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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bauteilträger, insbesondere einen Bauteilträger für ein Kraftfahrzeug.
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Bauteilträger sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie dienen dazu, ein oder mehrere Bauteile zu halten. Im Fahrzeugbau gilt den Bauteilträgern, welche den Motor des Fahrzeugs tragen und an der Karosserie befestigen, ein besonderes Interesse. Dabei werden besonders hohe Bedingungen in Sachen Festigkeit und Stabilität an die Bauteilträger gestellt.
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Gerade Bauteilträgern die Motoren tragen sind starken mechanischen Schwingungen mit unterschiedlichen Amplituden und Frequenzen ausgesetzt. Werden diese Schwingungen auf die Karosserie übertragen, so kommt es zu ungewollten Geräuschentwicklungen. Ferner können die Schwingungen aber auch Probleme hinsichtlich der Stabilität des Bauteilträgers bereiten. Lokale Steifigkeiten von Bauteilträgern sind in starkem Maße abhängig von Amplitude und Frequenz von auf sie wirkenden mechanischen Schwingungen. Trägt man die lokale dynamische Steifigkeit eines Bauteilträgers über der Frequenz einer auf den Bauteilträger wirkenden mechanischen Schwingung auf, so ergeben sich teils unerwünschte Minima der Steifigkeit bei bestimmten Resonanzfrequenzen, sogenannte Lokale-Dynamische-Steifigkeits-Einbrüche (LDS-Einbrüche). Sind die Resonanzfrequenzen im Betrieb des Fahrzeugs zu erwarten, so müssen die LDS-Einbrüche in der Frequenz verschoben oder minimiert werden. Dies geschieht entweder durch die Abänderung der Konstruktion des Bauteilträgers, welche allerdings extrem aufwändig ist, oder durch Verwendung eines Schwingungstilgers.
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Schwingungstilger gehören zu den Schwingungsdämpfern. Sie werden an einem schwingenden Objekt befestigt und weisen eine Eigenfrequenz auf, welche der zu eliminierenden Resonanzfrequenz des Objektes entspricht.
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Aus der Druckschrift US 2017 / 0 267 091 A1 ist eine Motorhalterung bekannt, welche einen in einem Grundkörper der Motorhalterung eingelassenen Schwingungsdämpfer aufweist. Aus der Druckschrift
DE 36 41 422 A1 ist eine Motorhalterung bekannt, welche ein elastisches Lager an einer Haltevorrichtung zum Halten einer Batterie aufweist. Die Druckschrift US 2013 / 0 026 779 A1 offenbart einen Windschutzscheibenrahmen mit einem Schwingungstilger. Aus der Druckschrift
DE 102 55 019 A1 ist ein Schwingungstilger für Kraftfahrzeuge bekannt. Der Schwingungstilger weist ein in wie Räumen angeordnetes Medium in einem federnd gelagerten Gehäuse auf.
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LDS-Einbrüche werden üblicherweise erst in einem sehr späten Stadium der Konstruktion eines Fahrzeugs erkannt. Oft steht zu diesem Zeitpunkt bereits kein Bauraum mehr für das Anbringen eines zusätzlichen Schwingungstilgers am Bauteilträger zur Verfügung oder die bereits erprobte und aufwändig entwickelte Geometrie des Bauteilträgers, welche auf Dauerlauf des Fahrzeugs, Unfallsicherheit und akustischen Komfort optimiert ist, müsste geändert werden. Diese Maßnahmen verursachen deutliche Kosten und sind sehr zeitintensiv.
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Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bauteilträger bereitzustellen, welcher die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist, sondern welcher die Möglichkeit bietet, auch zu einem späten Zeitpunkt der Konstruktion des Fahrzeugs ohne großen Aufwand mit einem Schwingungstilger nachgerüstet zu werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Bauteilträger gemäß Anspruch 1.
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Der erfindungsgemäße Bauteilträger ermöglicht das unkomplizierte nachträgliche Hinzufügen eines Schwingungstilgers am Vorhalt des Grundträgers. Der Vorhalt ist ein geometrisches Merkmal am Grundträger des Bauteilträgers, welches geeignet ist, den Schwingungstilger aufzunehmen. Der Vorhalt ist eine offene Durchführung durch den Grundträger. Vorstellbar ist weiterhin, dass der Vorhalt so gestaltet ist, dass der Schwingungstilger in diesem einklemmbar ist. Vorzugsweise ist der Grundträger aus einem Gussmaterial gefertigt. Der Grundträger kann einteilig oder mehrteilig sein. Denkbar ist, dass der Grundträger Versteifungselemente wie beispielsweise Verstrebungen aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bauteil ein Motor ist. Motoren, insbesondere Motoren von Kraftfahrzeugen, erzeugen starke mechanische Schwingungen. Der Bauteilträger gemäß der bevorzugten Ausführungsform ermöglicht das positive Beeinflussen der Übertragung der mechanischen Schwingungen vom Motor.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahme Teil einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs ist. Dies ermöglicht die akustisch vorteilhafte Reduzierung der Übertragung mechanischer Schwingungen auf die Karosserie.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Vorhalt einen verstärkten Rand aufweist, wobei der verstärkte Rand vorzugsweise Verstrebungen aufweist. Dies ermöglicht es, den Bauteilträger trotz des Vorhaltes mit einer hohen mechanischen Steifigkeit zu konstruieren. Die Verstrebungen erhöhen weiterhin die Steifigkeit.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der verstärkte Rand einen inneren Bereich umschließt, wobei vorzugsweise die Materialstärke des Grundträgers zumindest teilweise im inneren Bereich geringer ist als außerhalb des verstärkten Randes, wobei besonders bevorzugt der Grundträger im inneren Bereich ein durchgängiges Loch aufweist. Die geringe Materialstärke ermöglicht ein einfaches nachträgliches Verändern des inneren Bereiches. Soll zu einem Zeitpunkt nach der Konstruktion der Schwingungstilger an dem Bauteilträger angebracht werden, so kann mit wenig Aufwand der innere Bereich konstruktiv so geändert werden, dass der Schwingungsträger an der Stelle des inneren Bereiches durch den Grundträger gesteckt, gequetscht oder gepresst werden kann. Denkbar ist, dass dazu ein Loch in den inneren Bereich gefräst, geschnitten oder gestanzt wird. Denkbar ist auch, dass dazu eine Gussform zum Herstellen des Grundträgers so geändert wird, dass ein Loch im inneren Bereich entsteht.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der innere Bereich im Wesentlichen kreisförmig ist. Dies ermöglicht eine einfache geometrische Ausführung eines in den Vorhalt passenden Schwingungstilgers und eine Vereinfachung des Herstellungs- und Montageprozesses.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Bauteilträger einen Schwingungstilger im Vorhalt aufweist. Vorzugsweise ist der Schwingugnstilger aus dem Vorhalt entnehmbar und gegen einen weiteren Schwingungstilger austauschbar. Der weitere Schwingungstilger kann eine andere Charakteristik, beispielsweise eine andere Resonanzfrequenz, aufweisen als der Schwingungstilger.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwingungstilger zumindest teilweise aus Gummi und/oder Silikon gefertigt ist. Schwingungstilger aus Gummi oder Silikon sind günstig, robust und einfach herzustellen. Denkbar ist, dass der Schwingungstilger einen Mantel aus Gummi und/oder Silikon aufweist. Ferner ist denkbar, dass der Schwingungstilger einen Kern aufweist, wobei der Kern aus einem anderen Werkstoff gefertigt ist als der Mantel. Durch die Auswahl der Materialzusammensetzung, der Materialdichte und der Geometrie des Schwingungstilgers kann die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers eingestellt werden.
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Weiterhin ist denkbar, dass der Schwingungstilger zumindest um eine Achse rotationssymmetrisch ist. Denkbar ist, dass der Schwingungstilger im Wesentlichen zylinderförmig ist, wobei denkbar ist, dass der im Wesentlichen zylinderförmige Schwingungstilger zur Mitte hin tailliert ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwingungstilger eine Außenwand aus Metall, bevorzugt aus Aluminium, aufweist, wobei vorzugsweise der Schwingungstilger zumindest teilweise mit einem Füllmaterial gefüllt ist, wobei das Füllmaterial besonders bevorzugt Sand ist. Dies ermöglicht eine breitbandige Einsetzbarkeit des Schwingungstilgers, womit nicht nur einzelne Resonanzfrequenzen sondern ganze Frequenzbänder beeinflusst werden können. Mechanische Schwingungen setzen den Sand im Schwingungstilger in Bewegung. Die Bewegung des Sandes führt die mechanischen Schwingungen ab und dämpft diese.
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Vorzugsweise ist die Außenwand ein Hohlzylinder. Denkbar ist, dass der Schwingungstilger Deckel zum Verschließen des Hohlzylinders aufweist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwingungstilger in den Vorhalt eingepresst ist. Dies ermöglicht die sichere, günstige und einfache Befestigung des Schwingungstilgers am Grundträger.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwingungstilger einen vom Grundträger aufgespannten Bauraum nicht überragt. Dies ermöglicht den Austausch des Schwingungstilgers gegen einen weiteren Schwingungstilger ohne Veränderung des Bauraums und damit einhergehend nötige Änderungen der restlichen Konstruktion. Der Schwingungstilger ist somit in den Grundträger integriert.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
- 1 (a) bis (c) illustrieren jeweils schematisch einen Teil eines Bauteilträgers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 (a) und (b) illustrieren jeweils schematisch einen Schwingungstilger gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 1 (a) ist schematisch ein Teil des Bauteilträgers 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Bauteilträger 1 weist den Grundträger 10 mit dem Befestigungselement 11 auf, mit welchem der Bauteilträger 1 an einer Aufnahme, beispielsweise an der Karosserie eines Fahrzeugs, befestigt werden kann.
Der Grundträger 10 besteht aus einem Gussmaterial und weist den Vorhalt 2 auf. Der Vorhalt 2 ist kreisförmig und weist den verstärkten Rand 20 auf, welcher den inneren Bereich 21 umschließt. Die Materialstärke des Grundträgers 10 ist im inneren Bereich 21 deutlich geringer ausgeführt. Dies erleichtert beispielsweise ein Auffräsen des inneren Bereichs 21 im Nachgang zum Gießen des Grundträgers 10.
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In 1 (b) ist schematisch ein Teil des Bauteilträgers 1 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ebenso wie der in der 1 (a) gezeigte Bauteilträger 1 weist der Bauteilträger 1 den Grundträger 10, das Befestigungselement 11 und den Vorhalt 2 auf. Der Vorhalt 2 ist kreisförmig, der verstärkte Rand 20 des Vorhaltes umschließt den inneren Bereich 21. Der innere Bereich 21 ist als durchgängiges Loch im Grundträger 10 ausgeführt. In dieses kann ein Schwingungstilger 3 (hier nicht gezeigt) eingepresst werden.
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In 1 (c) ist schematisch ein Teil des Bauteilträgers 1 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Bauteilträger 1 weist den Grundträger 10, das Befestigungselement 11 und den Vorhalt 2 mit dem verstärkten Rand 20 auf. In den Vorhalt 2 ist ein Schwingungstilger 3 eingepresst. Der Schwingungstilger 3 ragt an keiner Stelle über den vom Grundträger 10 aufgespannten Raum hinaus. Damit nimmt der dargestellt Bauteilträger 1 nicht mehr Bauraum ein, als ein Bauteilträger mit einem Grundträger 10 wie er in 1 (c) dargestellt ist, aber keinen Schwingungstilger 3 aufweist.
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In 2 (a) ist schematisch der Schwingungstilger 3 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der gezeigte Schwingungstilger 3 ist aus Gummi hergestellt. Die geometrische Form des Schwingungstilgers 3 ist im Wesentlichen zylindrisch mit einer Taillierung in der Mitte des Schwingungstilgers 3.
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2(b) zeigt schematisch den Schwingungstilger 3 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der hier dargestellt Schwingungstilger 3 weist eine hohlzylindrische Außenhaut 31 aus Aluminium auf. Der durch die Außenwand 31 gebildete Hohlzylinder wird an den Stirnseiten des Schwingungstilgers 3 mit Deckeln 32 (hier nur ein Deckel 32 gezeigt) geschlossen. Im von der Außenwand 31 und den Deckeln 32 umschlossenen Innenraum des Schwingungstilgers 3 ist Sand (nicht gezeigt) angeordnet. Durch die Außenwand 31 aus Aluminium lässt sich der Schwingungstilger 3 einfach in einen entsprechenden Vorhalt 2 am Grundträger 10 eines Bauteilträgers 1 (Vorhalt 2, Grundträger 10 und Bauteilträger 1 hier nicht gezeigt) einpressen und so stabil mit dem Grundträger 10 verbinden. Der Sand im inneren des Schwingungstilgers 3 wird durch mechanische Schwingungen des Grundträgers 10 in Bewegung versetzt. Die Bewegung des Sandes nimmt Energie der mechanischen Schwingungen auf und dämpft so mechanische Schwingungen des Grundträgers 10 über einen breiten Frequenzbereich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteilträger
- 2
- Vorhalt
- 3
- Schwingungstilger
- 10
- Grundträger
- 11
- Befestigungselement
- 20
- verstärkter Rand
- 21
- innerer Bereich
- 31
- Außenwand
- 32
- Deckel
