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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen in ein schwingendes
Bauteil eines Fahrzeugs eingebauten Schwingungsdämpfer zum Verringern der Schwingungen
des schwingenden Bauteils. Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung einen Schwingungsdämpfer,
dessen Konstruktion neuartig ist und der sich zur Anwendung auf
schwingende Bauteile wie zum Beispiel Aufhängungslenker, Unterrahmen,
Karosseriebleche, Befestigungsschellen und schwingende Bauteile
eignet, die in einer Motoreinheit oder einem Abgassystem verwendet
werden, sodass der Schwingungsdämpfer
auf die in diesen schwingenden Bauteilen angeregten Schwingungen eine
ausgezeichnete Dämpfungswirkung
ausübt.
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2. Beschreibung der zugrunde
liegenden Technik
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Als
Schwingungsdämpfungsmittel
zum Dämpfen
oder Verringern der in Fahrzeugen wie zum Beispiel einem Kraftfahrzeug
angeregten Schwingungen sind bekannt: (a) ein Massedämpfer, bei
dem an einem schwingenden Bauteil ein Massebauteil befestigt ist,
(b) ein dynamischer Dämpfer,
bei dem ein Massebauteil durch ein Federbauteil gehaltert wird und
mit dem schwingenden Bauteil verbunden ist und (c) ein Dämpfungsmaterial,
welches ein an dem schwingenden Bauteil angebrachtes plattenför miges elastisches
Bauteil ist. Diese herkömmlichen
Vorrichtungen sind jedoch mit einigen möglichen Problemen verbunden.
Zum Beispiel erfordern der Massedämpfer (a) und der dynamische
Dämpfer
(b) eine relativ große
Masse des Massebauteils und üben
den erwünschten
Schwingungsdämpfungseffekt
nur auf sehr schmale Frequenzbereiche aus. Das Dämpfungsmaterial (c) leidet
darunter, dass die Stabilität des
erwünschten
Dämpfungseffekts
nur schwer zu erzielen ist, da der Dämpfungseffekt des Dämpfungsmaterials
dazu neigt, sich mit der Umgebungstemperatur zu ändern.
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Der
Anmelder der vorliegenden Erfindung hat in der Internationalen Patentschrift
WO 00/14429 einen neuartigen Schwingungsdämpfer zum Einsatz in einem
Kraftfahrzeug beschrieben, welches ein an dem schwingenden Bauteil
befestigtes Gehäusebauteil
mit einem Innenraum und ein unabhängiges Massebauteil beinhaltet,
das in einem Innenraum des Gehäusebauteils
untergebracht ist, ohne mit diesem verbunden zu sein, sodass das
unabhängige
Massebauteil gegenüber
dem Gehäusebauteil
verschoben oder bewegt werden kann, während es gleichzeitig vom Gehäusebauteil
unabhängig
ist. In dem beschriebenen Schwingungsdämpfer wird das unabhängige Massebauteil
bei Einwirkung einer Schwingungsbelastung auf den Dämpfer in
das Gehäusebauteil
geschoben und stößt mit diesem
zusammen, sodass die Schwingungen des schwingenden Körpers infolge
der durch die Gleitreibung zwischen den aneinanderstoßenden Flächen des
Massebauteils und des Gehäusebauteils
und den Aufprall des unabhängigen
Massebauteils auf das Gehäusebauteil entstehenden
Energieverluste bzw. -umverteilungen wirksam verringert oder absorbiert
werden. Dieser vorgeschlagene Schwingungsdämpfer ist in der Lage, einen
starken Dämpfungseffekt über einen
hinreichend großen
Frequenzbereich der einwirkenden Schwingungen auszuüben und
weist zugleich eine relativ kleine Masse des Massebauteils auf.
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Um
einen erwünschten
stabilen Dämpfungseffekt
des in dem oben angegebenen Dokument beschriebenen Schwingungsdämpfers zu
erreichen, muss der Abstand oder Zwischenraum zwischen den aneinanderstoßenden Flächen des
unabhängigen Massebauteils
und des Gehäusebauteils
genau eingestellt werden und das unabhängige Massebauteil eine ausreichende
Masse haben.
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Im
Falle eines Massenproduktes wie des in Kraftfahrzeuge eingebauten
Schwingungsdämpfers ist
es wichtig, die Produktivität
bei der Herstellung des Schwingungsdämpfers durch dessen Konstruktion
und die eingesetzten Fertigungsprozesse zu erhöhen. Außerdem wird in dem Dokument
WO 93/08414 eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 beschrieben.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Deshalb
besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine verbesserte Schwingungsdämpfungsvorrichtung
für ein
Kraftfahrzeug bereitzustellen, das eine bessere oder stabilere Dämpfungswirkung
und eine höhere
Produktivität
bei der Herstellung der Schwingungsdämpfungsvorrichtung aufweist
als der in der oben angegebenen Internationalen Patentschrift WO
93/08414 beschriebene Schwingungsdämpfer. Diese Aufgabe wird durch
eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung
nach Anspruch 1 gelöst.
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Bei
der gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruierten Schwingungsdämpfungsvorrichtung ist auf
der Außenfläche des
starren Massekörpers
ein schichtförmiger
elastischer Körper
(elastische Beschichtung) angebracht, wodurch die Konfiguration der
Stoßfläche des
unabhängigen
Massebauteils so angepasst wird, dass sie der Konfiguration der
Stoßfläche des
Ge häusebauteils
entspricht. Durch diese Anordnung kann der Abstand zwischen den
Stoßflächen des
unabhängigen
Massebauteils und des Gehäusebauteils
auch dann genau eingestellt werden, wenn sich die Außenkonfiguration
des starren Massekörpers
von der Konfiguration des Aufnahmevolumens, d.h. von der Konfiguration
der Innenfläche
des Gehäusekörpers, unterscheidet,
welche das Aufnahmevolumen definiert. Somit kann die Schwingungsdämpfungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung einen gewünschten Dämpfungseffekt ausüben. Dabei
kann es vorkommen, dass die Dicke der elastischen Schicht auf dem
Massebauteil so gewählt
ist, dass die gesamte Außenkonfiguration
des unabhängigen
Massekörpers
der gesamten Konfiguration des Aufnahmevolumens entspricht.
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Bei
der Schwingungsdämpfungsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung kann der starre Massekörper konstruiert und hergestellt
werden, ohne auf die Konfiguration des Gehäusebauteils Rücksicht
zu nehmen und umgekehrt. Zum Beispiel kann die vorliegende Schwingungsdämpfungsvorrichtung
einen starren Massekörper
mit einer einfachen Konfiguration einschließlich eines zylinderförmigen Stabes
oder einer flachen Platte verwenden, obwohl das Gehäusebauteil
eine komplizierte Konfiguration aufweist, um verschiedene Anforderungen
zu erfüllen,
was zu einem höheren
Freiheitsgrad bei der Konstruktion oder Fertigung des starren Massekörpers und
des Gehäusebauteils
führt.
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Der
starre Massekörper
kann aus einem Material mit hoher Dichte wie beispielsweise Eisen
bestehen, um einen Massekörper
mit kompakten Dimensionen und einer ausreichend großen Masse
erhalten zu können.
Zwar weist der aus dem starren Material gebildete Massekörper im
Allgemeinen den Nachteil auf, dass er schwer zu bearbeiten ist,
jedoch muss die Form des Massekörpers
der vorliegenden Erfindung nicht genau bearbeitet werden, da die
Dicke der elastischen Beschichtung auf dem starren Massekörper so
geändert
werden kann, dass die Konfiguration der Stoßfläche des unabhängigen Massebauteils
der Konfiguration der Stoßfläche des Gehäusebauteils
entspricht. Dadurch ist bei der vorliegenden Schwingungsdämpfungsvorrichtung
eine hohe Dimensionsgenauigkeit und eine verbesserte Fertigungsproduktivität des unabhängigen Massebauteils
gewährleistet.
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Das
Gehäusebauteil
kann aus metallischen Materialien wie beispielsweise Eisen oder
einer Aluminiumlegierung oder einem synthetischen Kunststoffmaterial
bestehen. Vorzugsweise kann das Gehäusebauteil aus einem steifen
Material mit einem Elastizitätsmodul
von 5 × 103 MPa oder mehr hergestellt werden, um eine
Härte zu
erreichen, die zur Aufnahme des unabhängigen Massebauteils und zum
Erreichen eines gewünschten
Dämpfungseffektes
erforderlich ist. Aus Gründen
der guten Bearbeitbarkeit kann der starre Massekörper vorzugsweise aus metallischen
Materialien wie beispielsweise Eisen hergestellt werden. Um eine
bessere Dämpfungswirkung
der vorliegenden Schwingungsdämpfungsvorrichtung
und eine verringerte Geräuschentwicklung
beim Zusammenstoffen des unabhängigen Massebauteils
mit dem Gehäusebauteil
zu erreichen, kann die auf dem starren Massekörper gebildete und mit dessen
Außenfläche verbundene
elastische Schicht vorzugsweise eine nach dem Verfahren ASTM D-2240
gemessene Shore-Härte
D von 80 oder weniger, besonders bevorzugt in einem Bereich von
20 bis 40 aufweisen. Um die oben erwähnte bessere Dämpfungswirkung
und die verringerte Geräuschentwicklung
beim Zusammenstoßen
zu erreichen, hat die elastische Schicht einen Elastizitätsmodul
im Bereich von 1 bis 104 MPa, besonders
bevorzugt von 1 bis 103 MPa, und einen Verlustfaktor
von mindestens 10–3, besonders bevorzugt
aber im Bereich von 0,01 bis 10.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann das Gehäusebauteil aus einem steifen
Material wie beispielsweise Kunststoff mit einem Elastizitätsmodul
im Bereich von 5 × 103 bis 5 × 104 MPa bestehen, was zu einer sehr geringen
Geräuschentwicklung
beim Zusammenstoßen
und einer einfacheren Abstimmung der Dämpfungscharakteristik der Schwingungsdämpfungsvorrichtung
führt.
Wenn das Gehäusebauteil
eine relativ geringe Steifigkeit aufweist, kann der Elastizitätsmodul
der auf dem Gehäusebauteil
gebildeten elastischen Schicht in geeigneter Weise so gewählt werden,
dass er kleiner als der des Gehäusebauteils
ist. Besonders ist vorzuziehen, dass der Elastizitätsmodul
der elastischen Schicht im Bereich von 1 bis 102 MPa
liegt. Hierdurch wird es möglich,
eine gewünschte
Festigkeit und Haltbarkeit des Gehäusebauteils zu erreichen und
eine Dämpfungswirkung
der Schwingungsdämpfungsvorrichtung
zum Beispiel für
niederfrequente Schwingungen zu verbessern.
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Um
eine noch bessere Dämpfungswirkung der
Schwingungsdämpfungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wird der Abstand zwischen
der Stoßfläche des
unabhängigen
Massebauteils und der Stoßfläche des
Gehäusebauteils, also
zwischen der Außenfläche der
elastischen Beschichtung und der Innenfläche des Gehäusebauteils, welche das Aufnahmevolumen
definieren, vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 0,8 mm gehalten. Folglich
kann sich das unabhängige
Massebauteil zwischen den beiden gegenüberliegenden Stoßflächen des
Gehäusebauteils,
zwischen denen das unabhängige
Massebauteil eingeschlossen ist, in Richtung der auf die Schwingungsdämpfungsvorrichtung einwirkenden
Schwingungsbelastung um eine Strecke von 0,1 bis 1,6 mm hin- und
herbewegen. Um bei Einwirkung der Schwingungsbelastung auf die Schwingungsdämpfungsvorrichtung
die gewünschte und
sich wiederholende freie Verschiebung oder Prellbewegung des unabhängigen Massebauteils
gegenüber
dem Gehäusebauteil
sicherzustellen oder her vorzurufen, kann die Masse des unabhängigen Massebauteils,
d.h. die Gesamtmasse des starren Massekörpers und der elastischen Beschichtung
im Bereich von 5 – 10
% der Masse des schwingenden Bauteils liegen, sodass sich das unabhängige Massebauteil
in das Gehäusebauteil
verschiebt, mit diesem zusammenstößt und die Schwingungen des schwingenden
Bauteils dämpft.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
oben genannten sowie weitere Aufgaben, vorteilhafte Merkmale und
technische und industrielle Anwendungen der vorliegenden Erfindung werden
durch die folgende detaillierte Beschreibung der aktuell bevorzugten
Ausführungsarten
oder - formen der
Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verständlicher,
in denen:
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1 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Schwingungsdämpfers für Kraftfahrzeuge ist, der gemäß einer
ersten Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
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2 eine
Querschnittsansicht entlang Linie 2-2 von 1 ist;
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3 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Schwingungsdämpfers für Kraftfahrzeuge ist, der gemäß einer
zweiten Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
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4 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Schwingungsdämpfers für Kraftfahrzeuge ist, der gemäß einer
dritten Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
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5 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Schwingungsdämpfers für Kraftfahrzeuge ist, der gemäß einer
vierten Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
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6 eine
Querschnittsansicht entlang Linie 6-6 von 5 ist;
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7 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Schwingungsdämpfers für Kraftfahrzeuge ist, der gemäß einer
fünften
Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
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8 eine
Querschnittsansicht entlang Linie 8-8 von 7 ist;
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9 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Schwingungsdämpfers für Kraftfahrzeuge ist, der gemäß einer
sechsten Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
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10 eine
Querschnittsansicht entlang Linie 10-10 von 9 ist;
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11 eine
perspektivische Querschnittsansicht eines Schwingungsdämpfers für Kraftfahrzeuge ist,
der gemäß einer
siebenten Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist; und
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12 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Schwingungsdämpfers für Kraftfahrzeuge ist, der gemäß einer
achten Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSARTEN
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In 1 und 2 ist
ein Schwingungsdämpfer 10 dargestellt,
der gemäß einer
ersten Ausführungsart
der vorliegenden Erfin dung konstruiert ist. Der Schwingungsdämpfer 10 beinhaltet
ein Gehäusebauteil 14 mit
einem Innenraum 12 als Aufnahmevolumen und ein unabhängiges Massebauteil 16, das
sich im Innenraum 12 befindet. Der Schwingungsdämpfer 10 ist
so in ein Kraftfahrzeug eingebaut, dass das Gehäusebauteil 14 fest
mit einem schwingenden Bauteil wie beispielsweise einer (nicht gezeigten)
Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden ist, dessen Schwingungen
gedämpft
werden sollen. Wenn der Schwingungsdämpfer 10 an der betreffenden
Stelle eingebaut ist, übt
er eine ausgezeichnete Dämpfungswirkung
auf die Schwingungen aus, die vor allem in zwei zu einer axialen
Richtung des Dämpfers
(vertikale und horizontale Richtungen in 1) senkrechten
Richtungen wirken, in denen sich das Gehäusebauteil 14 und
das Massebauteil 16 einander gegenüberliegen.
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Das
Gehäusebauteil 14 beinhaltet
einen Gehäusekörper 18 und
Abdeckbauteile 20, 20, welche jeweils an den in
Längsrichtung
gegenüberliegenden Enden
des Gehäusekörpers 18 befestigt
sind. Der Gehäusekörper 18 ist
ein im Allgemeinen gerades, rechteckiges Rohrbauteil mit einem in
Längsrichtung im
Wesentlichen konstanten rechteckigen Querschnitt. Der Gehäusekörper 18 beinhaltet
eine Längsöffnung 22,
die sich in ihrer axialen oder Längsrichtung
mit einem konstanten rechteckigen Querschnitt durch diesen erstreckt.
Der Gehäusekörper 18 beinhaltet
auch ein Paar Montagefüße 24, 24,
welche an beiden Seiten des Gehäusekörpers 18 eine Einheit
mit der Grundplatte bilden (siehe 1). Jeder
der beiden Montagefüße 24, 24 erstreckt
sich über
die gesamte Länge
des Gehäusekörpers 18.
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Jedes
der Abdeckbauteile 20, 20 ist ein rechteckiges
Plattenbauteil, das durch geeignete Verfahren, z.B. durch Umformen
oder Schweißen oder
durch ein geeignetes Befestigungsmittel, z.B. Bolzen oder Schrauben,
jeweils an einem der entgegengesetzten offenen Enden des Gehäusekörpers 18 befestigt
ist.
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Durch
Schließen
der entgegengesetzten offenen Enden des Gehäusekörpers 18 mittels der
jeweiligen Abdeckbauteile 20, 20 wird im Innern
des Gehäusebauteils 14 der
Innenraum 12 gebildet, der von der Außenseite des Gehäusebauteils 14 getrennt
ist. Das so konstruierte Gehäusebauteil 14 ist mit
seinen Montagefüßen 24, 24 durch
(nicht gezeigte) Montageschrauben an dem schwingenden Bauteil befestigt,
welche durch die in den Montagefüßen 24, 24 gebildeten
Montagelöcher
geschraubt sind.
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Der
Gehäusekörper 18 des
Gehäusebauteils 14 ist
aus einem steifen Material mit einem Elastizitätsmodul von mindestens 5 × 103 MPa gebildet, sodass der Gehäusekörper 18 im
Wesentlichen gemeinsam mit dem schwingenden Bauteil hin- und herschwingt.
Der Gehäusekörper 18 kann
zum Beispiel durch Strangguss einer Aluminiumlegierung gebildet
werden. Die Abdeckbauteile 20, 20 des Gehäusebauteils
bestehen aus steifen Kunststoffen oder Metallen.
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Das
unabhängige
Massebauteil 16 hingegen beinhaltet eine metallische Masse 26 und
einen darauf aufgebrachten schichtförmigen gummielastischen Körper (gummielastische
Beschichtung) 28, der mit der Außenfläche der metallischen Masse 26 verbunden
ist. Die metallische Masse 26 ist ein massives zylindrisches
Stabbauteil, das sich mit einem im Allgemeinen konstanten kreisförmigen Querschnitt
in Längsrichtung
erstreckt. Die metallische Masse 26 hat einen Durchmesser
D1, der kleiner ist als die Abmessungen des Innenraums 12 in
den zur axialen Richtung senkrechten Richtungen. Die metallische Masse 26 hat
eine axiale Länge
L1, die kleiner ist als die Abmessung des Innenraums 12 in
der axialen oder Längsrichtung.
Die metallische Masse 26 kann durch Strangguss eines metallischen
Materials wie zum Beispiel Stahl erzeugt werden.
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Die
gummielastische Beschichtung 28 ist auf der Außenfläche der
metallischen Masse 26 gebildet, sodass die gummielastische
Beschichtung 28 die gesamte Oberfläche der Außenfläche der metallischen Masse 26 bedeckt.
Die Dicke der gummielastischen Beschichtung 28 variiert
in Umfangsrichtung entsprechend dem in 1 dargestellten
Querschnitt. Deshalb hat die gummielastische Beschichtung 28 eine innere
Umfangsfläche 30,
deren Konfiguration der äußeren Umfangsfläche der
metallischen Masse 26, d.h. einer zylindrischen Form, entspricht,
während die
Konfiguration ihrer äußeren Umfangsfläche 32 der
durch die Innenfläche
des Gehäusekörpers definierten
Längsöffnung 22,
d.h. der Form eines rechteckigen Blocks, entspricht. Hierzu ist
anzumerken, dass der Innendurchmesser der gummielastischen Beschichtung 30 im
Wesentlichen dem Durchmesser der metallischen Masse 26 identisch
ist, sodass sich die innere Umfangsfläche 30 der gummielastischen Beschichtung über die
gesamte äußere Umfangsfläche der
metallischen Masse 26 hinweg in engem Kontakt mit der metallischen
Masse 26 befindet und mit dieser fest verbunden ist. Ferner
weist die Außenfläche 32 der
gummielastischen Beschichtung 28 eine Konfiguration auf,
welche der Konfiguration der durch die Innenfläche des Gehäusekörpers 18 definierten
Längsöffnung 22 ähnlich und
nur geringfügig kleiner
ist. Die gummielastische Beschichtung 28 erstreckt sich
auch mit einer im Wesentlichen konstanten Dicke über die axial entgegengesetzten
Endflächen
der metallischen Masse 26 und ist mit diesen verbunden,
sodass die Konfiguration der axial entgegengesetzten Endflächen der
gummielastischen Beschichtung 28 der Konfiguration der
Innenflächen
der Abdeckbauteile 20, 20, d.h. einer ebenen Fläche, entspricht.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsart
dient die Außenfläche 32 der
gummielastischen Beschichtung 28 als Stoßfläche des
unabhängigen
Massebauteils, während
die Innenfläche
des Gehäuse körpers 18,
welche den Innenraum 12 teilweise definiert, als Stoßfläche des
Gehäusebauteils 14 dient.
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Ferner
hat das unabhängige
Massebauteil 16 eine aus der Masse des Metallkörpers 26 und
der gummielastischen Beschichtung 28 bestehende Gesamtmasse,
die zwischen 5 und 10 % der Masse des schwingenden Bauteils ausmacht,
dessen Schwingungen gedämpft
werden sollen. Die gummielastische Beschichtung 28 weist
eine nach ASTM D-2240 gemessene Shore-Härte D von maximal 80, vorzugsweise
aber im Bereich von 20 bis 40 auf. Die gummielastische Beschichtung 28 weist
einen Elastizitätsmodul
im Bereich von 1 bis 104 MPa, vorzugsweise jedoch
1 bis 103 MPa, und einen Verlustfaktor von mindestens
10–3,
vorzugsweise jedoch in einem Bereich von 0,01 bis 10, auf.
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Das
so konstruierte unabhängige
Massebauteil 16 kann wie folgt gebildet werden. Zuerst
wird die vorher hergestellte metallische Masse 26 in den Hohlraum
einer Gießform
zum Gießen
der gummielastischen Beschichtung 28 eingelegt. In den
Hohlraum der Gießform
wird ein geeignetes Gummimaterial gespritzt, um den Hohlraum mit
dem Gummimaterial auszufüllen.
Das in den Hohlraum der Gießform eingefüllte Gummimaterial
wird dann vulkanisiert und dabei mit der metallischen Masse 26 verbunden,
sodass als unabhängiges
Massebauteil 16 ein einheitliches vulkanisiertes Produkt
entsteht.
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Dieses
unabhängige
Massebauteil 16 wird in die Längsöffnung 22 des Gehäusekörpers 18 eingebaut,
worauf an den einander in axialer Richtung gegenüberliegenden offenen Enden
des Gehäusekörpers 18 die
Abdeckbauteile 20, 20 befestigt werden, sodass
der gemäß der vorliegenden
Ausführungsart konstruierte
Schwingungsdämpfer 10 entsteht,
bei welchem sich das unabhängige
Massebauteil 16 im Innenraum 12 des Gehäusebauteils 14 befindet.
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Bei
dem in der oben beschriebenen Weise konstruierten Schwingungsdämpfer 10 ist
das unabhängige
Massebauteil 16 so in den Innenraum 12 des Gehäusebauteils 14 eingefügt, dass
das Massebauteil 16 vom Gehäusebauteil 14 unabhängig und
nicht mit diesem verklebt oder verbunden ist. Das heißt, das
Massebauteil 16 kann sich gegenüber dem Gehäusebauteil 14 frei
bewegen oder verschieben. Da die äußere Konfiguration des unabhängigen Massebauteils 16 der
durch die Innenfläche
des Gehäusebauteils 14 gebildeten
Konfiguration des Aufnahmevolumens 12 ähnlich und etwas kleiner als
diese ist, können
die Außenfläche des
unabhängigen
Massebauteils 16 und die Innenfläche des Gehäusebauteils 14 durch
einen Zwischenraum 34 voneinander getrennt sein. Das unabhängige Massebauteil 16 kann somit
um die Strecke 2δ des
Zwischenraums 34 zwischen der oberen und unteren oder der
rechten und linken Fläche
des Gehäusebauteils 14 hin
und her bewegt oder verschoben werden, welche dem dazwischen liegenden
unabhängigen
Massebauteil 16 jeweils gegenüber liegen (siehe 1).
Hierzu ist anzumerken, dass die untere und obere bzw. die rechte und
linke Fläche
des Gehäusebauteils 14 als
mindestens zwei Stoßflächen des
Gehäusebauteils 14 dienen.
Um eine gewünschte
Dämpfungswirkung
des Schwingungsdämpfers 10 zu
erzielen, wird der Abstand 2δ des
Zwischenraums 34 bei der vorliegenden Ausführungsart
vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 1,6 mm und besonders bevorzugt
in einem Bereich von 0,1 bis 1,0 mm gehalten. Während sich das Massebauteil
16 im mittleren Teil des Innenraums 12 befindet, liegen
das Massebauteil 16 und der Innenraum 12, die
durch einen Abstand δ (δ = 0,05 bis
0,8 mm, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,5 mm), also die Hälfte des
Abstandes 2δ des
dazwischen liegenden Abstandes 34, über ihre gesamten Flächen hinweg
voneinander getrennt sind, einander gegenüber. Im statischen Zustand
des in 1 und 2 gezeigten Schwingungsdämpfers 10,
in welchem die Schwingungen des schwingenden Körpers nicht auf das Gehäusebauteil 14 einwirken,
berührt das
unabhängige
Massebauteil 16 durch die darauf einwirkende Schwerkraft
die untere Fläche
des Innenraums 12 und ist von der oberen Fläche des
Innenraums 12 durch den vorgegebenen Zwischenraum 34 mit
dem Abstand von 2δ getrennt.
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Der
in der oben beschriebenen Weise konstruierte Schwingungsdämpfer 10 wird
so in das Fahrzeug eingebaut, dass der Gehäusekörper 18 fest mit dem
schwingenden Bauteil verschraubt ist. Vorzugsweise ist der Schwingungsdämpfer 10 an
einem Teil des schwingenden Bauteils befestigt, an dem die größte Amplitude
der zu dämpfenden Schwingung
auftritt. Wenn sich der Schwingungsdämpfer 10 in seiner
Einbaulage befindet, wirkt eine Schwingungsbelastung gemäß 1 vor
allem in vertikaler und horizontaler Richtung auf den Schwingungsdämpfer 10 ein.
Dadurch wird das unabhängige
Massebauteil 16 veranlasst, sich gegenüber dem Gehäusebauteil 14 in Richtung
der einwirkenden Schwingungen frei so zu bewegen oder zu verschieben,
dass das Massebauteil 16 zwischen zwei Paaren gegenüberliegender
Flächen
des Gehäusebauteils,
zwischen welche es eingeschlossen ist, in den entsprechenden Schwingungsrichtungen
auf und ab oder von einer zur anderen Seite springt, wodurch sich
das unabhängige
Massebauteil 16 in dem Gehäusekörper 18 bewegt und
mit der Außenfläche seiner
gummielastischen Beschichtung 28 gegen diesen stößt. Mit
anderen Worten, die metallische Masse 26 bewegt sich in
dem Gehäusekörper 18 und stößt mit der
dazwischenliegenden gummielastischen Beschichtung 28 elastisch
dagegen.
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Durch
eine solche wiederholte Stoßbewegung
des unabhängigen
Massebauteils 16 zwischen den Stoßflächen des Gehäusebauteils 14 wird
immer wieder Stoßenergie
auf das Gehäusebauteil 14 übertragen.
Infolge der Gleitreibungs- und Stoßwirkung durch das Zusammenstoßen der
Stoßfläche des Massebauteils 16 mit der
Stoßfläche des
Gehäusebauteils 14 wird
die auf das Schwingungsbauteil einwirkende Schwingungsenergie wirksam
kompensiert oder absorbiert, sodass der Schwingungsdämpfer 10 eine
ausgezeichnete Dämpfungswirkung
aufweist. Es ist anzumerken, dass die Dämpfungswirkung des Schwingungsdämpfers 10 nicht
nur von seinen Resonanzeffekten abhängt, sodass er die einwirkenden Schwingungen über einen
breiten Frequenzbereich hinweg ausgezeichnet dämpfen kann, wobei die Masse
des Massebauteils wesentlich kleiner ist als bei einem herkömmlichen
dynamischen Dämpfer. Ferner
dürfte
der Schwingungsdämpfer 10 der
vorliegenden Ausführungsart
nicht so stark von der Umgebungstemperatur abhängen und dadurch eine sehr stabile
Dämpfungswirkung
aufweisen.
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Bei
dem Schwingungsdämpfer 10 der
vorliegenden Ausführungsart
kann die äußere Konfiguration
des Massebauteils in geeigneter Weise so gestaltet werden, dass
sie der Konfiguration des Innenraums 12 des Gehäusebauteils 14 entspricht,
indem man die Konfiguration der auf der Außenfläche der metallischen Masse 26 gebildeten
und mit ihr verbundenen gummielastischen Beschichtung 28 ändert. Dadurch
ist es möglich,
unabhängig
von der Konfiguration des Innenraums 12 als metallische
Masse 26 ein Bauteil mit einer einfachen Form zu verwenden, z.B.
ein zylindrisches Stabbauteil, wodurch die Fertigung des Massebauteils 16 und
des Schwingungsdämpfers 10 vereinfacht
wird.
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Ferner
kann durch die Anwesenheit der gummielastischen Beschichtung 28 unabhängig von
der Konfiguration oder den Genauigkeitsforderungen an die metallische
Masse 26 eine gewünschte
Genauigkeit der Abmessungen des unabhängigen Massebauteils 16 gewährleistet
werden. Durch diesen Vorteil wird es möglich, die Spaltbreite δ zwischen
der Außenfläche des
Massebauteils 16 und der Innenfläche des Gehäusebauteils 14 genau
und einfach einzustellen, sodass der Schwingungsdämpfer 10 eine gewünschte Dämpfungswirkung
mit hoher Stabilität aufweisen
kann.
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Durch
die Verwendung der aus einem metallischen Material mit einer hohen
Dichte hergestellten und in das unabhängige Massebauteil 16 eingebetteten
metallischen Masse 26 kann das Massebauteil 16 im Vergleich
zu einem ganz aus einer elastischen Beschichtung hergestellten unabhängigen Massebauteil
kompakt und mit einer ausreichend großen Masse bereitgestellt werden.
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In 3 und 4 sind
ein gemäß einer zweiten
Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruierter Schwingungsdämpfer 36 für ein Kraftfahrzeug
bzw. ein gemäß einer
dritten Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruierter Schwingungsdämpfer 40 für ein Kraftfahrzeug
dargestellt. Aus Gründen
der Verkürzung
und Vereinfachung der Beschreibung werden bei den folgenden Ausführungsarten
zur Bezeichnung der strukturell oder funktionell identischen oder
entsprechenden Elemente die in der vorangehenden Ausführungsart
verwendeten Bezugsnummern verwendet und Beschreibungen dieser Elemente
nicht wiederholt.
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3 zeigt,
dass sich der gemäß der zweiten
Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruierte Schwingungsdämpfer 36 dadurch
vom Schwingungsdämpfer 10 unterscheidet,
dass das Massebauteil 16 zwei eingebettete metallische
Massen 38, 38 enthält. Jede der beiden metallischen Massen 38, 38 ist
ein flaches Plattenbauteil mit einer über die gesamte Länge hinweg
im Wesentlichen konstanten rechteckigen Querschnittsform, welches durch
Umformen eines metallischen Materials wie zum Beispiel Stahl gebildet
wurde. Die beiden metallischen Massen 38, 38 sind
in vertikaler Richtung mit einem bestimmten vertikalen Abstand voneinander angeordnet
und sind in horizonta ler Richtung ausgerichtet. Die gummielastische
Beschichtung 28 ist so auf den gesamten Flächen der
beiden metallischen Massen 38, 38 gebildet und
mit diesen verbunden, dass die metallischen Massen 38, 38 in
die gummielastische Beschichtung 28 eingebettet und durch
sie bedeckt sind.
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4 zeigt,
dass der gemäß der dritten
Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruierte Schwingungsdämpfer 40 sich
dadurch vom Schwingungsdämpfer 10 unterscheidet,
dass das Gehäusebauteil 14 und
der Innenraum 12 des Gehäusebauteils 14 flach
sind und das unabhängige
Massebauteil 16 drei darin eingebettete metallische Massen 42, 42, 42 enthält. Jede
der drei metallischen Massen 42, 42, 42 ist
ein massives zylindrisches Stabbauteil mit einer über die
axiale Länge
hinweg im Wesentlichen konstanten kreisförmigen Querschnittsform und
besteht aus einem durch Strangguss hergestellten metallischen Material
wie zum Beispiel Stahl. Die drei metallischen Massen 42, 42, 42 sind
so angeordnet, dass sie in der zur Längsrichtung des Massebauteils 16 senkrechten
Richtung nebeneinander und in einem Abstand voneinander liegen.
Die gummielastische Beschichtung 28 ist so auf den gesamten
Flächen
der drei metallischen Massen 42, 42, 42 gebildet
und mit diesen verbunden, dass die metallischen Massen 42, 42, 42 in
die gummielastische Beschichtung 28 eingebettet und durch
sie bedeckt sind.
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Bei
der zweiten und dritten Ausführungsart der
vorliegenden Erfindung sind eine Vielzahl klein dimensionierter
metallischer Massen 38 oder 42 als integraler
Bestandteil mit der gummielastischen Beschichtung 28 verbunden
und so in diese eingebettet, dass das unabhängige Massebauteil 16 in
Form eines einheitlichen vulkanisierten Produkts bereitgestellt
wird. Während
sich die Konfiguration jeder aus der Vielzahl metallischer Massen 38 oder 42 von
der Konfiguration des In nenraums 12 des Gehäusebauteils
unterscheidet, wird die Konfiguration der Außenfläche der gummielastischen Beschichtung 28 genau so
gestaltet, damit sie der Konfiguration des Innenraums 12 (d.h.
der Innenfläche
des Gehäusebauteils 14)
entspricht und geringfügig
kleiner als der Innenraum 12 ist.
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Bei
den gemäß der zweiten
und dritten Ausführungsart
konstruierten Schwingungsdämpfern 36, 40 kann
das unabhängige
Massebauteil 16 mit einer Konfiguration gebildet werden,
welche sehr genau der Konfiguration der Innenfläche 12 entspricht
und deren Abmessungen geringfügig
kleiner als die des Innenraums 12 sind, selbst wenn sich
die Konfigurationen der Vielzahl der metallischen Massen 38, 42 von
der Konfiguration des Innenraums 12 unterscheiden. Durch
diesen Vorteil wird es leicht möglich,
die Spaltbreite δ zwischen
der Außenfläche des
Massebauteils 16 und der Innenfläche des Gehäusebauteils 14 zu
wählen,
wodurch die Schwingungsdämpfer 36, 40 ebenso
wie der gemäß der ersten
Ausführungsart konstruierte
Schwingungsdämpfer 10 eine
hohe Dämpfungswirkung
mit hoher Stabilität
aufweisen können.
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Speziell
das unabhängige
Massebauteil 16 besteht zum Teil aus der Vielzahl klein
dimensionierter metallischer Massen 38 oder 42 im
Schwingungsdämpfer 36 oder 40.
Dadurch kann die Konfiguration des unabhängigen Massebauteils 16 auch
dann leicht an die Konfiguration des Innenraums 12 des Gehäusebauteils 14 angepasst
werden, wenn der Innenraum 12 eine komplizierte Konfiguration
aufweist, ohne die Konfiguration jeder der metallischen Massen 38, 42 zu ändern.
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5 und 6 zeigen
einen gemäß einer vierten
Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruierten Schwingungsdämpfer 44 für ein Kraftfahrzeug.
Der Schwingungsdämpfer 44 enthält ein Gehäusebauteil 14 mit
einem Innenraum 12 und ein im In nenraum 12 befindliches
Massebauteil 16. Der Schwingungsdämpfer 44 ist so in
ein schwingendes Bauteil des Fahrzeugs eingebaut, dass das Gehäusebauteil 14 mit
diesem verbunden ist.
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Genauer
gesagt, beinhaltet das Gehäusebauteil 14 den
Gehäusekörper 18 und
das Abdeckbauteil 20, die aus steifen Materialien wie beispielsweise
einer Aluminiumlegierung und Eisen bestehen. Bei der vorliegenden
Ausführungsart
ist der Gehäusekörper 18 ein
im Allgemeinen zylindrisches Blockbauteil mit einer Ringnut 52,
die nach einer in axialer Richtung einander gegenüberliegender
Endflächen zu
(d.h. der oberen Endfläche
in 5) offen ist. Bei dieser Anordnung enthält der Gehäusekörper 18 einen
scheibenförmigen
Bodenwandteil 46, einen stabförmigen zylindrischen Mittelschaftteil 48,
der zusammen mit dem Bodenwandteil 46 eine Einheit bildet und
aus deren mittlerem Teil axial herausragt, und einen Außenwandteil 50 in
Form eines Hohlzylinders, der zusammen mit dem Bodenwandteil 46 eine
Einheit bildet und aus deren Umfangsteil axial herausragt. Das heißt, der
Mittelschaftteil 48 und der Außenwandteil 50 liegen
in radialer Richtung einander gegenüber und definieren zwischen
sich teilweise die Ringnut 52. Der Mittelschaftteil 48 enthält eine
Gewindebohrung 54 in der anderen der in axialer Richtung
einander gegenüberliegenden
Endflächen
(d.h. der unteren Endfläche
in 5) des Gehäusekörpers 18.
Das Gehäusebauteil 14 ist
an seinem Gehäusekörper 18 durch
eine (nicht gezeigte) in die Gewindebohrung 54 eingeschraubte
Befestigungsschraube fest mit dem (nicht gezeigten) schwingenden
Bauteil verbunden.
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Das
Abdeckbauteil 20 ist ein plattenförmiges Bauteil, welches ein
ringförmiges
hervorstehendes Passstück 56 enthält. Das
Abdeckbauteil 20 wird auf die obere Endfläche des
Gehäusekörpers 18 aufgesetzt
und daran befestigt, indem das Passstück 56 in die Öffnung der
Ringnut 52 gepresst wird. Somit schließt das Abdeckbauteil 20 die
Ringnut 52 ab und definiert zusammen mit dieser den Innenraum 12 als Aufnahmeraum,
der sich mit einem über
den gesamten Umfang hinweg im Wesentlichen konstanten rechteckigen
Querschnitt in Umfangsrichtung um eine Achse 58 des Gehäusekörpers 18 herum
erstreckt.
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Das
unabhängige
Massebauteil 16 enthält ein
Paar metallischer Massen 60, 60 als Massekörper und
die gummielastische Beschichtung 28. Die beiden metallischen
Massen 60, 60 haben eine im Allgemeinen halbzylindrische
Form und sind in entsprechenden Umfangsteilen des Massebauteils 16 untergebracht,
welche sich in Richtung des Durchmessers des Massebauteils 16 so
gegenüberliegen, dass
sich die Endflächen
der einen metallischen Masse 60 und der anderen metallischen
Masse 60 in Umfangsrichtung gegenüberliegen und durch einen Abstand
voneinander getrennt sind. Die gummielastische Beschichtung 28 ist
so auf den gesamten Flächen
der metallischen Massen 60, 60 gebildet und mit
diesen verbunden, dass die metallischen Massen 60, 60 in
die gummielastische Beschichtung 28 vollständig eingebettet
und durch sie bedeckt sind. Die metallischen Massen 60, 60 bestehen
aus einem metallischen Material und werden zum Beispiel durch Umformen
von Stahl hergestellt.
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Die
gummielastische Beschichtung 28 ist ein dickwandiges hohles
Zylinderbauteil, welches sich mit einem über den gesamten Umfang hinweg
im Wesentlichen konstanten rechteckigen Querschnitt in Umfangsrichtung
um eine Achse 58 des Gehäusekörpers 18 herum erstreckt.
In den radialen Zwischenteil der gummielastischen Beschichtung 28 ist das
Paar der metallischen Massen 60, 60 so eingebettet,
dass diese in entsprechenden Umfangsteilen des radialen Zwischenteils
der gummielastischen Beschichtung 28 angeordnet sind, welche
sich in einer Durchmesserrichtung der gummielastischen Beschichtung 28 derart
gegenüberliegen,
dass sie sich in axialer und Um fangsrichtung erstrecken. Auf diese Weise
wird das unabhängige
Massebauteil 16 bereitgestellt, welches das elastische
Bauteil 28 und das Paar in die gummielastische Beschichtung 28 eingebetteter
metallischer Massen 60, 60 enthält. Das
unabhängige
Massebauteil 16 weist einen Innendurchmesser auf, der größer als
der Durchmesser des Mittelschaftteils 48 ist, und einen
Außendurchmesser, der
kleiner als der Außenwandteil 50 des
Gehäusekörpers 18 ist.
Speziell bei der vorliegenden Ausführungsart ist die Differenz γ zwischen
dem Innendurchmesser des Massebauteils 16 und dem Durchmesser
des Mittelschaftteils 48 kleiner gewählt als die Differenz α zwischen
dem Außendurchmesser des
Massebauteils 18 und dem Innendurchmesser des Außenwandteils 50.
Die axiale Länge
des Massebauteils 18 ist kleiner gehalten als die axiale
Länge des
Innenraums 12 des Gehäusebauteils 14.
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Das
auf diese Weise gebildete unabhängige Massebauteil 16 ist
in der Ringnut 52 des Gehäusekörpers 18 untergebracht,
und die Öffnung
der Ringnut 52 ist durch das Abdeckbauteil 20 abgedeckt,
wobei das Massebauteil 16 so im Innenraum 12 des
Gehäusebauteils 14 untergebracht
ist, dass es nicht an der Innenwand anhaftet. Dadurch ist das Massebauteil 16 nicht
mit dem Gehäusebauteil 14 verbunden, sondern
von diesem unabhängig,
sodass eine freie Bewegung oder Verschiebung des Massebauteils 16 gegenüber dem
Gehäusebauteil 14 ermöglicht wird.
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Bei
dem Schwingungsdämpfer 44 der
vierten Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung liegt das Massebauteil 16 in
einem Abstand δ(α) vom Außenwandteil 50 des
Gehäusekörpers 18 entfernt,
der in allen radialen Richtungen gleich ist, wenn das Massebauteil 16 koaxial
zum Mittelschaftteil 48 und zum Außenwandteil 50 gehalten
wird. Somit kann die Schwingungsdämpfungsvorrichtung 48 infolge
der Stöße und der
Gleitreibung beim Zusammenstoßen des
Massebauteils 16 mit dem Gehäusebau teil 14 eine
ausgezeichnete Dämpfungswirkung
auf alle aus radialen Richtungen einwirkende Schwingungsbelastungen
ausüben.
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Speziell
das zylindrische Massebauteil 16 ist durch das Paar halbzylindrischer
metallischer Massen 60, 60, welche in einem Abstand
voneinander angeordnet sind, und durch das Verbinden dieser halbzylindrischen
metallischen Massen 60, 60 mittels der zwischen
ihnen befindlichen gummielastischen Beschichtung 28 zu
einer Einheit gebildet. Durch diese Anordnung wird die Herstellung
des zylindrischen Massebauteils 16 mittels eines halbzylindrischen
metallischen Bauteils erleichtert, welches durch Umformen leicht
geformt werden kann. Durch das Vorhandensein der gummielastischen
Beschichtung 28 wird es einfacher, eine Genauigkeit der
Abmessungen des Massebauteils 16 und eine resultierende
Genauigkeit der Größe des Abstandes δ zwischen
dem Massebauteil 16 und dem Gehäusebauteil 14 in radialer
Richtung zu gewährleisten,
wodurch der Schwingungsdämpfer 44 eine
gewünschte
Dämpfungswirkung
mit hoher Stabilität
aufweisen kann.
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7 und 8 zeigen
einen gemäß einer fünften Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruierten Schwingungsdämpfer 62 für ein Kraftfahrzeug.
Der Schwingungsdämpfer 62 enthält ein Gehäusebauteil 14 mit
einem freien Innenraum 12 und ein in diesem Innenraum 12 untergebrachtes
unabhängiges
Massebauteil 16. Der Schwingungsdämpfer 62 ist so in
das Fahrzeug eingebaut, dass das Gehäusebauteil 14 fest
mit einem schwingenden Bauteil des Fahrzeugs verbunden ist.
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Speziell
bei der vorliegenden Ausführungsart enthält das Gehäusebauteil 14 ein
Paar Gehäusehalbschalen 64, 64 mit
jeweils abgestufter Zylinderform. Jede Gehäusehalbschale 64 kann
durch Tiefziehen einer starren oder metallischen Platte wie beispielsweise
einer Eisenplatte gebildet werden. Jede Gehäusehalbschale 64 enthält einen
axialen Übergangsschulterteil 66,
einen an der Unterseite des Schulterteils 66 (d.h. an der.
Seite ihres Bodenwandteils 68) befindlichen Teil 70 mit
kleinem Durchmesser und einen an der Oberseite des Schulterteils 66 (d.h.
an der Seite ihres offenen Endes) befindlichen Teil 72 mit
großem
Durchmesser. Jede Gehäusehalbschale 64 enthält ferner
einen Außenflanschteil 74,
der zusammen mit der offenen Endfläche des Teils 72 mit
dem großen
Durchmesser eine Einheit bildet und sich in radialer Richtung nach
außen
erstreckt. Das auf diese Weise gebildete Paar Gehäusehalbschalen 64, 64 liegt
sich an ihren offenen Endteilen in horizontaler Richtung gegenüber (siehe 7)
und ist an ihren Außenflanschteilen 74, 74 so miteinander
fest verbunden, dass diese zusammenliegen und miteinander verschweißt sind.
Auf diese Weise sind die offenen Endteile der Gehäusehalbschalen 64, 64 dicht
zusammengefügt,
sodass das abgestufte zylindrische Gehäusebauteil 14 entsteht, welches
den Innenraum 12 umschließt.
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Das
Massebauteil 16 enthält
eine metallische Masse 76 als Massekörper und die gummielastische
Beschichtung 28 als elastische Körperbeschichtung. Die metallische
Masse 76 ist ein massives zylindrische Stabbauteil, das
sich mit einem in Längsrichtung
im Wesentlichen konstanten kreisförmigen Querschnitt gerade erstreckt.
Die metallische Masse 76 hat einen Durchmesser D2, der
kleiner ist als der Innendurchmesser D3 der Teile 70, 70 mit dem
kleineren Durchmesser der Gehäusehalbschalen 64, 64,
und eine axiale Länge
L2, die kleiner ist als die Länge
des Innenraums 12 des Gehäusebauteils 14. Die
gummielastische Beschichtung 28 ist auf der gesamten Oberfläche der
metallischen Masse 76 gebildet und mit dieser verbunden,
sodass sie die gesamte Oberfläche
der metallischen Masse 76 bedeckt. Die gummielastische
Beschichtung 28 hat eine äußere Konfiguration, welche
der Konfiguration des durch die Innenfläche der Gehäusehalbschalen 64, 64 definierten
Innenraums 12 ähnlich,
aber geringfügig
kleiner ist. Das heißt,
die gummielastische Beschichtung 28 ist ein abgestuftes
zylindrisches Bauteil mit einem axialen Zwischenteil 78 mit
großem Durchmesser
und in axialer Richtung einander gegenüberliegenden Teilen 80, 80 mit
kleinem Durchmesser, welche in axialer Richtung durch den dazwischenliegenden
Teil 78 mit großem
Durchmesser voneinander getrennt sind.
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Das
derart konstruierte Massebauteil 16 wird mit seinen Teilen 80, 80 mit
dem kleinen Durchmesser jeweils in die Teile 70, 70 mit
dem kleinen Durchmesser der Gehäusehalbschalen 64, 64 eingesetzt. Dabei
werden die Gehäusehalbschalen 64, 64 an den
Außenflanschteilen 74, 74 aneinandergefügt und zusammengeschweißt, wodurch
das Massebauteil 16 durch den Innenraum 12 des
Gehäusebauteils 14 derart
aufgenommen wird, dass das Massebauteil 16 vom Innenraum 12 des
Gehäusebauteils 14 unabhängig und
nicht mit diesem verbunden ist. Deshalb kann sich das unabhängige Massebauteil 16 gegenüber dem
Gehäusebauteil 14 frei
bewegen. Das heißt,
das Massebauteil 16 kann durch den Abstand 34 vom
Gehäusebauteil 14 getrennt
sein. Wenn sich also das Massebauteil 16 im Mittelteil
des Innenraums 12 befindet, sind die Außenfläche des Massebauteils 16 und
die Innenfläche
des Gehäusebauteils 14 über ihre
gesamten Flächen
hinweg durch die Spaltbreite δ (d.h.
die Hälfte
des Abstandes 2δ des Zwischenraums 34)
voneinander getrennt.
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Im
statischen Zustand des in 7 und 8 gezeigten
Schwingungsdämpfers 62,
in welchem Schwingungen des schwingenden Körpers nicht auf das Gehäusebauteil 14 einwirken,
berührt das
unabhängige
Massebauteil 16 infolge der darauf einwirkenden Schwerkraft
die untere Fläche
des Innenraums 12 und ist durch den vorgegebenen Zwischenraum 34 mit
dem Abstand 2δ von
der oberen Fläche
der Innenraums 12 getrennt. Bei der vorlie genden Ausführungsart
wird der Abstand 2δ des
Zwischenraums 34 in einem Bereich von 0,1 bis 1,6 mm gehalten.
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Bei
dem in der oben beschriebenen Weise konstruierten Schwingungsdämpfer 62 liegt
das Massebauteil 16 so im Innenraum 12, dass es
in der axialen Richtung und der dazu senkrechten (oder radialen)
Richtung dem Gehäusebauteil 14 gegenüberliegt,
wobei sich zwischen beiden ein bestimmter Zwischenraum δ (d.h. die
Hälfte
von 2δ)
befindet. Somit kann der Schwingungsdämpfer 62 durch das
Zusammenstoßen
des Massebauteils 16 mit dem Gehäusebauteil 14 eine
ausgezeichnete Dämpfungswirkung auf
die in axialer und in radialer Richtung darauf einwirkenden Schwingungen
ausüben.
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In 9 und 10 ist
ein gemäß der sechsten
Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruierter Schwingungsdämpfer 82 für ein Kraftfahrzeug
dargestellt. Der Schwingungsdämpfer 82 enthält ein Gehäusebauteil 14 mit
einem freien Innenraum 12 und einem in diesem Innenraum 12 befindlichen
Massebauteil 16. Der Schwingungsdämpfer 82 ist so in
das Fahrzeug eingebaut, dass das Gehäusebauteil 14 fest
mit einem schwingenden Bauteil des Fahrzeugs verbunden ist.
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Das
Gehäusebauteil 14 enthält speziell
ein Paar Gehäusehalbschalen 84, 84,
welche jeweils eine abgestufte Zylinderform aufweisen. Ebenso wie bei
der fünften
Ausführungsart
kann jede Gehäusehalbschale 84 durch
Tiefziehen einer steifen oder metallischen Platte wie beispielsweise
einer Eisenplatte gebildet werden. Jede der Gehäusehalbschalen 84 beinhaltet
einen axialen Übergangsschulterteil 86,
einen an der unteren axialen Seite des Schulterteils 86 (d.h.
an der Seite seines Bodenwandteils 88) gelegenen konischen
Teil 90 mit kleinerem Durchmesser und einen an der oberen
axialen Seite des Schulterteils 86 (d.h. an den Seiten
seines offenen Endteils) ge legenen Teil 92 mit einem größeren Durchmesser.
Jede der Gehäusehalbschalen 84 enthält ferner
einen Außenflanschteil 94,
der zusammen mit der offenen Endfläche des Teils 92 mit
dem größeren Durchmesser
eine Einheit bildet und sich in radialer Richtung nach außen erstreckt.
Das derart gebildete Paar Gehäusehalbschalen 94, 94 liegt
sich an ihren offenen Endteilen in der vertikalen Richtung von 9 einander
gegenüber
und ist an ihren Außenflanschteilen 94, 94 so
zusammengefügt,
dass die Außenflanschteile 94, 94 der
Gehäusehalbschalen 84, 84 übereinanderliegen
und miteinander verschweißt
sind. Die offenen Endteile der Gehäusehalbschalen 84, 84 sind
somit eng miteinander verbunden und ergeben dadurch das abgestufte
zylindrische Gehäusebauteil 14,
welches einen Innenraum 12 umschließt.
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Das
Massebauteil 16 enthält
als Massekörper
eine metallische Masse 96 und als elastischen Überzug eine
gummielastische Beschichtung 28. Die metallische Masse 96 ist
ein scheibenförmiges
Bauteil mit einem Durchmesser D5, der kleiner ist als der Innendurchmesser
D4 der Teile 92, 92 der Gehäusehalbschalen 84, 84,
und einer Wanddicke L4, die kleiner ist als eine Dicke L3 des Innenraums,
d.h. der Abstand des Zwischenraums zwischen den in axialer Richtung
des Gehäusebauteils 14 einander
gegenüberliegenden
abgestuften Teilen 86, 86. Die gummielastische
Beschichtung 28 ist auf der gesamten Oberfläche der
metallischen Masse 96 gebildet und so mit ihr verbunden,
dass die gesamte Oberfläche
der metallischen Masse 96 durch sie bedeckt ist. Die gummielastische
Beschichtung 28 hat eine äußere Konfiguration, die der
Konfiguration des durch die Innenfläche der Gehäusehalbschalen 84, 84 definierten
Innenraums 12 ähnlich
und geringfügig
kleiner als diese ist. Das heißt,
die gummielastische Beschichtung 28 ist ein stufenförmiges zylindrisches
Bauteil mit kegelstumpfförmig
hervorstehenden Teilen 98, 98, die mit den Mittelteilen
der in axialer Richtung einander gegenüberliegenden Endflächen der
gummielastischen Beschichtung 28 jeweils eine Einheit bilden und
aus ihnen herausragen. Das heißt,
die herausragenden Teile 98, 98 haben einen Durchmesser,
der sich in axialer Richtung nach außen hin verringert.
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Das
derart konstruierte Massebauteil 16 ist jeweils an diesen
herausragenden Teilen 98, 98 in die sich verjüngenden
Teile 90, 90 mit dem kleineren Durchmesser der
Gehäusehalbschalen 84, 84 eingesetzt.
Dabei liegen die Gehäusehalbschalen 84, 84 an
ihren Außenflanschteilen 94, 94 aneinander
und sind dort verschweißt,
wobei sich das Massebauteil 16 im Innenraum 12 des
Gehäusebauteils 14 befindet,
sodass es vom Innenraum 12 des Gehäusebauteils 14 unabhängig und
nicht mit diesem verbunden ist. Daher kann sich das unabhängige Massebauteil 16 gegenüber dem
Gehäusebauteil 14 frei
bewegen. Das heißt,
das Massebauteil 16 ist durch den Zwischenraum 34 vom
Gehäusebauteil 14 getrennt. Wenn
sich also das Massebauteil 16 im Mittelteil des Innenraums 12 befindet,
sind die Außenfläche des Massebauteils 16 und
die Innenfläche
des Gehäusebauteils 14 über die
gesamten Flächen
hinweg durch die Spaltbreite δ (d.h.
die Hälfte
des Abstands 2δ des Zwischenraums 34)
voneinander getrennt.
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Im
statischen Zustand des in 9 und 10 dargestellten
Schwingungsdämpfers 62,
in welchem die Schwingungen des schwingenden Bauteils nicht auf
das Gehäusebauteil 14 einwirken,
berührt
das unabhängige
Massebauteil 16 infolge der darauf einwirkenden Schwerkraft
die untere Fläche des
Innenraums 12 und ist durch den Zwischenraum 34 mit
dem Abstand 2δ von
der oberen Fläche
des Innenraums 12 getrennt. Bei der vorliegenden Ausführungsart
wird der Abstand 2δ des
Zwischenraums 34 im Bereich von 0,1 bis 1,6 mm gehalten.
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Bei
dem in der oben beschriebenen Weise konstruierten Schwingungsdämpfer 82 liegt
das Massebauteil 16 so im Innenraum 12, dass es
in axialer Richtung und in der hierzu senkrechten (oder radialen)
Richtung dem Gehäusebauteil 14 gegenüberliegt
und durch den Abstand δ (d.h.
die Hälfte
von 2δ) von
diesem getrennt ist. Somit kann der Schwingungsdämpfer 62 durch das
Zusammenstoßen
des Massebauteils 16 mit dem Gehäusebauteil 14 auf
die in axialer und radialen Richtungen einwirkenden Schwingungen
eine ausgezeichnete Dämpfungswirkung
ausüben.
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11 zeigt
einen gemäß der vorliegenden Ausführungsart
konstruierten Schwingungsdämpfer 100,
bei welchem die vorliegende Erfindung auf eine als Bodenblech eines
Kraftfahrzeugs verwendete tragende Platte angewendet wird. Dieser
Schwingungsdämpfer 100 enthält ein Gehäusebauteil 14 in
Form einer Bodenblechstruktur als schwingendes Bauteil, in welchem
in regelmäßigen Abständen freie
Innenräume 12 gebildet
sind. Der Schwingungsdämpfer 100 enthält auch
eine Vielzahl von Massebauteilen 16, welche sich jeweils
in der Vielzahl von Innenräumen 12 befinden.
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Speziell
das Gehäusebauteil 14 enthält ein Paar
Platten 104, 104, wobei jede Platte eine Vielzahl im
Allgemeinen rechtwinkliger Rinnen aufweist, die sich in Längsrichtung
erstrecken und in gleichmäßigen Breitenabständen angeordnet
sind. Die beiden Platten 104, 104 liegen an ihren
gegenüberliegenden Hauptflächen, in
welchen die Rinnen offen sind, einander gegenüber und aufeinander; sodass
im Gehäusebauteil 14 die
Vielzahl von Innenräumen 12 durch
die einander gegenüberliegenden
Rinnen 102, 102, welche sich parallel zueinander
in der Längsrichtung
des Gehäusebauteils 14 erstrecken
und in gleichmäßigen Breitenabständen angeordnet
sind, gebildet wird. Gemäß 11 enthält jede
Rinne 102 einen in der Breitenrichtung an einem Zwischenteil der
Rinne 102 befindlichen flachen Bodenwandteil 106 und
an den beiden in der Breitenrichtung entgegengesetzten Seiten des
flachen Bodenwandteils 106 tiefe Bodenwandteile 108, 108.
Auf diese Weise enthält
jeder zwischen den einander gegenüberliegenden Rinnen 102, 102 definierte
Innenraum 12 einen zwischen den gegenüberliegenden flachen Bodenwandteilen 106, 106 definierten
dünnwandigen Teil 110 und
zwischen den jeweils einander gegenüberliegenden Bodenwandteilen 108, 108 definierte dickwandige
Teile 112, 112. Das Plattenpaar 104, 104 kann
aus einem steifen Material wie beispielsweise Eisen, zum Beispiel
durch Umformen einer Eisenplatte, hergestellt werden.
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Jedes
aus der Vielzahl unabhängiger
Massebauteile 16 enthält
als Massekörper
eine metallische Masse 114 mit der Form einer flachen Platte
mit einem über
deren Längsrichtung
hinweg konstanten rechteckigen Querschnitt. Die metallische Masse 114 wird
durch Umformen eines metallischen Materials wie beispielsweise Stahl
gebildet. Die gummielastische Beschichtung 28 wird so auf
der gesamten Oberfläche
der metallischen Masse 114 gebildet und mit dieser verbunden,
dass die metallische Masse 114 ganz durch die gummielastische
Beschichtung 28 bedeckt und in sie eingebettet ist. Ebenso
wie bei den oben erwähnten
Ausführungsarten
weist die gummielastische Beschichtung 28 eine Außenkonfiguration
auf, welche der Konfiguration des Innenraums 12 ähnlich und
geringfügig
kleiner ist. Die in dieser Weise konstruierten unabhängigen Massebauteile 16 befinden
sich jeweils in einem der Innenräume 12.
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Bei
dem gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruierten Schwingungsdämpfer 100 ist jedes
der Massebauteile 16 so im entsprechenden Innenraum 12 untergebracht,
dass es unabhängig
vom Innenraum 12 des Gehäusebauteils 14 und
nicht mit diesem verbunden ist. Deshalb kann sich das unabhängige Massebauteil 16 gegenüber dem
Gehäusebauteil 14 frei
bewegen. Das heißt, das
Massebauteil 16 kann durch den Zwischenraum 34 vom
Gehäusebauteil 14 getrennt
sein. Wenn sich also das Massebauteil 16 im Mittelteil
des Innenraums 12 befindet, liegen sich die Außenfläche des
Massebauteils 16 und die Innenfläche des Gehäusebauteils 14 derart
gegenüber,
dass sie über
die gesamten Flächen
hinweg durch die Spaltbreite δ voneinander
getrennt sind.
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Im
statischen Zustand des in 11 dargestellten
Schwingungsdämpfers 62,
in welchem die Schwingungen des schwingenden Bauteils nicht auf das
Gehäusebauteil 14 einwirken,
berührt
das unabhängige
Massebauteil 16 infolge der darauf einwirkenden Schwerkraft
die untere Fläche
des Innenraums 12 und ist durch den Zwischenraum 34 mit dem
Abstand 2δ von
der oberen Fläche
des Innenraums 12 getrennt. Bei der vorliegenden Ausführungsart
wird der Abstand 26 des Zwischenraums 34 im Bereich
von 0,1 bis 1,6 mm gehalten.
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Bei
dem in der oben beschriebenen Weise konstruierten Schwingungsdämpfer 100 ist
das Massebauteil 16 so im Innenraum 12 untergebracht,
dass es in der Richtung der Wanddicke und in der zur Längsrichtung
senkrechten Richtung (oder Breitenrichtung) dem Gehäusebauteil 14 gegenüberliegt und
durch den Abstand δ (d.h.
die Hälfte
von 2δ)
von diesem getrennt ist. Somit kann der Schwingungsdämpfer 62 durch
das Zusammenstoßen
des Massebauteils 16 mit dem Gehäusebauteil 14 auf
die in Richtung der Wanddicke und in Breitenrichtung einwirkenden
Schwingungen eine ausgezeichnete Dämpfungswirkung ausüben.
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In 12 ist
ein gemäß der achten
Ausführungsart
der vorliegenden Erfindung konstruierter Schwingungsdämpfer 120 dargestellt.
Der Schwingungsdämpfer 120 enthält ein Gehäusebauteil 14, das
durch Verbiegen des in der ersten Ausführungsart verwendeten Gehäusebauteils 14 zu
einem gekrümmten
Bauteil gebildet ist. Das Gehäusebauteil 14 hat
einen gekrümmten
Innenraum 12, welcher das unabhängige Massebauteil 16 aufnimmt.
Hierzu ist anzumerken, dass der Schwingungsdämpfer 120 der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise auf ein schwingendes Bauteil mit zum Beispiel
einem gekrümmten Montageteil
angewendet werden kann.
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Das
unabhängige
Massebauteil 16 enthält die
metallische Masse 26 in Form eines massiven zylindrischen
Stabbauteils und die gummielastische Beschichtung 28, deren äußere Konfiguration
der Konfiguration des Innenraums 12 ähnlich und geringfügig kleiner
als diese gestaltet ist.
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Das
derart konstruierte Massebauteil 16 ist so in die Längsöffnung 22 des
Gehäusekörpers 18 eingefügt, und
die Abdeckbauteile 20, 20 sind so an den axial
einander gegenüberliegenden Öffnungen des
Gehäusekörpers 18 angebracht
und decken diese ab, dass der Innenraum 12 des Gehäusebauteils 14 das
unabhängige
Massebauteil 16 aufnimmt. Dabei ist das Massebauteil 16 unabhängig vom
Innenraum 12 des Gehäusebauteils 14 und
nicht mit diesem verbunden. Deshalb kann sich das unabhängige Massebauteil 16 gegenüber dem
Gehäusebauteil 14 frei
bewegen.
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Bei
dem derart konstruierten Schwingungsdämpfer 120 sind die
Außenfläche des
Massebauteils 16 und die Innenfläche des Gehäusebauteils 14 über ihre
gesamten Flächen
hinweg durch den vorgegebenen Abstand δ voneinander getrennt, wenn
sich das Massebauteil 16 im Mittelteil des Innenraums 12 befindet.
Im statischen Zustand des in 12 gezeigten
Schwingungsdämpfers 120,
in dem die Schwingungen des schwingenden Bauteils nicht auf das
Gehäusebauteil 14 einwirken,
berührt
das unabhängige
Massebauteil 16 infolge der darauf einwirkenden Schwerkraft
die untere Fläche
des Innenraums 12 und ist durch den vorgegebenen Zwischenraum 34 mit
der Spaltbreite 2δ von
der oberen Fläche des
Innenraums 12 getrennt. Das Massebauteil 16 liegt
dem Gehäusebauteil 14 in
der Richtung gegenüber,
die senkrecht zu der sich in Längsrichtung
erstreckenden Mittelachse des Dämpfers 120 liegt,
und ist von diesem durch einen bestimmten Zwischenraum δ (d.h. die
Hälfte
von 2δ)
getrennt. Somit kann der Schwingungsdämpfer 120 durch das
Zusammenstoßen
des Massebauteils 16 mit dem Gehäusebauteil 14 auf
die senkrecht zur Mittelachse des Dämpfers 120 einwirkenden
Schwingungen eine ausgezeichnete Dämpfungswirkung ausüben.
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Aus
der obigen Beschreibung wird klar, dass der Schwingungsdämpfer der
vorliegenden Erfindung so angeordnet ist, dass (a) das unabhängige Massebauteil 16 unabhängig vom
Gehäusebauteil 14 gebildet
ist und mit einem vorgegebenen Spalt so durch den Innenraum 12 des
Gehäusebauteils 14 aufgenommen
wird, dass es im Innenraum 12 frei verschiebbar ist, dass
(b) das unabhängige
Massebauteil 16 und das Gehäusebauteil 14 an ihren
Stoßflächen elastisch
zusammenstoßen
und dass (c) das Gehäusebauteil 14 mindestens
zwei Stoßflächen aufweist,
welche in Richtung der einwirkenden Schwingungen einander gegenüberliegen
und zwischen denen das unabhängige
Massebauteil 16 liegt, wobei mindestens zwei Stoßflächen des
unabhängigen
Massebauteils 16 den mindestens zwei Stoßflächen des
Gehäusebauteils
gegenüberliegen
und von diesen jeweils durch einen schmalen Spalt getrennt sind.
Bei dieser Anordnung kann eine Geschwindigkeit der relativen Verschiebung
zwischen dem unabhängigen
Massebauteil 16 und dem Gehäusebauteil 14 in geeigneter
Weise eingestellt werden, wodurch sich die Stoßbedingungen und die Stoßenergie
zwischen dem unabhängigen
Massebauteil 16 und dem Gehäusebauteil 14 einstellen
lassen. Durch diesen Vorteil der vorliegenden Erfindung, das heißt durch die
Einstellung der Stoßbedingungen
und der Stoßenergie
zwi schen dem unabhängigen
Massebauteil 16 und dem Gehäusebauteil 14, kann
der Schwingungsdämpfer
der vorliegenden Erfindung in einem Kraftfahrzeug entstehende Schwingungen
in einem breiten Frequenzbereich, der von etwa 10 Hz bis mindestens
100 Hz reicht, sehr gut dämpfen.
Das heißt,
der Schwingungsdämpfer
der vorliegenden Erfindung ist einfach aufgebaut und kann gegenüber den
im Fahrzeug angeregten Schwingungen eine deutlich verbesserte Dämpfungswirkung
einfach dadurch ausüben,
dass man die Spaltbreite δ zwischen
der Stoßfläche des
unabhängigen
Massebauteils 16 und der Stoßfläche des Gehäusebauteils 14 sowie
die Eigenschaften der Stoßflächen anpasst.
Hierzu ist anzumerken, dass herkömmliche
Schwingungsdämpfer für Fahrzeuge
die Dämpfungswirkung
des vorliegenden Schwingungsdämpfers
nicht erreichen können.
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Obwohl
die vorliegenden bevorzugten Ausführungsarten der Erfindung oben
nur zur Veranschaulichung ausführlich
beschrieben wurden, ist klar, dass die Erfindung nicht auf die Einzelheiten
dieser dargestellten Ausführungsarten
beschränkt
ist, sondern dass diverse Änderungen,
Abwandlungen und Verbesserungen daran vorgenommen werden können.
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Zum
Beispiel ist das Gehäusebauteil
nicht speziell auf ein starres Gehäusebauteil beschränkt, das
vom schwingenden Bauteil unabhängig
und fest mit diesem verbunden ist. Zum Beispiel kann das Gehäusebauteil
aus einem hohlen Strukturelement des schwingenden Bauteils bestehen
oder alternativ durch teilweise Nutzung des schwingenden Bauteils gebildet
werden.
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Bei
der ersten Ausführungsart
stößt die gummielastische
Beschichtung 28 mit der gesamten Oberfläche ihrer Stoßflächen mit
dem Gehäusebauteil
zusammen. Diese Anordnung ist jedoch zur Ausführung der vorliegenden Erfindung
nicht von entscheidender Bedeutung. Das Massebauteil 16 kann zum
Beispiel auch so angeordnet sein, dass es an seinen in Längsrichtung
einander gegenüberliegenden
Endteilen mit dem Gehäusebauteil
zusammenstößt.
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Bei
den dargestellten Ausführungsarten
besteht die gummielastische Beschichtung aus dem Material des gummielastischen
Körpers.
Bei dem gummielastischen Material der gummielastischen Beschichtung
kann es sich um ein synthetisches Kunststoffmaterial oder alternativ
um einen geschäumten
Körper
aus einem Gummimaterial oder einem synthetischen Kunststoffmaterial
handeln.
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Wenn
die Vielzahl der Massebauteile in der zweiten, dritten, vierten
und siebenten Ausführungsart
verwendet werden, können
deren Massen variiert werden, um die Massebauteile aufeinander abzustimmen.
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Um
die Stoßgeräusche möglichst
stark zu reduzieren, sind das unabhängige Massebauteil und das
Gehäusebauteil
vorzugsweise über
ihre gesamten gegenüberliegenden
Flächen
hinweg durch eine Spaltbreite im Bereich von 0,05 bis 0,8 mm voneinander
getrennt. Das unabhängige
Massebauteil und das Gehäusebauteil
können
jedoch auch in der Richtung, auf welche die Schwingungsbelastung
nicht einwirkt, an ihren gegenüberliegenden
Flächen
durch einen Abstand von 0,8 mm oder mehr voneinander getrennt sein.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung bei den dargestellten Ausführungsarten
auf den Schwingungsdämpfer
für ein
Kraftfahrzeug angewendet wird, eignet sich die vorliegende Erfindung
für die
Anwendung auf andere Schwingungsdämpfer, die in anderen Fahrzeugarten
oder verschiedenen anderen Vorrichtungen eingesetzt werden.
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Es
ist klar, dass die vorliegende Erfindung durch einen Fachmann mit
diversen anderen Änderungen,
Abwandlungen und Verbesserungen realisiert werden kann, ohne vom
Geltungsbereich der in den folgenden Ansprüchen definierten Erfindung
abzuweichen.