DE9209913U1

DE9209913U1 - Schwingungsdämpfer

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Publication number: DE9209913U1
Application number: DE9209913U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-23
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 1993-07-22
Anticipated expiration: 2002-07-24
Also published as: BR9306776A; JPH08508078A; KR950702685A; WO1994002755A1

Description

Dusan Delic 4960 DE AB2

c/o Kosub /K

Basler Straße 13

7889 Grenzach-Wyhlen 1

Schwingungsdämpfer

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung von periodischen Bewegungen eines Körpers oder einer Masse, insbesondere Schwingungen, mit einem an diesem Körper oder dieser Masse befestigten Gehäuse, das einen relativ zum Gehäuse beweglichen Dämpfungskörper beinhaltet.

Es ist bekannt, daß Energie von einer Primärschwingung auf ein angekoppeltes zweites schwingungsfähiges System und umgekehrt Übertragen wird. Dämpft man das zweite schwingungsfähige System, so dämpft man indirekt auch die Primärschwingung.

Vorrichtungen, die nach diesem Prinzip arbeiten, sind seit langem und in vielerlei Ausfuhrungen bekannt; insbesondere im Fahrzeugbau werden sie fUr die Dämpfung von Schwingungen sowohl der gefederten Massen, d.h. des Fahrzeugaufbaus, als auch der ungefederten Massen, d.h. der Räder und Achsen, verwendet.

Die bekannten Schwingungsdämpfer haben gemeinsam, daß ihre Bewegung in guter Näherung durch eine lineare Bewegungsgleichung berechnet werden kann.

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Das Problem bei den herkömmlichen Schwingungsdämpfern offenbart, sich vor allem bei Schockabsorbern, bei denen es von größter Wichtigkeit ist, das durch die einmalige Auslenkung initiierte Ausschwingen in relativ zur Schwingungsperiode kurzer Zeit abzudämpfen: Entweder benötigt der Schwingungsdämpfer einige Schwingungsperioden, bis die Schwingung zur Ruhe gekommen ist, oder die Dämpfung ist so groß, daß der aperiodische Kriechfall eintritt, wodurch es auch hier einer vergleichsweise langen Zeit bedarf, bis der Ruhezustand wieder erreicht ist; das Problem der im letzteren Fall gegebenen zu hohen Steifigkeit des Schockabsorbers ist hierbei noch außer Acht gelassen.

Aber auch kontinuierliche Schwingungen können mit den herkömmlichen Schwingungsdämpfern nicht befriedigend gedämpft werden: In der Summe erhält man ein System von gekoppelten, erzwungenen Schwingungen, die sich phasenverschoben überlagern. Um einen guten dämpfenden Effekt bei kontinuierlichen Schwingungen zu erzielen, muß ein erheblicher Aufwand getrieben werden, wie z.B. mittels eines elektronisch gesteuerten, dämpfenden Systems, wie in der OS DE 39 39 822 beschrieben.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen in einfacher Bauweise herstellbaren Schwingungsdämpfer zu schaffen, der in der Lage ist, periodische Bewegungen eines Körpers, sei es ein durch eine einmalige Auslenkung aus der Ruhelage initiiertes Ausschwingen, sei es eine kontinuierliche Schwingung, in ktirzerer Zeit und effektiver abzudämpfen, als mit den herkömmlichen Vorrichtungen möglich.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung vorgeschlagen, wie sie im Hauptanspruch beschrieben ist.

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Der Vorteil dieser Erfindung gegenüber dem Stand der Technik besteht in der durch die nichtlineare Bewegungsgleichung gegebenen Möglichkeit, daß der Dämpfungskörper in jeder Periode der zu dämpfenden Schwingung eine Phasenverschiebung erhält, was bei geeigneter Anpassung zur fast völligen Gegenphasigkeit in jeder folgenden Schwingungsperiode führen kann. Daraus folgt, bei einem passend gewählten Verhältnis der Masse des zu dämpfenden Körpers zur Dämpfungsmasse, eine gegenüber dem Stand der Technik schnellere Abdämpfung der Schwingung.

Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Schockabsorber wird dabei nicht nur die durch den Kraftstoß initiierte Schwingung gedämpft, sondern auch schon die erste Auslenkung vermindert.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Nicht 1inearitat der Bewegungsgleichung des Dämpfungskörpers dadurch sichergestellt, daß die Federelemente jeweils an einer Stirnseite des Dämpfungskörpers oder an einer Innenwandung einer Gehäusestirnseite angelenkt sind. Das andere Ende der Federelemente bleibt jeweils unbefestigt, sodaß in der Mittelstellung des Dämpfungskörpers ein Spielraum zwischen einerseits den Federelementen und andererseits den Stirnseiten des Dämpfungskörpers, bzw. den Innenwandungen der Gehäusestirnseiten bleibt. Abhängig von der Breite dieses Spielraums, und damit des ungefederten Weges des Dämpfungskörpers, ergibt sich in jeder Schwingungsperiode eine Phasenverschiebung.

Für eine leichte und schnelle Anpassung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an die zu dämpfenden Schwingungen ist es vorteilhaft, den Spielraum an den freien Enden der Federelemente veränderlich einstellbar auszugestalten.

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Zweckmäßig ist dabei die Ausbildung der Federelemente als Schraubenfedern oder Blattfedern. Deren Befestigung ist unproblematisch, und ihre Eigenstabilität erlaubt auch einen großen Spielraum zwischen der Feder und dem Dämpfungskörper, bzw. der Gehäusestirnseite.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Federelemente als regelbare elektrische oder magnetische Felder ausgebildet sind. Das ermöglicht eine elektronisch gesteuerte Anpassung des nicht 1inearen Anteils der Bewegungsgleichung des Dämpfungskörpers, was eine leichte Manipulation der Phasenverschiebung des schwingenden Dämpfungskörpers auch während jeder einzelnen Schwingungsperiode gewährleistet.

Vorteilhafterweise ist das Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung gas- und flUssigkeitsdicht ausgebildet. Dadurch wird erreicht, daß ein den Gehäuseinnenraum ausfüllendes Medium durch eine Bewegung des Dämpfungskörpers im in der Bewegungsrichtung liegenden Gehäuseabschnitt komprimiert wird, und im entgegen der Bewegungsrichtung liegenden Gehäuseabschnitt expandieren kann. Je nach Kompressibilität des Mediums und Eigenfrequenz der durch die Federelemente bedingten Schwingung ergibt sich daraus eine zusätzliche, nutzbare rllcktreibende Kraft. Ist dieses Medium eine Flüssigkeit, vorzugsweise ein öl, so ergibt sich eine vorteilhafte dämpfende Wirkung auf die Schwingung des Dämpfungskörpers .

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das den Gehäuseinnenraum ausfüllende Medium zum Teil aus einer Flüssigkeit, vorzugsweise einem öl, zum anderen Teil aus einem Gas besteht. Durch die unterschiedlichen Vorbeioder Durchströmgeschwindigkeiten der beiden Teilmedien um oder durch den Dämpfungskörper erhält man bei großen Auslenkungen des

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DMmpfungskörpers, bei denen das Gas auf einer Seite nahezu vollständig verdrängt wird, eine zusätzliche Nicht 1inearitat in der Bewegungsgleichung.

Im Allgemeinen wird angestrebt, die Reibungskräfte zwischen den sich gegeneinander bewegenden Teilen der Vorrichtung minimal zu halten; in Sonderfällen kann es jedoch zweckmäßig sein, die Oberflächen des Dämpfungskörpers und der Innenwandung des Gehäuses so auszubilden, daß die Reibung zwischen den Oberflächen eine zusätzliche, signifikante Dämpfung bewirkt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der von außen oder von den Federelementen unbeschleunigte Dämpfungskörper durch ein Zentrierelement in die Mittelstellung gebracht und dort gehalten wird.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung besteht in der punkt- oder achsensymmetrischen Ausbildung der Vorrichtung, sodaß die Federelemente vom Fixpunkt oder der Fixpunktachse, d.h. dem Mittelpunkt oder der Mittelachse des punkt- oder achsensymmetrischen Dämpfungskörpers, ausgehend strahlförmig angeordnet sind. Durch eine derartige geometrische Formung ist es möglich, mit einer einzigen erfindungsgemäßen Vorrichtung die Bewegungen eines in mehreren Raumrichtungen schwingenden Körpers zu dämpfen.

Damit ein den Gehäuseinnenraum ausfüllendes Medium durch die Bewegungen des Dämpfungskörpers komprimiert wird, bzw. expandieren kann, muß sichergestellt sein, daß das Medium nur mit einem nicht zu vernachlässigenden Widerstand durch den Dämpfungskörper hindurch oder an ihm vorbei, jedoch nicht ohne nennenswerten Widerstand um ihn herumströmen kann. Deshalb wird der Raum des Mediums zweckmäßigerweise durch druckdichte, die Bewegung des

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Dämpfungskörpers zulassende Schottwände in einzelne, segmentartige Abschnitte unterteilt, die jeweils durch den oder um den Dämpfungskörper herum mit dem diametral gegenüberliegenden Abschnitt in Verbindung stehen.

Eine abgewandelte Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in der Verwendung der gesamten erfindungsgemäßen Vorrichtung als Dämpfungskörper einer um diese Vorrichtung herum angeordneten zweiten Vorrichtung. Damit ist es ebenfalls möglich, eine in mehreren Dimensionen wirkende, durch eine einheitliche Vorrichtung bewirkte Schwingungsdämpfung zu erreichen.

Die folgenden AusfUhrungsbeispiele der Erfindung lassen weitere vorteilhafte Mekmale und Besonderheiten erkennen, die anhand der Abbildungen erläutert sind.

Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch einen quaderförmigen Schwingungsdämpfer,

Fig. 2 einen Schnitt nach Fig. 1, wobei das Gehäuse teilweise befUllt ist,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine andere Ausbildung eines quaderförmigen Schwingungsdämpfers,

Fig. 4- einen Schnitt durch einen kreisscheibenförmigen Schwingungsdämpfer,

Fig. 5 einen Schnitt durch einen quaderförmigen Schwingungsdämpfer, dessen Dämpfungskörper ein weiterer Schwingungsdämpfer ist.

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Fig. 6 ein numerisch berechnetes Weg-Zeit-Diagramm,

Fig. 7 ein anderes numerisch berechnetes Weg-Zeit-Diagramm,

Fig. 8 ein weiteres numerisch berechnetes Weg-Zeit-Diagramm.

In Fig.l befindet sich der Dämpfungskörper 1 in der Mitte des Gehäuses 2, wodurch der Spielraum 6 zwischen den an den Stirnseiten 4 angelenkten Federelementen 5 und den Innenwandungen der Gehäusestirnseiten 7 bei beiden Federelementen sichtbar ist. Das den Gehäuseinnenraum ausfüllende Medium 3 kann durch den Spalt

13 am Dämpfungskörper vorbeiströmen.

Der Gehäuseinnenraum ist in Fig.2 zum großen Teil mit einer Flüssigkeit 9, zum restlichen Teil mit einem Gas 8 gefüllt.

Das AusfUhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers nach Fig. 3 enthält nur ein Federelement 5, das an der Stirnseite 4 des Dämpfungskörpers 1 angelenkt, und an der Stirnseite des Gehäuses 2 derart angebracht ist, daß fllr jede Bewegungsrichtung des Dämpfungskörpers 1 ein Spielraum 6 vorhanden ist.

Fig.4 zeigt ein achsensymmetrisches AusfUhrungsbeispiel nach Anspruch 12. Dabei sind der Dämpfungskörper 1 und das Gehäuse 2 kreisscheibenförmig geformt, die Federelemente 5 sind vom Mittelpunkt 10 des Dämpfungskörpers 1 ausgehend strahlförmig angeordnet, wobei der Raum des Mediums 3 durch Schottwände 11 in einzelne, kreisscheibensegmentartige Abschnitte 12 unterteilt ist.

In Fig.5 sind ein primärer erfindungsgemäßer Schwingungsdämpfer

14 und ein sekundärer Schwingungsdämpfer 15, dessen Dämpfungs-

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körper der primäre Schwingungsdämpfer 14 ist, so angeordnet, daß die jeweiligen Richtungen ihrer dämpfenden Wirkungen senkrecht aufeinander stehen.

Fig.6 zeigt ein numerisch berechnetes Weg-Zeit-Diagramm des Ausschwingverhaltens von zwei gekoppelten, gleichschweren schwingenden Massen, deren Bewegungen durch die Kurven 16 und 17 dargestellt sind. Dabei befindet sich Masse 17 zur Zeit t=0 in der Ruhelage, Masse 16 ist zur Zeit t=0 um 1 Skt ausgelenkt. Jegliche Dämpfungseffekte sind dabei vernachlässigt.

Fig.7 zeigt ein analog zur Fig.6 berechnetes Weg-Zeit-Diagramm, wobei als zusätzlicher Parameter die Masse 17 mit einer Dämpfung versehen ist.

Fig.8 zeigt beispielhaft die vorteilhafte Wirkung der Erfindung. Wie in Fig.6 und Fig.7 ist ein Ausschwingverhalten von zwei gekoppelten, gleichschweren schwingenden Massen 16 und 17 dargestellt, und wie in den Fign.6 und 7 ist die Masse 17 zur Zeit t=0 in ihrer Ruhelage, die Masse 16 jedoch um 1 Skt ausgelenkt. Das Schwingungsverhalten der Masse 16 ist durch eine lineare Bewegungsgleichung beschrieben, wobei Dämpfungseffekte vernachlässigt sind, das Schwingungsverhalten der Masse 17 dagegen ist, im Unterschied zu den Fign.6 und 7, erfindungsgemäß mit einer nicht linearen Bewegungsgleichung beschrieben. Die Schwingung der Masse 17 ist wie in Fig.7 gedämpft.

KURT ALLGEIER, Patentanwalt, D-7888 Rheiiife ld-er.

	- CASE	STICHWORT - key-word	BEZUGS-ZEICHEN-LISTE	Bl.	1
AKTE	DE	Schwingungsdampfer	ANMELDER
4960		Dusan Del ic

POS.	BENENNUNG / DESIGNATION
1	Dampfungskörper
2	Gehäuse
3	ausfüllendes Medium
4	Stirnseite
5	Federelement
6	Spielraum
7	Gehausestirnseite
8	Gas
9	Flüssigkeit
10	Mittelpunkt
11	Schottwande
12	Abschnitte
13	Spalt
14	prim. Schwingungsdampfer
15	sekund. Schwingungsdampf.
16	Kurve der Masse 1
17	Kurve der Masse 2
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Claims

Dusan Del ic 4960 DE AA2 c/o Kosub /K Basler Straße 13 7889 Grenzach-Wyhlen 1 Schwingungsdämpfer Ansprüche

1. Vorrichtung zur Dämpfung von periodischen Bewegungen eines

Körpers oder einer Masse, insbesondere Schwingungen, mit einem an diesem Körper oder dieser Masse befestigten Gehäuse, das einen relativ zum Gehäuse beweglichen Dämpfungskörper beinhaltet,

gekennzeichnet durch

a) einen Querschnitt des Dämpfungskörpers (1), der dem Innenraumquerschnitt des Gehäuses (2) vergleichbar ist, sodaß ein

den Gehäuseinnenraum ausfüllendes Medium (3) nur mit einem nicht zu vernachlässigenden Widerstand am Dämpfungskörper (1) vorbei- oder durch Bohrungen im Dämpfungskörper (1) hindurchströmen kann,

b) mindestens einem zwischen mindestens einer Stirnseite (4) des Dämpfungskörpers (1) und mindestens einer Innenwandung

einer Gehäusestirnseite (7) angeordneten Federelement (5), wobei sich das durch die Rückstellkraft des oder der Federelemente (5) ergebende Schwingungsverhalten des Dämpfungskörpers (1) relativ zum Gehäuse (2) nur mit einer nicht 1inearen Bewegungsgleichung näherungsweise beschreiben läßt.

- A 2 -

- A 2 - 4960 DE AA2

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein an mindestens einer Stirnseite (4) des Dämpfungskörpers (1) angelenktes Federelement (5) in der Mittelstellung des Dämpfungskörpers (1) durch jeweils einen Spielraum (6) fllr jede Bewegungsrichtung des Dämpfungskörpers von den Innenwandungen der Gehäusestirnseiten (7), oder mindestens ein an mindestens einer Innenwandung einer Gehäusestirnseite (7) angelenktes Federelement (5) in der Mittelstellung des Dämpfungskörpers (1) durch jeweils einen Spielraum für jede Bewegungsrichtung des Dämpfungskörpers (1) von den Stirnseiten (4) des Dämpfungakörpers beabstandet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spielraum veränderlich einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (5) aus regelbaren elektrischen oder magnetischen Feldern bestehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (5) Schraubenfedern oder Blattfedern sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) gas- und flUssigkeitsdicht ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (3) eine Flüssigkeit ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (3) teilweise aus einem Gas (8), teilweise aus einer

Flüssigkeit (9) besteht.

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9. Vorrichtung nach einem der Ansprtiche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit ein öl ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Dämpfungskörpers (1), sowie die Oberfläche

der Innenwandung des Gehäuses (2) derart beschaffen sind, daß die Reibung zwischen Dämpfungskörper und Innenwandung fllr die Dämpfung einer Schwingung des Dämpfungskörpers (1) nicht vernachlässigbar klein ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentrierendes Element fllr den Dämpfungskörper (1) angebracht

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) und der Dämpfungskörper (1) punkt- oder achsensymmetrisch ausgebildet, und die Federelemente (5) vom Fixpunkt, d.h. dem Mittelpunkt oder der Mittelachse (10) des Dämpfungskörpers (1), ausgehend strahlförmig angeordnet sind, wobei der Raum des Mediums (3) durch druckdichte, die Bewegung des Dämpfungskörpers (1) zulassende Schottwände (11) in einzelne, segmentartige Abschnitte (12) unterteilt ist, die jeweils durch den Dämpfungskörper (1) und/oder am Dämpfungskörper vorbei mit dem diametral gegenüberliegenden Abschnitt in Verbindung stehen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) mehr als einen Dämpfungskörper (1) beinhaltet.

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-A4- 4960 DE AA2

14. Vorrichtung zur Dämpfung von periodischen Bewegungen eines

Körpers oder einer Masse, insbesondere Schwingungen, mit einem an diesem Körper oder dieser Masse befestigten Gehäuse, das einen relativ zum Gehäuse beweglichen Dämpfungskörper beinhaltet ,

gekennzeichnet dadurch,

daß die gesamte Vorrichtung den Dämpfungskörper einer sekundären Vorrichtung bildet, wobei die Bewegungsebene der primären Vorrichtung, d.h. des sekundären Dämpfungskörpers, parallel oder senkrecht zur Bewegungsebene des primären Dämpfungskörpers ist.