 eine Schnittansicht durch eine Tilgeranordnung;
5 eine weitere Schnittansicht durch eine Tilgeranordnung.
Gemäß der 1 hat eine Tilgermasse 6 für eine in 4 und 5 gezeigte Tilgeranordnung 1 einen hantelförmigen Körper mit einer mittigen Durchgangsbohrung 5, die von zwei nach oben abstehenden Pins 7 gesäumt wird.
Gemäß der 2 hat eine Gewindemutter 4 für eine in 4 und 5 gezeigte Tilgeranordnung 1 einen Kopf 4a mit einem Innengewinde, der von einem speziell geformten, flachen Kragen 4b umgeben ist. Bildlich gesprochen steht der Kopf 4a auf dem Kragen 4b.
Gemäß der 3 hat ein Hilfsrahmen 8 als zu bedämpfendes Bauteil 2 einen als Hohlprofil ausgebildeten Längsträger 9, in dessen Wandung eine Öffnung 3 mit rotationsasymmetrischen Durchmesser angeordnet ist. Der Kragen 4b der Gewindemutter 4 aus 2 hat eine zu der Öffnung 3 komplementäre Kontur, deren Fläche insgesamt jedoch kleiner ist, wodurch sich eine Spielpassung ergibt.
Gemäß der 4 und 5 hat eine Tilgeranordnung 1 einen Hilfsrahmen 8 für ein Fahrzeug als zu bedämpfendes Bauteil 2 mit einem als Hohlprofil ausgebildeten Längsträger 9, in dessen Wandung eine Öffnung 3 mit rotationsasymmetrischen Durchmesser angeordnet ist. Die Öffnung 3 befindet sich auf der im eingebauten Zustand unteren Seite des Längsträgers 9. In die Öffnung 3 ist eine Gewindemutter 4 mit einem Kragen 4b und einem Kopf 4a eingesetzt, wobei der Durchmesser des Kopfes 4a kleiner als der kleinste Durchmesser der Öffnung 3 ist und der Kragen 4b in zumindest einer Sperrstellung einen Hinterschnitt zu der Öffnung 3 aufweist, also nicht mehr aus dieser gezogen werden kann. Der Kragen 4b ist mit einer Schweißnaht stoffschlüssig an dem Längsträger 9 festgelegt. Der Kopf 4a weist im eingebauten Zustand nach unten in Richtung einer Tilgermasse 6. Die Tilgermasse 6 ist ein hantelförmiger Körper mit einer mittigen Durchgangsbohrung 5 zur Aufnahme einer nicht dargestellten Schraube. Von der Tilgermasse 6 ragen zwei Pins 7 nach oben ab und reichen in die Öffnung 3 zwischen den Kragen 4b und den Rand der Öffnung 3. Das Spiel zwischen Pins 7, Kragen 4b und Öffnungsrand muss möglichst gering gewählt werden. Die Tilgermasse 6 wird durch eine in die Durchgangsbohrung 5 geschobene und in das Innengewinde der Gewindemutter 4 eingedrehte (nicht dargestellte) Schraube befestigt. Das Anzugsdrehmoment ist so hoch gewählt, dass sich die Schraube nicht wieder von selbst aus der Gewindemutter 4 lösen kann.
Bezugszeichenliste

1: Tilgeranordnung
2: Bauteil
3: Öffnung
4: Gewindemutter
4a: Kopf
4b: Kragen
5: Durchgangsbohrung
6: Tilgermasse
7: Pin
8: Hilfsrahmen
9: Längsträger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19547714 A1 [0003]

Claims

Tilgeranordnung (1), umfassend ein zu bedämpfendes Bauteil (2) mit einer Öffnung (3), in der eine Gewindemutter (4) stoffschlüssig gehalten ist, und eine Tilgermasse (6), die mit einer in die Gewindemutter (4) eingedrehten Schraube an dem Bauteil (2) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (3) nicht rotationssymmetrisch ausgebildet ist und die Gewindemutter (4) einen Kopf (4a), dessen Durchmesser kleiner als der kleinste Durchmesser der Öffnung (3) ist, und einen Kragen (4b), der in zumindest einer Sperrstellung einen Hinterschnitt zu der Öffnung (3) aufweist, hat, wobei die Gewindemutter (4) in der Sperrstellung stoffschlüssig in der Öffnung (3) gehalten ist und wobei von der Tilgermasse (6) zumindest ein Pin (7) absteht, der zwischen Kragen (4b) und Öffnungsrand in die Öffnung (3) einragt.
Tilgeranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (3) als Langloch ausgebildet ist.
Tilgeranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (4b) eine zu der Öffnung (3) identische Form mit Spielpassung aufweist.
Tilgeranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindemutter (4) in der Sperrstellung mit dem Bauteil (2) verschweißt ist.
Tilgeranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermasse (6) eine Durchgangsbohrung (5) aufweist, durch die die Schraube hindurch gesteckt ist.
Tilgeranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von der Tilgermasse (6) zwei Pins (7) abragen, die den Kragen (4b) in der Sperrstellung beiderseits einfassen.
Hilfsrahmen (8) für ein Fahrzeug mit zumindest einer Tilgeranordnung (1) nach Anspruch 1.
Hilfsrahmen (8) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsrahmen (8) aus zwei parallel voneinander beabstandeten Längsträgern (9) und zumindest einem die Längsträger (9) verbindenden Querträger besteht, wobei die Tilgeranordnung (1) an einem der Längsträger (9) angeordnet ist.
Hilfsrahmen (8) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsträger (9) ein geschlossenes Hohlprofil ausbildet.
Verfahren zum Herstellen einer Tilgeranordnung (1), umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines zu bedämpfenden Bauteils (2) mit einer nicht-rotationssymmetrischen Öffnung (3); – Einführen einer Gewindemutter (4) mit einem Kopf (4a), dessen Durchmesser kleiner als der kleinste Durchmesser der Öffnung (3) ist, und einem Kragen (4b), der in zumindest einer Sperrstellung einen Hinterschnitt zu der Öffnung (3) aufweist, in die Öffnung (3); – Drehen der Gewindemutter (4) relativ zum Bauteil (2) in die Sperrstellung; – Stoffschlüssiges Verbinden der Gewindemutter (4) mit dem Bauteil (2); – Ansetzen einer Tilgermasse (6) an die Gewindemutter (4), wobei von der Tilgermasse (6) zumindest ein Pin (7) absteht, der zwischen Kragen (4b) und Öffnungsrand in die Öffnung (3) einragt; – Festlegen der Tilgermasse (6) an dem Bauteil (2) mit einer in die Gewindemutter (4) eingedrehten Schraube.