-
Die
Erfindung befaßt
sich mit einem Entkopplungselement zur schwingungsentkoppelten Befestigung
von zwei Maschinenelementen.
-
Aus
DE 100 35 633 A1 ist
ein Schwingungsdämpfer
für Fahrzeug-Scheibenwischereinrichtungen
bekannt. Der Schwingungsdämpferkörper weist zwei
im Einbauzustand koaxial zueinander angeordnete, ringförmige Federkörper mit
axialer Beabstandung auf, welche im Einbauzustand mit einem im wesentlichen
geradlinig verlaufenden Verbindungsabschnitt verbunden sind. Dieser
Schwingungsdämpferkörper hat
sowohl im Herstellungszustand als auch im Einbauzustand eine übereinstimmende
Auslegung. Ferner hat diese Schwingungsdämpferanordnung einen mehrteiligen
Aufbau, und es ist ein gesondertes Befestigungselement in Form einer Schraube
vorgesehen, welches den Schwingungsdämpfer zwischen einer Unterlegscheibe
und einem Fahrzeugrumpfrahmen unter Vorspannung setzt, wodurch ein
Wischerrahmen unter Zwischenlage schwingungsisoliert gegenüber dem
Fahrzeugrahmen gehalten ist.
-
Der
Erfindung hingegen liegt die Aufgabe zugrunde, ein Entkopplungselement
mit mindestens einem zur Schwingungsentkopplung zwischen zwei Maschinenelementen
angeordneten Federkörper derart
auszulegen, daß das
Entkopplungselement nicht nur einfach und kostengünstig herstellbar
ist, wobei sich die Gefahr von Montagebändern jeweils minimieren läßt, sondern
auch eine effizientere Wirkung des Entkopplungselement sichergestellt
wird.
-
Nach
der Erfindung wird hierzu ein Entkopplungselement und eine Anordnung
dazu bereitgestellt, deren Merkmale in den Patentansprüchen 1 und
12 angegeben sind.
-
Das
Entkopplungselement nach der Erfindung ist unmittelbar zwischen
zwei schwingungszuentkoppelnden Maschinenelementen wirkend und diese
unmittelbar beaufschlagend angeordnet. Bei der erfindungsgemäßen Auslegung übernimmt
das Entkopplungselement zusätzlich
auch die Funktion der Distanzhaltung zwischen den beiden zu entkoppelnden
Maschinenelementen, so daß man
einen bauteilearmen Aufbau erhält.
Obgleich das Entkopplungselement umfassend die beiden ringförmigen Federkörper und
den Verbindungssteg als Verbundeinheit ausgebildet ist, lassen sich
in überraschender Weise
trotzdem auf effektive Weise Schwingungen der beiden Maschienenelemente
relativ zueinander sowie in Zugals auch in Druckrichtung entkoppeln.
-
Der
Verbindungssteg bei dem erfindungsgemäßen Entkopplungselement hält nicht
nur die beiden Federkörper
verliersicher miteinander verbunden, sondern der Verbindungssteg
erzeugt ein Rückstellmoment,
wenn die beiden Federkörper
im wesentlichen koaxial zueinander im Einbauzustand angeordnet sind.
Der Verbindungssteg ist dann elastisch vorgespannt und im wesentlichen
C-förmig
ausgebildet. Durch das Rückstellmoment
des Verbindungsstegs ist dieser bestrebt, in seine herstellungsbedingt
ebene Form zurückzukehren.
Ist dies jedoch beispielsweise dadurch nicht möglich, daß durch die im wesentlichen
koaxial zueinander angeordneten Federkörper bereits ein Befestigungselement,
beispielsweise eine Schraube, hindurch gesteckt ist, wird die Schraube,
bezogen auf die Federkörper,
in ihrer Position verliersicher gehalten. Die von den beiden Federkörpern umschlossene
Schrauben wird durch das Rückstellmoment
des Verbindungsstegs und die daraus resultierende Bestrebung der
Federkörper,
ihre herstellungsbedingte Position einzunehmen, verliersicher gehalten.
Die beiden Förderkörper, der
Verbindungssteg und das Befestigungselement, hier als Beispiel eine
Schraube, bilden dadurch eine vormontierbare Einheit.
-
Der
Federkörper
und/der der Verbindungssteg können
beispielsweise jeweils aus einem elastomeren Werkstoff bestehen.
Besonders einfach und kostengünstig
ist die Herstellung des Entkopplungselements dann, wenn die Federkörper und
der Verbindungssteg einstückig
ineinander übergehend
und materialeinheitlich ausgebildet sind. Als Werkstoff kann beispielsweise
EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Copolymerisat)
zur Anwendung gelangen. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist auch
das Recycling im Anschluß an
die Verwendung besonders einfach. Das Entkopplungselement kann dann
sortenrein wiederverwertet werden.
-
Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Ansprüchen
2 bis 11 und 13 bis 15 wiedergegeben.
-
Bevorzugt
sind die Federkörper
kreisringförmig
ausgebildet. Insbesondere im Hinblick auf die Befestigungselemente,
die zumindest durch Schrauben gebildet und daher rotationssymmetrisch
sind, ist eine solche Gestalt der Federkörper vorteilhaft.
-
Das
Verhältnis
aus Durchmesser und Höhe der
Federkörper
kann jeweils im wesentlichen 1 betragen. Durch ein solches Verhältnis ist
einerseits eine ausreichende Stabilität der Federkörper und
andererseits eine ausreichende Nachgiebigkeit in Richtung der eingeleiteten
Schwingungen gegeben. Für eine
Vielzahl von Anwendungsfällen
hat sich ein solches Verhältnis
als vorteilhaft bewährt.
-
Die
Federkörper
können übereinstimmend ausgebildet
sein. Die Montage wird dadurch wesentlich vereinfacht und die Gefahr
von Montagefehlern ist auf ein Minimum reduziert. Für den Fall,
daß die Federkörper übereinstimmend
ausgebildet sind, ist es unerheblich, welcher Federkörper ober-
oder unterhalb des ersten abzustützenden
Maschinenelements angeordnet ist. Weiter vereinfacht wird die Montage
dann, wenn die Federkörper
symmetrisch zum abzustützenden
Maschinenelement ausgebildet sind und der Verbindungssteg jeweils
in der halben Höhe
der Federkörper
angeordnet ist. In einem solchen Fall spielt für die Gebrauchseigenschaften
des Entkopplungselements die Richtung der Wölbung des Verbindungsstegs
keine Rolle. Die Montage ist dadurch weiter vereinfacht.
-
In
zumindest einem der Federkörper,
bevorzugt in beiden Federkörpern,
kann jeweils ein an die Gestalt des jeweiligen Federkörpers angepasster ringförmiger Stützkörper angeordnet
sein. Der Stützkörper besteht
dabei aus einem zähharten
Werkstoff, beispielsweise aus einem Blech. Die Stützkörper sind
vorgesehen, um mechanische Überbeanspruchung
des gummielastischen Werkstoffs während der bestimmungsgemäßen Verwendung
zu vermeiden. Zusätzlich
oder alternativ kann im Verbindungssteg ein an die Gestalt des Verbindungsstegs
angepasster Stützkörper angeordnet
sein. Da das Rückstellmoment
des elastisch verformten Verbindungsstegs für die vorteilhafte Funktion
des Entkopplungselements von entscheidender Bedeutung ist, muss der
Stützkörper ebenfalls
aus einem elastisch nachgiebigen Werkstoff bestehen. Ein Stützkörper, zumindest
der des Verbindungsstegs, besteht aus einem Federstahl.
-
Die
Stützkörper können einstückig ineinander übergehend
ausgebildet sein. Die Fertigung des Entkopplungselements wird dadurch
vereinfacht. Zur Herstellung wird lediglich der für Federkörper und Verbindungssteg
einstückig
ausgebildete Stützkörper in
die Werkzeugkavität
eingelegt und anschließend
mit gummielastischem Werkstoff umspritzt. Im Anschluss an die Verfestigung
des gummielastischen Werkstoffs kann das gesamte Entkopplungselement aus
dem Werkzeug entnommen werden.
-
Für den Fall,
dass die Stützkörper nicht
nur einstückig
ineinander übergehend
sondern auch materialeinheitlich ausgebildet sind, ist von Vorteil,
dass der Stützkörper, der
herstellungsbedingt eben ausgebildet ist, beispielsweise ausgestanzt
werden kann. Dies ist einfach und kostengünstig möglich.
-
Bevorzugt
sind die Stützkörper vollständig von
gummielastischem Werkstoff umschlossen. Hierbei ist von Vorteil,
dass es eines separaten Korrosionsschutzes für die Stützkörper nicht bedarf. Außerdem werden
Anschlaggeräusche,
wie sie beispielsweise beim Anschlagen von Metall auf Metall entstehen,
vermieden.
-
Im
Hinblick auf gleichbleibend gute Gebrauchseigenschaften während einer
langen Gebrauchsdauer ist von Vorteil, wenn der Verbindungssteg
ohne sprunghafte Querschnittsveränderung
seines Anbindungsbereichs an den Stützkörpern festgelegt ist. Kerbwirkungen
im Anbindungsbereich werden dadurch vermieden und daraus resultierend ebenfalls
die Rissbildung im Anbindungsbereich. Die Dauerhaltbarkeit wird
durch eine solche Ausgestaltung wesentlich erhöht.
-
Die
Federkörper
sind während
ihrer bestimmungsgemäßen Verwendung
in einer funktionstechnischen Parallelschaltung angeordnet.
-
Außerdem betrifft
die Erfindung eine Anordnung eines Entkopplungselements, wie zuvor
beschrieben, zur gegenseitigen schwingungsentkoppelten Abstützung von
zwei miteinander verschraubten Maschinenelementen, wobei das erste
Maschinenelement eine Ausnehmung zur Durchführung einer Schraube aufweist,
wobei die Ausnehmung im Wesentlichen koaxial zwischen den im Wesentlichen koaxial
zueinander angeordneten Federkörpern
angeordnet ist und wobei die Federkörper auf ihren einander abgewandten
Stirnseiten einerseits am Kopf der Schraube und andererseits an
der Oberfläche des
zweiten Maschinenelements abgestützt
sind. Durch die einstückige
Ausgestaltung des Entkopplungselements, umfassend die beiden Federkörper und
den Verbindungssteg, ist die Handhabung des Entkopplungselements
wesentlich vereinfacht. Die erfindungsgemäße Anordnung ist deshalb besonders vorteilhaft,
weil mit einem einstückig
ausgebildeten Entkopplungselement Schwingungen der beiden Maschinenelemente
relativ zueinander in mehrere Richtungen entkoppelt werden können.
-
Die
Federkörper
umschließen
den Schaft der Schraube zumindest teilweise mit radialem Abstand. Hierbei
ist von Vorteil, dass auch eine Schwingungsentkopplung quer zur
Achse der Schraube erfolgt. Nach Überwindung des radialen Abstands, legen sich
die Federkörper
und der Schaft der Schraube aneinander an und begrenzen dadurch
Extremauslenkungen radial zur Achse der Schraube.
-
Die
im Wesentlichen koaxial angeordneten und durch den Verbindungssteg
verbundenen Federkörper
und die sich durch die Federkörper
erstreckende Schraube bilden eine vormontierbare Einheit, in der
die Schraube durch das Rückstellmoment
des elastisch verformten Verbindungsstegs 7 verliersicher gehalten
ist. Zumindest die Lagerhaltung der vormontierbaren Einheit ist
besonders einfach. Die Bestrebung der Federkörper und des Verbindungsstegs,
in ihre herstellungsbedingte Position zurück, bedingt ein Verkanten der
Schraube in den Federkörpern,
die sie durchdringt; dadurch ist die Schraube verliersicher gehalten.
-
Generell
besteht die Möglichkeit,
dass das erste Maschinenelement eine Ausnehmung aufweist, die sich
bis zum Rand des ersten Maschinenelements erstreckt, d.h. nach außen offen
ist. Das erste Maschinenelement kann dann zwischen die beiden Federelemente
montiert werden, obwohl die vormontierbare Einheit, bestehend aus
Schraube, Federkörper
und Verbindungssteg bereits mit dem zweiten Maschinenelement vormontiert
ist. Sobald sich das erste Maschinenelement in seiner Position befindet, wird
die Schraube mit dem erforderlichen Anzugsdrehmoment befestigt,
und die beiden Maschinenelemente sind zueinander positioniert.
-
Es
besteht jedoch auch die Möglichkeit,
die vormontierbare Einheit, bestehend aus den beiden Federkörpern, dem
Verbindungssteg und der Schraube nach der Lagerung und vor der Montage zumindest
teilweise zu demontieren, in dem die Schraube zunächst entfernt
wird. Nachdem das erste Maschinenelement zwischen den beiden Federkörpern angeordnet
ist, wird die Schraube durch den oberen Federkörper, die Ausnehmung im ersten
Maschinenelement und den zweiten Federkörper geschoben und mit dem
zweiten Maschinenelement verschraubt. Die Ausnehmung im ersten Maschinenelement
kann dann beispielsweise durch eine Bohrung gebildet sein.
-
Um
Anschlaggeräusche
während
der bestimmungsgemäßen Verwendung
zu verhindern. und unerwünscht
hohe Materialbeanspruchung des ersten und zweiten Federkörpers, kann
es vorgesehen sein, dass radial zwischen dem Schaft und der Begrenzung
der Ausnehmung zumindest ein Anschlagpuffer zur Begrenzung radialer
Auslenkbewegungen des ersten Maschinenelements relativ zur Schraube angeordnet
ist. Der Anschlagpuffer kann mit einem der Federkörper einstückig ineinander übergehend und
materialeinheitlich verbunden sein.
-
Bevorzugt
weist die Schraube am Kopf einen Bund auf; derartige Schrauben werden
Bundschrauben genannt. Die Abstützung
des oberen Federkörpers
auf seiner dem zweiten Maschinenelement axial abgewandten Seite
ist dadurch einfach möglich.
Separat herzustellender und zu montierender Beilegscheiben, die
das Widerlager für
den ersten Federkörper
bilden, bedarf es daher nicht.
-
Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
-
Ein
Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Entkopplungselements
wird nachfolgend anhand der 1 bis 3 näher erläutert. Diese zeigen jeweils
in schematischer Darstellung:
-
1: Ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Entkopplungselements,
geschnitten entlang der Linie A-A aus 2,
-
2: eine Draufsicht auf das
Entkopplungselement aus 1 und
-
3 das Entkopplungselement
aus den 1 und 2 während seiner bestimmungsgemäßen Verwendung.
-
Ausführung der
Erfindung
-
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel
des Entkopplungselements im herstellungsbedingten Zustand gezeigt.
Die beiden Federkörper 3, 4 sind kreisringförmig ausgebildet
und in der gedachten Ebene 1 mit Abstand nebeneinander
liegend angeordnet. Die einander zugewandten Umfangsbereiche 5, 6 der Federkörper 3, 4 sind
durch den herstellungsbedingt ebenen Verbindungssteg 7 miteinander
verbunden. Der Verbindungssteg 7 besteht aus einem gummielastischen
Werkstoff, ebenso wie die beiden Federkörper 3, 4.
Die Federkörper 3, 4 und
der Verbindungssteg 7 sind einstückig ineinander übergehend und
materialeinheitlich ausgebildet und bestehen aus dem elastomeren
Werkstoff EPDM.
-
Im
hier gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die beiden Federkörper 3, 4 übereinstimmend
ausgebildet, so dass es später
während
der bestimmungsgemäßen Verwendung
keine Rolle spielt, welcher der beiden Federkörper 3, 4 oben
und welcher der beiden Federkörper 4, 3 unten
zwischen einem ersten 8 und einem zweiten Maschinenelement 16 angeordnet
ist.
-
In 2 ist die Draufsicht auf
das Entkopplungselement aus 1 gezeigt.
-
In 3 ist das Entkopplungselement
ist während
seiner bestimmungsgemäßen Verwendung gezeigt.
Das zu entkoppelnde erste Maschinenelement 8 ist beispielsweise
durch ein Befestigungsblech eines Steuergeräts gebildet. Das zweite Maschinenelement 16 wird
beispielsweise durch den Motorblock einer Verbrennungskraftmaschine
gebildet. Die beiden Federkörper 3, 4 sind
koaxial zueinander angeordnet und der Verbindungssteg 7 ist elastisch
vorgespannt und im Wesentlichen C-förmig ausgebildet.
-
Innerhalb
des Entkopplungselements sind in beiden Federkörpern 3, 4 jeweils
ein an die Gestalt des jeweiligen Federkörpers 3, 4 angepasster,
ringförmiger
Stützkörper 11, 12 angeordnet,
wobei die beiden Stützkörper 11, 12 an
den voneinander abgewandten Stirnseiten 19, 20 der
beiden Federkörper 3, 4 angeordnet
sind.
-
In
den hier gezeigten Ausführungsbeispielen ist
das Verhältnis
aus dem Durchmesser 9 und der Höhe 10 der Federkörper 3, 4 jeweils
etwa 1.
-
Sowohl
die beiden Federkörper 3, 4 als
auch die Ausnehmung 17 des ersten Maschinenelements 8 ist
von der Schraube 18 durchdrungen. Die Schraube 18 bildet
das Befestigungselement zwischen dem ersten Maschinenelement 8 und
dem zweiten Maschinenelement 16, wobei diese beiden Maschinenelemente 8, 16 durch
das Entkopplungselement schwingungsentkoppelt miteinander verbunden
sind.
-
Die
Federkörper 3, 4 sind
auf ihren einander angewandten Stirnseiten 19, 20 einerseits
am Kopf 21 der Schraube 18 und andererseits an
der Oberfläche 22 des
zweiten Maschinenelements 16 abgestützt.
-
Zur
guten Schwingungsentkopplung radial zur Schraube 18 eingeleiteter
Schwingungen, umschließen
die Federkörper 3, 4 den
Schaft 23 der Schraube 18 mit radialem Abstand 24, 25.
Zur Begrenzung derartiger Schwingungen und um zu vermeiden, dass
die Begrenzung 27 der Ausnehmung 17 am Schaft 23 der
Schraube 18 anschlägt,
sind die in diesem Ausführungsbeispiel
ringförmigen
Anschlagpuffer 28, 29 vorgesehen, die einstückig ineinander übergehend
und materialeinheitlich mit dem jeweiligen Federkörper 3, 4 ausgebildet
sind.
-
Die
Schraube 18 ist unlösbar
mit dem Bund 30 versehen.