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Inhaltliche Bezugnahme
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Hierin
wird auf die Offenlegung der
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2006-145132 , die am 25. Mai 2006 eingereicht
wurde und Nr.
2007-125726 ,
die am 10. Mai 2007 eingereicht wurde, welche jeweils Beschreibung,
Figuren und Zusammenfassung einschließlich, vollinhaltlich Bezug genommen.
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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen zylindrischen dynamischen Dämpfer, der
an einem massiven oder hohlen stabförmigen Schwingungselement,
wie beispielsweise verschiedenen Arten von Wellen, Hebelarmen und
Rohrteilen befestigt ist, die durch die auf sie übertragene Schwingung in Schwingungen
versetzt werden, um so eine Schwingungsdämpfungswirkung hinsichtlich
der in diesen stabförmigen
Schwingungselementen angeregten Schwingung zu zeigen.
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2. Beschreibung des Standes des Technik
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Verschiedene
Arten stabförmiger
Elemente, einschließlich
Elementen zur Kraftübertragung,
wie beispielsweise Wellen und Hebelarme sowie Rohrelemente, die
einen Durchlass für
Fluide bilden, leiden wahrscheinlich an einer Eigenresonanz oder
an einer auf sie übertragenen
Schwingung. Eine der bekannten Maßnahmen, um solchen Problemen
zu begegnen, ist ein dynamischer Dämpfer, der an diesen stabförmigen Elementen
angebracht wird. Der dynamische Dämpfer schließt üblicherweise
ein rohrförmiges
Befestigungselement, ein koaxial an dem rohrförmigen Befestigungselement
angebrachtes Masseelement, und ein elastisches Verbindungselement, das
das Befestigungselement und das Masseelement elastisch miteinander
verbindet, ein. Das rohrförmige
Befestigungselement wird außen
an einem stabförmigen
Element befestigt, wo durch das Masseelement elastisch über das
elastische Verbindungselement und das zylindrische Befestigungselement
von dem stabförmigen
Element unterstützt wird.
Mit dem, wie oben erläutert,
auf dem stabförmigen
Element befestigten dynamischen Dämpfer, stellt der dynamische
Dämpfer
ein sekundäres Schwingungssystem
hinsichtlich des primären Schwingungssystems,
d.h. des stabförmigen
Elements, bereit. Die
JP-U-2-18363 und
die
JP 2000-55130
A zeigen typische Beispiele für bekannte zylindrische dynamische
Dämpfer
und diese wurden als Vorrichtungen zur Schwingungsdämpfung für eine Antriebswelle
eines Fahrzeugs verwendet.
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Bekannte
dynamische Dämpfer,
wie sie in der oben genannten
JP-U-18363 und
der
JP 2000-55130
A offenbart sind, besitzen mittlerweile elastische Folienelemente
in Form einer dünnen
Folie, wovon sich jede in der achsensenkrechten Richtung des Dämpfers zwischen
den jeweils umlaufend benachbarten der elastischen Verbindungselementen
ausbreitet. Diese elastischen Folienelemente schließen die
Lücken
zwischen den jeweils benachbarten der elastischen Verbindungselemente
fest ab und verhindern somit, dass Steinchen oder dergleichen in
die Lücken
zwischen den elastischen Verbindungselementen gelangen und die Lücken verschließen. Diese
elastischen Folienelemente werden zudem an Positionen gebildet,
an denen formteilende Linien auftreten würden, wenn diese elastischen
Folienelemente nicht gebildet wären.
Die formschlüssige
Ausbildung dieser elastischen Folienelemente schließt daher
die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von unregelmäßigen Graten
an diesen formteilenden Linien aus. Bei dieser Anordnung hat der
zylindrische dynamische Dämpfer
weniger wahrscheinlich Probleme mit einer unerwarteten Härte in seinem Schwingungsdämpfungsverhalten
und instabilem Dämpfungsverhalten
infolge einer verschlechterten Beständigkeit oder dergleichen,
welche durch diese unregelmäßigen Grate
verursacht werden können.
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In
dem dynamischen Dämpfer
mit elastischen Folienelementen, erleiden diese elastischen Folienelemente
jedoch aufgrund einer Verschiebung des Masseelements in der achsensenkrechten
Richtung, in der die Schwingung zugeführt wird, eine Druck- und Zugverformung.
Nach Einstellen oder Anordnen des Federbauteils des se kundären Schwingungssystems
in der achsensenkrechten Richtung ist es schwierig, den Einfluss
des Federverhaltens der elastischen Folienelemente in der achsensenkrechten
Richtung zu übersehen,
so dass der Freiheitsgrad zum Einstellen des sekundären Schwingungssystems
in der achsensenkrechten Richtung unvermeidbar begrenzt ist. Zusätzlich kann
eine leichte Veränderung
der Wanddicke der elastischen Folienelemente eine erhebliche Änderung
in der Einstellfrequenz des dynamischen Dämpfers bewirken, so dass der
herkömmliche
dynamische Dämpfer
dabei versagen könnte
den gewünschten
Dämpfungseffekt
zu zeigen.
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Die
dynamischen Dämpfer
mit herkömmlichem
Aufbau, wie sie zum Beispiel in der
JP-U-2-18363 und der
JP 2000-55130 A offenbart sind,
unterliegen wahrscheinlich einer in achsensenkrechter Richtung und
in Drehrichtung zugeführten
Schwingung. Die herkömmlichen
dynamischen Dämpfer
leiden jedoch wahrscheinlich an einem nicht ausreichenden Freiheitsgrad
beim Einstellen in diese zugeführten
Schwingungsrichtungen.
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Bei
diesen herkömmlichen
dynamischen Dämpfern
verlaufen die elastischen Folienelemente nämlich in der achsensenkrechten
Richtung, wodurch das elastische Folienelement einer Druck-/Zugverformung
nach Zuführen
von Schwingung in sowohl achsensenkrechter Richtung als auch in
den Drehrichtungen unterliegt. Wenn die elastischen Eigenschaften
des elastischen Folienelements angepasst sind, um auf ein hohes
Frequenzband in der achsensenkrechten Richtung eingestellt zu werden,
wird das Einstellfrequenzband in der Drehrichtung unvermeidlich
groß.
Dies macht es unmöglich, ein
großes
Verhältnis
der Federkonstante, wie sie in der achsensenkrechten Richtung gemessen
wird, zu der Federkonstante, wie sie in der Drehrichtung gemessen
wird, einzustellen. Infolgedessen ist ein unabhängiger Freiheitsgrad zum Einstellen
des dynamischen Dämpfers
in beiden voneinander unabhängigen
Richtungen erheblich begrenzt.
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In
einem herkömmlichen
dynamischen Dämpfer
wird das zylindrische Masseelement ferner von einer Vielzahl von
elastischen Verbindungselementen und elastischen Folienelementen
unterstützt, und
die elastischen Folienelemente breiten sich in die achsensenkrechte
Richtung aus, um so den umlaufenden Raum zwischen den benachbarten
elastischen Verbindungselementen zu verbinden. Dadurch wird eine
ausreichende Federhärte
zum Unterstützen des
Masseelements in der veranschlagten Richtung weniger wahrscheinlich
erhalten. Als Ergebnis ist das Masseelement des herkömmlichen
dynamischen Dämpfers
dafür anfällig, nach
Zufuhr von Schwingung eine Verschiebung in der veranschlagten Richtung
zu erleiden, was schlechte Schwingungsbedingungen verursacht. Die
elastischen Verbindungselemente, die elastischen Folienelemente
und dergleichen haben eine Konzentration an Belastung erlitten, die
es unmöglich
macht, eine ausreichende Beständigkeit
des dynamischen Dämpfers
zu gewährleisten.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen zylindrischen
dynamischen Dämpfer
mit einem neuartigen Aufbau bereitzustellen, der in der Lage ist,
die Federeigenschaften in den Richtungen der zugeführten Schwingung,
d.h. in der achsensenkrechten Richtung und in der Drehrichtung,
exakt wahrzunehmen und der in der Lage ist, eine Verschiebung des
Masseelements in der veranschlagten Richtung zu unterbinden, um
dadurch den gewünschten
Dämpfungseffekt
und eine stabile Beständigkeit
zu gewährleisten.
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Die
obigen und/oder optionalen Aufgaben dieser Erfindung können gemäß wenigstens
einer der folgenden Ausführungsformen
der Erfindung erreicht werden. Die folgenden Ausführungsformen und/oder
Elemente, die in jeder erfindungsgemäßen Ausführungsform eingesetzt werden,
können
für jede mögliche optionale
Kombination angepasst sein. Es versteht sich, dass das Prinzip der
Erfindung nicht auf die Ausführungsformen
der Erfindung und Kombinationen der technischen Merkmale beschränkt ist, sondern
andererseits basierend auf den Lehren der vorliegenden Erfindung,
die in der gesamten Beschreibung und den Figuren offenbart sind,
erkannt werden kann oder von einem Fachmann im Licht der vorliegenden
Offenbarung in ihrer Gesamtheit erkannt werden kann.
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Eine
erste Ausführungsform
der Erfindung stellt einen zylindrischen dynamischen Dämpfer zum Dämpfen der
in einem stabförmigen
Schwingungselement angeregten Schwingung bereit, wobei der zylindrische
dynamische Dämpfer
umfasst: ein zylindrisches Befestigungselement, das aus einem elastischen
Körper
gebildet ist und angepasst ist von außen an dem stabförmigen Schwingungselement
befestigt zu werden; ein Masseelement aus einem zylindrischen Körper mit
einem größeren Durchmesser als
das zylindrische Befestigungselement, wobei das Masseelement koaxial
zu dem zylindrischen Befestigungselement angeordnet ist; eine Vielzahl
von elastischen Verbindungselementen, die an den entsprechenden
umlaufenden Positionen zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen des
zylindrischen Befestigungselements und des Masseelements gebildet sind,
und wobei jedes in einer achsensenkrechten Richtung verläuft; eine
Vielzahl von elastischen Folienelementen, die entsprechend zwischen
den umlaufend benachbarten der Vielzahl von elastischen Verbindungselementen
angeordnet sind und integral mit den elastischen Verbindungselementen
gebildet sind, so dass das zylindrische Befestigungselement und
das Masseelement mit Hilfe der elastischen Verbindungselemente und
der elastischen Folienelemente gegenseitig miteinander verbunden
sind, und worin wenigstens eines der Vielzahl von elastischen Folienelementen
hinsichtlich einer Umfangslinie (1) des Masseelements geneigt
ist.
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Entsprechend
dem zylindrischen dynamischen Dämpfer
mit einem Aufbau gemäß der ersten Ausführungsform
verläuft
wenigstens eines der Vielzahl von elastischen Folienelementen umlaufend
mit einer Schräge
oder Neigung hinsichtlich der Umfangslinie (1) des Masseelements
(d.h. die Linie, entlang der ein Querschnitt in der achsensenkrechten Richtung
ausgeschnitten ist). Durch Anpassen des Neigungswinkels des elastischen
Folienelements kann das Verhältnis
der Federkonstante in der achsensenkrechten Richtung zu der Federkonstante
in der Drehrichtung entsprechend in geeigneter Weise in dem sekundären Schwingungssystem
angepasst werden. Das heißt,
dass, indem der dynamische Dämpfer
der vorliegenden Erfindung ein sekundäres Schwingungssystem bereitstellt,
das aus einem durch das Masseelement gebildeten Massebauteil und
einem durch die elastischen Verbindungselemente und die elastischen
Folienelemente gebildeten Federbauteil besteht, ein Bestandteil
des Federelements, d.h. ein Verhältnis
der Federkonstante in der achsensenkrechten Richtung in dem elastischen Folienelement
zu der Federkonstante in der Drehrichtung oder der umlaufenden Richtung,
durch Ändern
des Neigungswinkels des elastischen Folienelements wirksam angepasst
werden kann. Die Umfangslinie (1) des Masseelements ist
vorzugsweise in der Mitte in einer axialen Richtung des Masseelements
angeordnet.
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Infolgedessen
können
ein sekundäres Schwingungssystem
hinsichtlich der Schwingung, die in der achsensenkrechten Richtung
zugeführt wird,
und ein anderes sekundäres
Schwingungssystem hinsichtlich der Schwingung, die in der Drehrichtung
zugeführt
wird, die beide die gleichen Massebauteile verwenden, entsprechend
auf verschiedene Frequenzbänder,
die denjenigen der zu dämpfenden Schwingung
entsprechen, eingestellt werden. In dem zylindrischen dynamischen
Dämpfer
der vorliegenden Erfindung wird der Neigungswinkel des elastischen
Folienelements in Abhängigkeit
von der Schwingung in der achsensenkrechten Richtung und in der
Drehrichtung, die in dem betreffenden Element, dessen Schwingung
gedämpft
werden soll, angeregt sind, so angepasst, dass der dynamische Dämpfer in
der Lage ist, eine hervorragende Wirkung der Schwingungsdämpfung hinsichtlich
der Schwingung in der achsensenkrechten Richtung und in der Drehrichtung
zu zeigen.
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In
dem dynamischen Dämpfer
der vorliegenden Erfindung ist das elastische Folienelement hinsichtlich
der Umfangslinie des Masseelements geneigt. Dadurch wird eine wesentliche
Achsenlänge des
elastischen Folienelements vergrößert, wodurch das
elastische Folienelement in der Lage ist, eine hohe Federsteifigkeit
hinsichtlich einer Verschiebung des Masseelements in der veranschlagten
Richtung zu zeigen.
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Als
Ergebnis ist der dynamische Dämpfer
der vorliegenden Erfindung in der Lage bei Zuführung einer Schwingung eine
Schwingungsverschiebung des Masseelements in der veranschlagten
Richtung zu unterbinden. Mit Hilfe des vorliegenden dynamischen Dämpfers wird
daher einer Verschlimmerung der Schwingung oder einer Verschlechterung
des Schwingungsdämpfungseffekts,
die auf einer Verschiebung des Masseelements infolge der Schwingung
basieren, vorgebeugt, was zu einem weiter ver besserten Dämpfungseffekt
führt.
Zusätzlich
wird auch eine unerwünschte
Verformung der elastischen Folienelemente aufgrund einer Schwingungsverschiebung
des Masseelements verhindert. was es möglich macht, die Beständigkeit
des dynamischen Dämpfers
zu erhöhen.
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Eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung stellt einen dynamischen Dämpfer gemäß der ersten Ausführungsform
bereit, worin die umlaufend benachbarten der elastischen Verbindungselemente
an verschiedenen Positionen in einer axialen Richtung des dynamischen
Dämpfers
voneinander angeordnet werden.
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Bei
diesem Aufbau sind die Unterstützungspunkte
des Masseelements durch das elastische Verbindungselement an mehreren,
jeweils voneinander entfernt angeordneten Positionen in der axialen Richtung
angeordnet. In dem vorliegenden dynamischen Dämpfer kann die Federsteifigkeit
daher in der veranschlagten Richtung vergrößert werden, ohne dabei die
Federsteifigkeit in der achsensenkrechten Richtung durch die elastischen
Verbindungselemente zu erhöhen.
Somit kann den oben genannten, durch eine Schwingungsverschiebung
des Masseelements verursachten Problemen weiter wirksam vorgebeugt
werden.
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Da
die umlaufend benachbarten der elastischen Verbindungselemente in
der axialen Richtung voneinander entfernt angeordnet sind, ist das
elastische Folienelement, das zwischen den benachbarten elastischen
Verbindungselementen verläuft,
in der Lage einen großen
Neigungswinkel hinsichtlich der Umfangslinie des Masseelements aufweisen.
Bei dieser Anordnung wirken die elastischen Verbindungselemente
und die elastischen Folienelemente zusammen, um deren Federsteifigkeit
in der veranschlagten Richtung zu erhöhen und den Freiheitsgrad zum
Einstellen des Verhältnisses
der Federkonstante in achsensenkrechter Richtung zu der Federkonstante
in der Drehrichtung, das auf einer geeigneten Anpassung des Neigungswinkels
der elastischen Folienelemente hinsichtlich der Umfangslinie basiert, zu
erhöhen.
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Eine
dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt einen zylindrischen dynamischen Dämpfer gemäß der ersten
oder der zweiten Ausführungsform
bereit, worin eines der umlaufend entgegengesetzten Enden von jedem
der elastischen Folienelemente integral mit einem axialen Endstück eines
der benachbarten elastischen Verbindungselemente, deren axiales
Endstück
näher an
der Umfangslinie (1) des Masseelements liegt, verbunden
ist und worin ein anderes der umlaufend entgegengesetzten Enden
von jedem der elastischen Folienelemente integral mit einem axialen
Endstück
eines anderen der benachbarten elastischen Verbindungselemente,
deren axiales Endstück
näher an
der Umfangslinie (1) des Masseelements liegt, verbunden ist.
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Bei
dieser Anordnung verläuft
jedes elastische Folienelement zwischen einem Paar von benachbarten
elastischen Verbindungselementen, die in der axialen Richtung an
entgegengesetzten Seiten voneinander entfernt angeordnet sind, wobei
die Umfangslinie (1) zwischen ihnen verläuft. Jedes
elastische Folienelement kann somit wirksam eine gewünschte Umfangslänge innerhalb
des begrenzten Raums zwischen dem zylindrischen Befestigungselement
und dem Masseelement aufweisen. Dies macht es möglich, den Freiheitsgrad zum
Einstellen der Federkonstante in der Drehrichtung des dynamischen
Dämpfers
zu verstärken,
während
der dynamische Dämpfer
eine kompakte Größe erhält. Zusätzlich sind
die beiden entgegengesetzten Enden eines jeden elastischen Folienelements
mit den entsprechenden elastischen Verbindungselementen zudem an
ihren axialen Endstücken,
die in der Nähe
der Umfangslinie (1) liegen, verbunden, wodurch dem vorgebeugt
wird, dass jedes elastische Folienelement ein übermäßiges Volumen einnimmt, während die
Konzentration der Belastung aufgrund einer Drehungsverschiebung
minimiert wird. Der vorliegende dynamische Dämpfer ist somit in der Lage
eine hervorragende Beständigkeit
aufzuweisen.
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Eine
vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt einen zylindrischen dynamischen Dämpfer gemäß einer
der ersten bis dritten Ausführungsform
bereit, worin die elastischen Folienelemente, während sie sich über den
Umfang erstrecken, gerade verlaufen.
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Bei
dieser Anordnung können
die elastischen Folienelemente einfach konstruiert sein und es leicht
machen, das elastische Folienelement, einschließlich einer Form, zu bilden.
Eine Veränderung in
dem Federverhalten der elastischen Folienelemente in der umlaufenden
Richtung wird unterbunden und eine Verformung oder Konzentration
der Belastung in dem lokalen Bereich wird abgeschwächt. Der
zylindrische dynamische Dämpfer
der vorliegenden Erfindung ist somit in der Lage, einen stabilen Dämpfungseffekt
zu zeigen und die Beständigkeit weiter
zu erhöhen.
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Eine
fünfte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt einen zylindrischen dynamischen Dämpfer gemäß einer
der ersten bis vierten Ausführungsform
bereit, worin ein Paar der elastischen Verbindungselemente, die
sich umlaufend auf jeder Seite eines der elastischen Verbindungselemente
befinden, an der gleichen Position in der axialen Richtung des Masseelements
bereitgestellt wird.
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Diese
Anordnung ist wirksam, um eine lokale Konzentration der Belastung
oder eine Verformung in jedem elastischen Verbindungselement, das
zwischen den benachbarten der elastischen Verbindungselemente in
der umlaufenden Richtung angeordnet ist, und denjenigen in jedem
elastischen Folienelement, die zwischen den benachbarten elastischen
Verbindungselementen angeordnet sind, zu verringern, was zu einer
weiter erhöhten
Beständigkeit
des dynamischen Dämpfers
führt.
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Eine
sechste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt einen zylindrischen dynamischen
Dämpfer
gemäß einer
der ersten bis fünften Ausführungsform
bereit, worin jedes der elastischen Folienelemente entlang einer
im rechten Winkel zu einer Mittelachse des dynamischen Dämpfers stehenden
Linie verläuft.
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Bei
dieser Anordnung ist das Breitenmaß jedes elastischen Folienelements
im Allgemeinen dasselbe wie der entfernt angeordnete Abstand zwischen
dem zylindrischen Befestigungselement und dem Masseelement in der
achsensenkrechten Richtung, wodurch das Volumen des elastischen
Folienelements relativ klein ist. Der dynamische Dämpfer zeigt
somit eine relativ kleine Federkonstante bei einer elastischen Verformung
in der Drehrichtung und eine Konzentration der Belastung wird somit
wirksam eingeschränkt.
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Eine
siebte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt einen zylindrischen dynamischen Dämpfer gemäß einer
der ersten bis sechsten Ausführungsform
bereit, worin jedes der elastischen Folienelemente ein Dickenmaß in einem
Bereich von 0,3 bis 2,0 mm aufweist.
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Bei
dieser Anordnung ist der zylindrische dynamische Dämpfer in
der Lage, die gewünschte
Beständigkeit
und ein stabiles Dämpfungsvermögen zu zeigen.
Wenn das Dickenmaß des
elastischen Folienelements nämlich
kleiner als 0,3 mm ist, besitzt das elastische Folienelement keine
ausreichende Beständigkeit.
Wenn das Dickenmaß der
Folie größer als
2,0 mm ist, kann das elastische Folienelement eine übermäßige Steifigkeit
zeigen, die ausreicht, die Federkonstante in dem sekundären Schwingungssystem
in hohem Maß zu
beeinträchtigen.
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Eine
achte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt einen zylindrischen dynamischen Dämpfer gemäß einer
der ersten bis siebten Ausführungsform
bereit, worin die Vielzahl der elastischen Folienelemente erste
elastische Folienelemente und zweite elastische Folienelemente einschließt, die
in entgegengesetzten Richtungen hinsichtlich der Umfangslinie (1)
des Masseelements geneigt sind und abwechselnd in der umlaufenden
Richtung angeordnet sind.
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Bei
dieser Anordnung wird eine lokale Konzentration der Verformung infolge
Belastung oder Verformung des elastischen Folienelements oder der elastischen
Folienelemente minimiert, so dass der zylindrische dynamische Dämpfer in
der Lage ist eine weiter erhöhte
Beständigkeit
zu erhalten.
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Eine
neunte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt einen zylindrischen dynamischen Dämpfer gemäß einer
der ersten bis achten Ausführungsform
bereit, worin das zylindrische Befestigungselement angepasst ist,
um von außen auf
dem stabförmigen
Schwingungselement pressgepasst und gesichert zu werden und das
zylindrische Befestigungselement eine Befestigungstoleranz besitzt, die
in einem Bereich von 5 bis 30 % gehalten wird.
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Bei
dieser Anordnung ist der zylindrische dynamische Dämpfer in
der Lage eine gewünschte
Beständigkeit
und ein stabiles Dämpfungsvermögen zeigen.
Wenn die Befestigungstoleranz nämlich
weniger als 5 % beträgt,
kann das zylindrische Befestigungselement nach Zuführung einer
relativ großen Belastung
relativ zu dem stabförmigen
Schwingungselement möglicherweise
leicht verschoben werden, was in einer geringeren Stabilität in der
Stärke
der Befestigung des zylindrischen Befestigungselements relativ zu
dem stabförmigen
Schwingungselement resultiert und in einem daraus resultierenden
instabilen Dämpfungseffekt.
Wenn die Befestigungstoleranz andererseits mehr als 30 % beträgt, kann
es schwierig sein, den dynamischen Dämpfer auf dem stabförmigen Schwingungselement
zu befestigen und eine ausreichende Beständigkeit in dem zylindrischen
Befestigungselement zu gewährleisten.
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Eine
zehnte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt einen zylindrischen dynamischen Dämpfer gemäß einer
der ersten bis neunten Ausführungsform
bereit, worin die Vielzahl von elastischen Verbindungselementen
erste elastische Verbindungselemente einschließt, die an einer axialen Seite
der Umfangslinie (1) des Masseelements liegen, und zweite
elastische Verbindungselemente, die an der anderen axialen Seite
der Umfangslinie (1) liegen, worin die ersten und zweiten
elastischen Verbindungselemente abwechselnd in umlaufender Richtung
angeordnet sind.
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Bei
dieser Anordnung ist eine Vielzahl von elastischen Verbindungselementen
weitgehend in einem guten Gleichgewicht in den axialen und den umlaufenden
Richtungen des dynamischen Dämpfers angeordnet.
Der dynamische Dämpfer
ist somit in der Lage eine hervorragende Unterstützung der Federsteifigkeit
in der veranschlagten Richtung wirksam zu zeigen.
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Eine
elfte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt einen zylindrischen dynamischen Dämpfer gemäß einer
der ersten bis fünften
und siebten bis zehnten Ausführungsform
bereit, worin ein längs
verlaufender Querschnitt von jedem der elastischen Folienelemente
hinsichtlich der achsensenkrechten Richtung des dynamischen Dämpfers geneigt
ist.
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Bei
diesem Aufbau wird das elastische Folienelement nach Zuführung von
Schwingung in der achsensenkrechten Richtung leicht einer Verformung unterliegen
und weniger wahrscheinlich einer Druck- oder Zugverformung, wodurch
die Wirkung einer Druck- oder Zugverformung des elastischen Folienelements
auf die Federkonstante des sekundären Schwingungssystems minimiert
wird. Zusätzlich
ist bei dieser Anordnung das Breitenmaß jedes elastischen Folienelements,
das zwischen dem zylindrischen Befestigungselement und dem Massenelement
angeordnet ist, größer als
der radiale Abstand zwischen dem zylindrischen Befestigungselement und
dem Masseelement, wodurch das Volumen der elastischen Folienelemente
erhöht
wird. Der dynamische Dämpfer
ist somit in der Lage, infolge des größeren Volumens der elastischen
Folienelemente eine hohe Federkonstante in der Drehrichtung und
in der veranschlagten Richtung zu zeigen. Anders ausgedrückt, ist
es durch Einstellen oder Anordnen des oben genanten Neigungswinkels
der elastischen Folienelemente hinsichtlich der Umfangslinie des
Masseelements und des Neigungswinkels der elastischen Folienelemente
hinsichtlich der achsensenkrechten Richtung des dynamischen Dämpfers bei dieser
Ausführungsform
in Kombination möglich,
den Freiheitsgrad zum Einstellen der Wirkung der Schwingungsdämpfung in
der Drehrichtung und in der veranschlagten Richtung des dynamischen Dämpfers weiter
zu erhöhen.
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Eine
zwölfte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt einen zylindrischen dynamischen Dämpfer gemäß einer
der ersten, dritten, vierten, sechsten bis neunten und elften Ausführungsform bereit,
worin die elastischen Verbindungselemente an der gleichen axialen
Position auf der Umfangslinie (1) in regelmäßigen Abständen in
der umlaufenden Richtung liegen, während sie mit der gleichen
Länge auf
beiden axialen Seiten der Umfangslinie (1) in die axiale
Richtung verlaufen, und worin wenigstens eines der elastischen Folienelemente
der elastischen Folienelemente hinsichtlich der Umfangslinie (1)
geneigt ist, so dass ein umlaufendes Ende des elastischen Folienelements
mit einer ersten axialen Seite eines der benachbarten elastischen
Verbindungselemente verbunden ist und ein anderes umlaufendes Ende
des elastischen Folienelements mit einer zweiten axialen Seite eines
anderen der benachbarten elastischen Verbindungselemente verbunden
ist.
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Bei
dieser Anordnung ist es möglich,
dass die elastischen Verbindungselemente ein stabiles Federverhalten
zeigen und ein hohes Verhältnis
des Breitenmaßes
eines jeden elastischen Verbindungselements, wie es in der axialen
Richtung gemessen wird, zu dem Breitenmaß jedes elastischen Folienelements,
wie es in der axialen Richtung gemessen wird, einzustellen. Die
elastischen Folienelemente leiden zusätzlich weniger wahrscheinlich
an einer lokalen Konzentration einer Belastung oder Verformung.
Der dynamische Dämpfer
ist somit in der Lage, den gewünschten
Dämpfungseffekt
und eine stabile Beständigkeit
zu zeigen.
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Eine
dreizehnte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung stellt einen zylindrischen dynamischen
Dämpfer
gemäß einer
der ersten bis zwölften Ausführungsform
bereit, worin jedes der elastischen Verbindungselemente eine axiale
Dicke besitzt, die das 2- bis 14-fache einer axialen Dicke von jedem
der elastischen Folienelemente beträgt.
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Wenn
nämlich
jedes der elastischen Verbindungselemente eine Dicke besitzt, die
kleiner als das 2-fache der Dicke eines jeden der elastischen Verbindungselemente
ist, kann der zylindrische dynamische Dämpfer keine ausreichende Steifigkeit
hinsichtlich der Belastung in der veranschlagten Richtung zeigen.
Wenn jedes der elastischen Verbindungselemente ferner eine Dicke
besitzt, die größer als
das 14-fache der Dicke eines jeden der elastischen Verbindungselemente
ist, wird der zylindrische dynamische Dämpfer wahrscheinlich eine übermäßig hohe
Steifigkeit in den achsensenkrechten und den umlaufenden Richtungen
zeigen, so dass die gewünschte
Einstellung des Federverhaltens desselben in diesen achsensenkrechten
und umlaufenden Richtun gen nicht erreicht wird. Gemäß dieser
Ausführungsform
weist der zylindrische dynamische Dämpfer keines der oben genannten
Probleme auf. Das elastische Verbindungselement besitzt vorzugsweise
eine axiale Dicke, die das 4- bis 10-fache der Dicke des elastischen
Folienelements beträgt.
Es sollte beachtet werden, dass die axiale Dicke eines jeden der
elastischen Verbindungselemente die Dicke des elastischen Verbindungselements
ist, wie sie in axialer Richtung des dynamischen Dämpfers gemessen
wird, während
die axiale Dicke eines jeden der elastischen Folienelemente die
Dicke des elastischen Folienelements ist, wie sie in axialer Richtung des
dynamischen Dämpfers
gemessen wird.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Die
oben genannten und/oder andere Ziele, Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren
offensichtlich, in denen die Bezugszeichen gleiche Bestandteile
bezeichnen und worin:
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1 eine
Draufsicht auf einen zylindrischen dynamischen Dämpfer mit einem Aufbau gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist;
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2 eine
Querschnittsansicht des dynamischen Dämpfers aus 1 entlang
der Linie 2-2 der 1 ist;
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3 eine
Querschnittsansicht des dynamischen Dämpfers aus 1 entlang
der Linie 3-3 der 1 ist;
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4 eine
schematische Seitenansicht ist, die geeignet ist das Verständnis eines
grundlegenden Teils des dynamischen Dämpfers aus 1 zu erleichtern;
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5 eine
schematische perspektivische Ansicht ist, die geeignet ist das Verständnis eines grundlegenden
Teils des dynamischen Dämpfers
aus 1 zu erleichtern;
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6 eine
vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts des dynamischen Dämpfers aus 1 ist, die
in einer umlaufenden Richtung ausgedehnt wurde;
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7 eine
Ansicht eines Abschnitts in einem vertikal verlaufenden Querschnitt
eines zylindrischen dynamischen Dämpfers mit einem Aufbau gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung ist; und
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8 eine
vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts eines zylindrischen dynamischen Dämpfers mit
einem Aufbau gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist, die in einer umlaufenden Richtung ausgedehnt
wurde.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 3 wird zuerst
ein zylindrischer dynamischer Dämpfer 10,
der gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung konstruiert wurde, gezeigt. Der dynamische Dämpfer 10 weist
einen Aufbau auf, worin ein elastisches Befestigungselement 12,
das als ein zylindrisches Befestigungselement dient, und ein metallisches
Masseelement 14 mit Hilfe einer Vielzahl von elastischen
Trägerelementen 16a, 16b,
die als elastische Verbindungselemente dienen, elastisch miteinander
verbunden sind. Der dynamische Dämpfer 10 ist über das
elastische Befestigungselement 12, das von außen an einer
Antriebswelle (nicht gezeigt) befestigt ist, sicher an der Antriebswelle
befestigt, die als ein in Schwingung versetztes Stabelement dient.
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Ausführlich beschrieben,
weist das elastische Befestigungselement 12 eine zylindrische
Form auf und wird aus natürlichem
Gummi, verschiedenen Arten von synthetischem Gummimaterialien, die
ausgewählt
sind aus solchen des Acryltyps, des Butyltyps, des Styroltyps, oder
einem Verbundmaterial derselben, gebildet. Das elastische Befestigungselement 12 weist
eine Abmessung des Innendurchmessers auf, die etwas kleiner als
die Abmessung des Außendurchmessers
der Antriebswelle ist, wodurch eine ausreichende Toleranz der Presspassung
gewährleistet
ist. Das Masseelement 14 ist diametral nach außen an dem
elastischen Befestigungselement 12 befestigt.
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Das
Masseelement 14 besitzt eine zylindrische Form mit großem Durchmesser
und ist aus einem metallischen Material, wie beispielsweise Eisen, gebildet.
Das Masseelement 14 ist diametral außen mit einem gegebenen diametrischen
Abstand da zwischen an dem elastischen Befestigungselement 12 angebracht.
Die Mittelachsen des Masseelements 14 und des elastischen
Befestigungselements 12 sind auf der gleichen Linie angeordnet,
und zwar sind das Masseelement 14 und das elastische Befestigungselement 12 in
konzentrischer Weise angeordnet. Das Masseelement 14 und
das elastische Befestigungselement 12 weisen ungefähr die gleiche
axiale Abmessung auf, so dass die entgegengesetzten axialen Enden
des einen Elements mit denjenigen des anderen Elements in axialer
Richtung angeordnet sind. Die Vielzahl von elastischen Trägerelementen 16a, 16b ist
innerhalb des diametrischen Abstands zwischen dem elastischen Befestigungselement 12 und
dem Masseelement 14 angeordnet.
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Jedes
der elastischen Trägerelemente 16a, 16b wird
integral mit dem elastischen Befestigungselement 12 gebildet
und besitzt eine säulenförmige Form,
die sich radial nach außen
in einer achsensenkrechten Richtung von dem Mittelteil des elastischen
Befestigungselements 12 in der axialen Richtung ausdehnt.
In der vorliegenden Ausführungsform werden
insgesamt sechs elastische gegenseitig voneinander unabhängige, Trägerelemente 16a, 16b zwischen
dem elastischen Befestigungselement 12 und dem Masseelement 14 bereitgestellt,
die in umlaufender Richtung in regelmäßigen Abständen voneinander entfernt angeordnet
sind. Bei den elastischen Trägerelementen 16a, 16b sind
deren radial nach außen
liegenden distalen Endteile (Flächen) mittels
Vulkanisation an eine innere Umfangsfläche eines axialen Mittelteils
des Masseelements 14 gebunden. Das elastische Befestigungselement 12 und das
Masseelement 14 werden daher über die sechs elastischen Trägerelemente 16a, 16b miteinander verbunden.
Eine dünne
Ummantelungsschicht aus Gummi 18, die integral mit den
elastischen Trägerelementen 16a, 16b gebildet
ist, bedeckt die gesamte äußere Umfangsfläche des
Masseelements 14.
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Insbesondere
in dieser Ausführungsform wird
eine Hälfte
der sechs elastischen Trägerelemente 16a, 16b auf
jeder der beiden Ebenen, die sich in der achsensenkrechter Richtung
in ein axiales Mittelteil des dynamischen Dämpfers 10 erstrecken,
bereitgestellt. Anders ausgedrückt
und unter Bezugnahme auf eine Umfangslinie 1, die sich
umlaufend auf einer Ebene erstreckt, die sich in achsensenkrechter
Richtung in ein axiales Mittelteil des elastischen Befestigungselements 12 erstreckt
(einer Linie, die vertikal in den Querschnittsansichten in den 2 und 3 verläuft), werden
drei elastische Trägerelemente 16a an
einer axialen Seite (der linken Seite in 2) der Umfangslinie 1 bereitgestellt, während drei
elastische Trägerelemente 16b auf
der anderen axialen Seite (der rechten Seite in 2) der
Umfangslinie 1 bereitgestellt werden. Die elastischen Trägerelemente 16a und
die elastischen Trägerelemente 16b sind
daher in alternierender Weise in der umlaufenden Richtung des dynamischen Dämpfers 10 angeordnet.
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Bei
der Anordnung, wie sie in den 4 und 5 gezeigt
ist, werden die umlaufend benachbarten der elastischen Trägerelemente 16a, 16b an
verschiedenen Positionen in axialer Richtung voneinander entfernt
bereitgestellt. Darüber
hinaus wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Paar von den elastischen
Trägerelementen 16a (16b), 16a (16b), die
umlaufend auf jeder Seite eines elastischen Trägerelements 16b (16a)
angeordnet sind, an der gleichen Position in axialer Richtung bereitgestellt.
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Dünne Gummifolien 20a, 20b,
die als elastische Folienelemente dienen, werden umlaufend zwischen
den benachbarten der elastischen Trägerelemente 16a, 16b bereitgestellt.
Jede der dünnen Gummifolien 20a, 20b weist
eine ebene Oberfläche und
die Form einer dünnen
Folie auf. Die dünnen Gummifolien 20a, 20b werden
integral mit dem elastischen Befestigungselement 12 und
den elastischen Trägerelementen 16a, 16b gebildet,
wodurch sich so verlaufen, dass sie die axialen Mittelteile der
Bereiche, die von dem elastischen Befestigungselement 12,
dem Masseelement 14 und den elastischen Trägerelementen 16a, 16b umgeben
sind, abschließen.
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Der
vertikale Querschnitt von jeder der dünnen Gummifolien weist die
Form einer flachen Platte auf, die annähernd parallel zu der achsensenkrechten
Richtung (der vertikalen Richtung in 3) des dynamischen
Dämpfers 10 verläuft, während die Richtung
der Dicke des vertikalen Querschnitts einer jeden der dünnen Gummifolien 20a, 20b annähernd parallel
zu der axialen Richtung (seitlich in 3) des dynamischen
Dämpfers 10 verläuft. Kurz
gesagt weist jede der dünnen
Gummifolien 20a, 20b gemäß dieser Ausführungsform
eine Form auf, die nicht in axialer Richtung geneigt ist. Das heißt, dass
jeder Teil von jeder der dünnen
Gummifolien 20a, 20b eine Form besitzt, die sich
entlang einer zu einer Mittelachse des dynamischen Dämpfers 10 senkrecht
stehenden Linie von dem elastischen Befestigungselement 12 zu
dem Masseelement 14 erstreckt.
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Das
Dickenmaß jeder
der dünnen
Gummifolien 20a, 20b liegt vorzugsweise in einem
Bereich von 0,3 bis 2,0 mm, stärker
bevorzugt in einem Bereich von 0,6 bis 1,3 mm. Wenn das Dickenmaß jeder der
dünnen
Gummifolien 20a, 20b zu klein ist, kann dies zu
einer Verschlechterung der Beständigkeit
der dünnen
Gummifolien 20a, 20b führen. Wenn das Dickenmaß jeder
der dünnen
Gummifolien 20a, 20b andererseits zu groß ist, kann
die Steifigkeit der dünnen
Gummifolien 20a, 20b größer werden als notwendig, was
in der Wahrscheinlichkeit von ungünstigen Wirkungen auf die Federkonstanten
des sekundären
Schwingungssystems resultiert. In dieser Ausführungsform ist das Dickenmaß jeder
der dünnen Gummifolien 20a, 20b im
Wesentlichen immer unverändert.
Jede der dünnen
Gummifolien 20a, 20b kann alternativ dennoch ein
Dickenmaß aufweisen,
das beispielsweise stufenweise oder schrittweise, lokal oder insgesamt
variiert.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
beträgt die
Dicke T des elastischen Trägerelements 16a/16b, wie
sie in axialer Richtung des dynamischen Dämpfers 10 gemessen
wurde, das 2- bis 14-fache der Dicke t der dünnen Gummifolie 20a/20b,
wie sie in der axialen Richtung des dynamischen Dämpfers 10 gemessen
wurde, und stärker
bevorzugt das 4- bis 10-fache (siehe 6).
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Jedes
der elastischen Trägerelemente 16a, 16b und
der dünnen
Gummifolien 20a, 20b weist dicke Anteile 22 auf,
die integral mit deren Endstücken gebildet
werden, die mit der äußeren Umfangsfläche des
elastischen Befestigungselements 12 oder der inneren Umfangsfläche des
Masseelements 14 (der dünnen
Ummantelungsschicht aus Gummi 18) verbunden sind. Jeder
dicke Anteil 22 weist eine Abmessung des Außendurchmessers
auf, die schrittweise zu deren mit dem elastischen Befesti gungselement 12 oder
dem Masseelement 14 verbundenen Endstück größer wird. Bei dieser Anordnung
wird die auf die Endstücke
wirkende Belastung verteilt und die Konzentration der Belastung
kann wirksam reduziert werden.
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Wie
in 6 gezeigt ist, weist jede der dünnen Gummifolien 20a, 20b die
Form einer flachen Platte auf, die, während sie sich über den
Umfang erstreckt, gerade verlaufen. Das bedeutet, dass die dünnen Gummifolien 20a, 20b in
Form einer dünnen Platte
gerade zwischen benachbarten elastischen Trägerelementen 16a, 16b verlaufen,
wenn das elastische Befestigungselement 12 entlang einer
Achsenlinie auf dem äußeren Umfang
desselben geschnitten ist und die beiden umlaufenden Endflächen so
in einem Abstand voneinander entfernt angeordnet sind, dass das
elastische Befestigungselement 12 die Form einer flachen
Platte besitzt. Ein umlaufendes Ende jeder der dünnen Gummifolien 20a, 20b ist
integral mit einem axialen Endstück
eines jeden elastischen Trägerelements 16a,
nämlich
dem Endstück
auf der Seite der Umfangslinie 1, die sich in das axiale
Mittelteil des elastischen Befestigungselements 12 und
des Masseelements 14 erstreckt, verbunden. Das andere umlaufende
Ende jeder der dünnen
Gummifolien 20a, 20b ist andererseits integral mit
einem axialen Endstück
eines jeden elastischen Trägerelements 16b,
nämlich
dem Endstück
an der Seite der Umfangslinie 1 verbunden.
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Bei
dieser Anordnung ist jede der dünnen Gummifolien 20a, 20b in
einem vorgegebenen Winkel, bezogen auf die Umfangslinie 1 des
elastischen Befestigungselements 12 und des Masseelements 14,
geneigt. In dieser Ausführungsform
ist jede der dünnen
Gummifolien 20a, 20b in einem Winkel α bezogen
auf die Umfangslinie 1 geneigt, wenn sie in der umlaufenden
Richtung verläuft.
Der Neigungswinkel α kann
jedoch in geeigneter Weise in Abhängigkeit von den erforderlichen
Federeigenschaften und der leichten Herstellung der dünnen Gummifolien 20a, 20b modifiziert
sein und ist in keiner besonderen Weise beschränkt.
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Unter
Bezugnahme auf das Paar der elastischen Trägerelemente 16b (16a), 16b (16a),
die axial an einer Seite des dynamischen Dämpfers 10 und umlaufend auf
jeder Seite eines elastischen Trägerelements 16a (16b),
das axial auf der anderen Seite des dynamischen Dämpfers 10 liegt,
liegen, wird ein Neigungswinkel α der
dünnen
Gummifolien 20a, 20b noch genauer beschrieben.
Eine dünne
Gummifolie 20a, die zwischen dem einen elastischen Trägerelement 16a und
einem der Paare der elastischen Trägerelemente 16b umlaufend
auf einer Seite bereitgestellt wird, ist mit dem Winkel α von dem
einen elastischen Trägerelement 16a zu
dem einen der Paare der elastischen Trägerelemente 16b geneigt.
Andererseits ist eine dünne
Gummifolie 20b, die zwischen dem einen elastischen Trägerelement 16a und
dem anderen des Paares der elastischen Trägerelemente 16b auf
der umlaufend anderen Seite bereitgestellt wird, in einem Winkel
-α von dem
einen elastischen Trägerelement 16a zu
dem anderen des Paars der elastischen Trägerelemente 16b geneigt.
Bei dieser Anordnung wird die gleiche Anzahl der dünnen Gummifolien 20a und
der dünnen
Gummifolien 20b (in dieser Ausführungsform jeweils drei), die
bezogen auf die Umfangslinie 1 in entgegengesetzten Richtungen
zueinander geneigt sind, bereitgestellt und in alternierender Weise
in der umlaufenden Richtung angeordnet. Insbesondere bei dieser
Ausführungsform
sind die dünnen
Gummifolien 20a und die dünnen Gummifolien 20b miteinander
in ihrer Form und Abmessung identisch. Zudem sind die Maße (absolute
Werte) der Neigungswinkel α der
dünnen
Gummifolien 20a und der dünnen Gummifolien 20b gleich.
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Der
dynamische Dämpfer 10,
der wie oben beschrieben ist konstruiert wurde, wird mit Hilfe des elastischen
Befestigungselements 12, das von außen pressgepasst und auf der
Antriebswelle (nicht gezeigt) gesichert wird, in einem Kraftfahrzeug
eingebaut. Insbesondere in dieser Ausführungsform besitzt das elastische
Befestigungselement 12 eine Abmessung des Innendurchmessers,
der im Vergleich zur Abmessung des Außendurchmessers der Antriebswelle
zum Presspassen klein genug ist. Wenn der dynamische Dämpfer 10 an
der Antriebswelle befestigt wird, wird daher mit Hilfe der Presspassung und
ohne spezielle Elemente, wie beispielsweise Befestigungsbänder, ein
stabil eingebauter Zustand erreicht.
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Die
Befestigungstoleranz (Toleranz der Presspassung) des elastischen
Befestigungselements 12 liegt vorzugsweise in einem Bereich
von 5 bis 30 % und stärker bevorzugt
in einem Bereich von 15 bis 25 %. Unter Bezugnahme darauf kann die
Befestigungstoleranz mit der folgenden Gleichung dargestellt werden,
in der „B" die Abmessung des
Innendurchmessers des elastischen Befestigungselements 12 vor der
Presspassung und „A" die Abmessung des
Außendurchmessers
der Antriebswelle ist, die der Abmessung des Innendurchmessers des
elastischen Befestigungselements 12 nach der Presspassung entspricht: Befestigungstoleranz = ((A – B)/A) × 100 (%)
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Wenn
die Befestigungstoleranz zu klein ist, ist es wahrscheinlich schwierig,
einen stabilen Einbau des dynamischen Dämpfers 10 zu erreichen. Wenn
die Befestigungstoleranz zu groß ist,
kann dies andererseits eine übermäßige elastische
Verformung des elastischen Befestigungselements 12 aufgrund der
Presspassung bewirken und dadurch zu einem schwierigen Herstellungsprozess
oder einer Verschlechterung der Beständigkeit des dynamischen Dämpfers 10 führen.
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Wenn
der dynamische Dämpfer 10,
wie oben beschrieben, eingebaut ist, bilden das Masseelement 14 und
die elastischen Trägerelemente 16a, 16b ein, hinsichtlich
einem aus der Antriebswelle bestehenden, primären Schwingungssystem, sekundäres Schwingungssystem,
das aus einem Masse-Federsystem besteht. Der dynamische Dämpfer 10 kann eine
durch die sich entwickelnde Kraft des Masseelements 14 gezeigte
Schwingungsdämpfungswirkung erreichen,
indem die Resonanzfrequenz des sekundären Schwingungssystems auf
die Resonanzfrequenz des primären
Schwingungssystems eingestellt wird.
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Bei
Zuführung
von Schwingung in der achsensenkrechten Richtung zwischen den sich
gegenüber
liegenden Flächen
des Masseelements 14 und dem elastischen Befestigungselement 12 werden
die zwischen diesen angeordneten elastischen Trägerelemente 16a, 16b und
die dünnen
Gummifolien 20a, 20b einer Druck- oder Zugverformung
unterworfen.
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Insbesondere
in dieser Ausführungsform
ist jede der dünnen
Gummifolien 20a, 20b, bezogen auf die Umfangslinie 1 des
elastischen Befestigungselements 12 und des Masseelements 14,
in dem Winkel α geneigt.
Durch geeignetes Modifizieren des Neigungswinkels α ist es möglich, das
Federverhalten des dynamischen Dämpfers 10 nach
einer Verschiebung des Masseelements 14 in einer (umlaufenden) Drehrichtung
anzupassen. Das heißt,
dass, obwohl sowohl die elastischen Trägerelemente 16a, 16b und die
dünnen
Gummifolien 20a, 20b zu dem Federverhalten des
dynamischen Dämpfers 10 beitragen,
die elastischen Trägerelemente 16a, 16b,
selbst wenn deren Achsenpositionen geändert werden, nicht das Ausmaß des Beitrags
verändern
und weiter einer reinen Verformung infolge von Scherbeanspruchung unterworfen
werden. Andererseits verändert
sich, hinsichtlich der dünnen
Gummifolien 20a, 20b, das Gesamtvolumen in Abhängigkeit
von dem Maß des Neigungswinkels α.
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Unter
der Bedingung, dass die Bauteilabmessungen (Höhe, Dicke und so weiter) der
dünnen Gummifolien 20a, 20b gleich
sind, wenn der Neigungswinkel der dünnen Gummifolien 20a, 20b bezogen
auf die Umfangslinie 1 minimal ist, nämlich wenn der Neigungswinkel α 0 ist, wird
die Umfangslänge
aller dünnen
Gummifolien 20a, 20b minimiert. Nach einer Drehungsverschiebung
des Masseelements 14 werden die dünnen Gummifolien 20a, 20b gleichmäßig über den
gesamten Umfang des Masseelements durch Zug verformt. Wenn die gesamte Umfangslänge der
dünnen
Gummifolien 20a, 20b minimiert ist, wird das Gesamtvolumen
der dünnen Gummifolien 20a, 20b entsprechend
minimiert. Als Folge davon ist, wenn der Neigungswinkel α 0 ist, die Scherfederkonstante
in umlaufender Richtung der dünnen
Gummifolien 20a, 20b, d.h. die Drehfederkonstante
derselben, minimiert. Wenn andererseits der Neigungswinkel α groß wird,
werden die gesamte umlaufende Länge
und das Gesamtvolumen der dünnen
Gummifolien 20a, 20b groß. Infolgedessen wird die Scherfederkonstante
in der umlaufenden Richtung der dünnen Gummifolien 20a, 20b,
d.h. die Drehfederkonstante derselben, groß.
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Insbesondere
ist das umlaufende entgegengesetzte Ende von jeder der dünnen Gummifolien 20a, 20b integral
mit den benachbarten der elastischen Trägerele mente 16a, 16b verbunden.
Die dünnen
Gummifolien 20a, 20b, einschließlich der
elastischen Trägerelemente 16a, 16b als
Gesamtheit, weisen im Wesentlichen einen ringförmigen Aufbau auf, der sich
umlaufend kontinuierlich über
den gesamten Umfang erstreckt. Die dünnen Gummifolien 20a, 20b werden
entsprechend eine größere Federkonstante in
der (umlaufenden) Drehrichtung zeigen, wenn der Neigungswinkel α derselben
groß wird.
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Hinsichtlich
der Federeigenschaften in der achsensenkrechten Richtung leisten
die elastischen Trägerelemente 16a, 16b andererseits
ein großen Beitrag
und die dünnen
Gummifolien 20a, 20b einen außerordentlich kleinen. Infolgedessen
ist der dynamische Dämpfer 10 in
der Lage, wirksame Federeigenschaften in der achsensenkrechten Richtung
aufgrund der elastischen Trägerelemente 16a, 16b und trotz
des Neigungswinkels α der
dünnen
Gummifolien 20a, 20b, zu zeigen.
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Dementsprechend
besitzt der wie oben beschrieben konstruierte dynamische Dämpfer 10 einen
hohen Freiheitsgrad beim Einstellen der natürlichen Frequenz in jeweils
der achsensenkrechten Richtung und der Drehrichtung des sekundären Schwingungssystems,
das aus einem aus dem Masseelement 14, den elastischen
Trägerelementen 16a, 16b und
den dünnen
Gummifolien 20a, 20b bestehenden Masse-Federsystem
besteht, indem der Neigungswinkel α der dünnen Gummifolien 20a entsprechend
modifiziert wird. Es ist insbesondere möglich, das Verhältnis der
natürlichen
Frequenz in achsensenkrechrechter Richtung zu der natürlichen
Frequenz in der Drehrichtung des sekundären Schwingungssystems mit
einem hohen Freiheitsgrad mittels Modifizieren des Neigungswinkels α der dünnen Gummifolien 20a, 20b entsprechend
anzupassen. Infolgedessen kann der dynamische Dämpfer 10 eine wirksame
Wirkung der Schwingungsdämpfung
gegen beispielsweise alle Schwingungen, die in zusehends verschiedenen
Frequenzbändern
in der achsensenkrechten Richtung und in der Drehrichtung auftreten,
erreichen.
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Zusätzlich vergrößert die
Neigung jeder der dünnen
Gummifolien 20a, 20b hinsichtlich der Umfangslinie 1 die
Umfangslänge.
Insbesondere in dieser Ausfüh rungsform
wird ein Paar von elastischen Trägerelementen 16a, 16b,
die jeweils mit den umlaufend entgegengesetzten Enden einer der
dünnen Gummifolien 20a, 20b verbunden
sind, an axial voneinander verschiedenen Positionen gebildet, genauso
wie sie umlaufend mit einem großen
Abstand zueinander angeordnet sind. Mit dieser Anordnung ist es
möglich,
die größere Umfangslänge und
den größeren Neigungswinkel
von jeder der dünnen
Gummifolien 20a, 20b einzustellen. Die dünnen Gummifolien 20a, 20b können entsprechend
einen höheren Freiheitsgrad
beim Einstellen aufweisen, wodurch der dynamische Dämpfer 10 in
der Lage ist, eine Wirkung der Schwingungsdämpfung in vorteilhafter Weise
auf Basis des Resonanzverhaltens der dünnen Gummifolien 20a, 20b gegen
in der Drehrichtung zu dämpfender
Schwingung zu zeigen.
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Darüber hinaus
wird in dieser Ausführungsform
die Vielzahl der elastischen Trägerelemente 16a, 16b so
gebildet, dass sie von der Umfangslinie 1 entfernt axial
auf jeder Seite, die sich in das axiale Mittelteil des dynamischen
Dämpfers 10 erstreckt, angeordnet
sind und nicht nur in der umlaufenden Richtung, sondern auch in
der axialen Richtung verteilt sind. Bei dieser Anordnung sind die
elastischen Trägerelemente 16a, 16b in
der Lage, eine hervorragende Federsteifigkeit zum Unterstützen des
Masseelements 14 hinsichtlich der Belastung, die in der veranschlagten
Richtung angelegt wird, zu zeigen, ohne ihr Federverhalten in axialer
Richtung oder in achsensenkrechter Richtung in erheblicher Weise
zu verändern.
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Dementsprechend
verhindert der dynamische Dämpfer 10 gemäß dieser
Ausführungsform wirksam,
dass das Masseelement 14 mit der Schwingungsbewegung in
die veranschlagte Richtung hinsichtlich des elastischen Befestigungselements 12 verschoben
wird, wodurch mit Hilfe des sekundären Schwingungssystems, in
dem das Masseelement 14 das Masseelement bereitstellt,
eine wirksamere Wirkung der Schwingungsdämpfung erreicht wird. Darüber hinaus
ermöglicht
dieses wirksame Vorbeugen einer Schwingungsbewegung des Masseelements 14 eine
Verringerung der Belastung, die in den elastischen Trägerelementen 16a, 16b oder
in den dünnen
Gummifolien 20a, 20b aufgrund der Schwingungsbewegung
des Masseelements 14 hervorgerufen wird, wodurch die Beständigkeit
des dynamischen Dämpfers 10 verbessert
wird.
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Während die
vorliegende Erfindung ausführlich
in der vorliegend bevorzugten Ausführungsform, lediglich zu Veranschaulichungszwecken,
beschrieben wurde, versteht es sich, dass die Erfindung in keiner
Weise auf die ausführlichen
Ausführungen
der erläuterten
Ausführungsform
beschränkt
ist und auch in anderer Weise ausgeführt werden kann. Es versteht
sich ebenso, dass die vorliegende Erfindung mit verschiedenen Veränderungen,
Modifikationen und Verbesserungen ausgeführt werden kann, dem Fachmann
einfallen ohne dabei von der Intention und dem Umfang der Erfindung
abzuweichen.
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Beispielsweise
sind die Form, die Größe (Abmessung),
der Aufbau, die Anzahl, die Positionierung und andere Aspekte der
elastischen Trägerelemente 16a, 16b oder
der dünnen
Gummifolien 20a, 20b, nicht auf diejenigen beschränkt, die
hierin in Form von Beispielen gelehrt werden.
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Insbesondere
ist es, während
in der ersten, oben beschriebenen Ausführungsform die Vielzahl von
elastischen Trägerelementen 16a, 16b so
gebildet ist, dass diese untereinander die gleiche Größe und Form
besitzen und ebenso mit gleichen Abständen in der umlaufenden Richtung
angeordnet sind, auch möglich,
die elastischen Trägerelemente 16a, 16b mit
verschiedenen Formen oder Größen bereitzustellen
oder sie in unregelmäßigen Abständen anzuordnen,
wodurch die Steifigkeit der umlaufenden Richtung verändert wird.
Es wäre
ebenso möglich, eine ähnliche
Anordnung für
die dünnen
Gummifolien 20a, 20b anzunehmen. Diese Anordnung
ist wirksam, um eine hervorragende Schwingungsdämpfungswirkung in insbesondere
den Fällen,
wo beispielsweise die Richtung der zugeführten Hauptschwingungsbelastung
auf eine spezielle diametrale Richtung beschränkt ist, zu erreichen.
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Die
dünnen
Gummifolien 20a, 20b weisen auch nicht notwendiger
Weise die gleiche Form auf. Alternativ kann auch eine Kombination
von dünnen Gummifolien 20a, 20b mit
verschiedenen Dicken oder ebenen Formen eingesetzt werden. Des Weiteren
sind auch die Neigungswinkel α in
keinster Weise auf diejenigen beschränkt, die hier in der spezifischen
Offenbarung der ersten Ausführungsform
gelehrt werden. Noch weiter müssen
die Maße
der Neigungswinkel der Vielzahl der dünnen Gummifolien 20a, 20b auch
nicht gleich sein, sondern können
alternativ dazu voneinander verschieden sein. Zum Beispiel ist es
insbesondere möglich,
jeden Neigungswinkel der Vielzahl der dünnen Gummifolien 20a, 20b anzupassen
und dabei diejenigen Winkel in der umlaufenden Richtung zu variieren.
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In
der ersten, oben beschriebenen Ausführungsform beträgt die Anzahl
der elastischen Trägerelemente 16a, 16b und
der dünnen
Gummifolien 20a, 20b sechs, was eine gerade Zahl
ist, wodurch in vorteilhafter Weise eine Schrägstellung einer elastischen
Hauptachse der Feder des sekundären Schwingungssystem
vermieden wird. Die Anzahl der elastischen Trägerelemente 16a, 16b und
der dünnen
Gummifolien 20a, 20b ist jedoch nicht notwendigerweise
auf diejenigen in der erwähnten
Ausführungsform
beschränkt.
Die Anzahl der elastischen Trägerelemente 16a, 16b und
der dünnen
Gummifolien 20a, 20b kann alternativ dazu beispielsweise
vier oder fünf,
was eine ungerade Zahl ist, betragen.
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Ferner
sind, während
in der ersten Ausführungsform
sämtliche
der Vielzahl von dünnen
Gummifolien 20a, 20b hinsichtlich der Umfangslinie 1 geneigt
sind und die umlaufend benachbarten der dünnen Gummifolien 20a, 20b in
die entgegengesetzten Richtungen zueinander hinsichtlich der Umfangslinie 1 geneigt
sind, diese für
die Ausführung
der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich. Zum Beispiel kann wenigstens
eine der dünnen
Gummifolien 20a, 20b hinsichtlich der Umfangslinie 1 geneigt
sein und die anderen können
eine Form aufweisen, die sich in achsensenkrechter Richtung gerade
erstreckt. Alternativ dazu können
sämtliche
der dünnen
Gummifolien 20a, 20b in der gleichen Richtung
hinsichtlich der Umfangslinie 1 geneigt sein.
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In 7,
auf die im Folgenden Bezug genommen wird, ist ein zylindrischer
dynamischer Dämpfer 30 gezeigt,
der gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung konstruiert wurde. In der folgenden Erläuterung
werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, die in der erläuterten
Ausführungsform
zum Identifizieren struktu rell und funktionell entsprechender Bauteile
verwendet wurden verwendet, um dadurch das Verständnis der vorliegenden Ausführungsform
zu erleichtern.
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Insbesondere
kann, während
in der ersten Ausführungsform
der vertikale oder längs
verlaufende Querschnitt jeder der dünnen Gummifolien 20a, 20b hinsichtlich
der axialen Richtung des dynamischen Dämpfers 10 nicht geneigt
ist, der längs
verlaufende Querschnitt jeder der dünnen Gummifolien 20a', 20b' bezogen auf
die axiale Richtung, wie es in 7 gezeigt,
geneigt sein. Anders ausgedrückt, kann
jede der dünnen
Gummifolien 20a 20b hinsichtlich der Achsen des
elastischen Befestigungselements 12 und des Masseelements 14,
die parallel zu der Mittelachse des dynamischen Dämpfers verlaufen,
geneigt sein. Bei dieser Anordnung können, nach Zuführung von
Schwingungen in achsensenkrechter Richtung zwischen den gegenüber liegenden Flächen des
Masseelements 14 und des elastischen Befestigungselements 12,
die dünnen
Gummifolien 20a' und 20b', die dazwischen
angeordnet sind, leicht einer Scherverformung unterliegen. Somit
ist es möglich,
eine Verformung der dünnen
Gummifolien 20a', 20b' durch Druck
oder Zug wirksamer zu unterdrücken,
wodurch der dynamische Dämpfer 30 mit einer
geringeren Wahrscheinlichkeit an einer unerwünschten Wirkung auf die Federkonstanten
des sekundären
Schwingungssystems infolge der Verformung der dünnen Gummifolien 20a', 20b' durch Druck
oder Zug leidet. Daneben ist es sogar in dem Fall, wo die Neigung
der dünnen
Gummifolien 20a', 20b' hinsichtlich
der axialen Richtung eine Schrägstellung
der elastischen Hauptachse des Federelements hinsichtlich der achsensenkrechten
Richtung, d.h. der Richtung der Zuführung der Schwingung, verursacht,
und ebenso mit den dünnen
Gummifolien 20a', 20b' gemäß dieser
Ausführungsform,
die hinsichtlich der Umfangslinie 1 schräg gestellt
sind, möglich,
in vorteilhafter Weise eine Verschiebung mit der Schwingungsbewegung
des Masseelements 14 aufgrund der Schrägstellung der elastischen Hauptachse
zu vermeiden.
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Daneben
können
die dünnen
Gummifolien 20a', 20b' in einer anderen
Richtung anstelle von oder zusätzlich
zu der axialen Richtung, wie es oben beschrieben ist, geneigt sein.
Anders ausgedrückt
ist der Aufbau der dünnen
Gummifolien 20a', 20b' nicht in irgendeiner
Weise beschränkt,
solange der Schwingungsbewegung des Masse elements 14 stabil
auf der Basis der Neigung der dünnen
Gummifolien 20a', 20b' hinsichtlich
der Umfangslinie 1 vorgebeugt wird.
-
In
der ersten und der zweiten Ausführungsform
liegen die elastischen Trägerelemente 16a, 16b von
der Umfangslinie 1, die sich in das axiale Mittelteil des
Masseelements 14 erstreckt, so entfernt, dass die umlaufend
benachbarten der elastischen Verbindungselemente an axial entgegengesetzten Seiten
der Umfangslinie 1 angeordnet sind, während sie in umlaufender Richtung
abwechselnd angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung schließt eine
weitere, in 8 gezeigte Anordnung ein. Und
zwar liegen die elastischen Trägerelemente 16a, 16b an
der gleichen axialen Position auf der Umfangslinie 1 mit einem
vorher beschriebenen Abstand (mit einheitlichen Abständen in
dieser Anordnung) in der umlaufenden Richtung, während sie sich mit der gleichen Länge auf
beiden axialen Seiten der Umfangslinie 1 in die axiale
Richtung erstrecken. Bei dieser Anordnung ist jede der dünnen Gummifolien 20a, 20b hinsichtlich
der Umfangslinie 1 geneigt, so dass ein umlaufendes Ende
der dünnen
Gummifolie 20a/20b (untere Seite in 8)
mit einer ersten axialen Seite (linke oder rechte Seite in 8)
eines ersten elastischen Trägerelements 16a, 16b verbunden
ist und das andere umlaufende Ende der dünnen Gummifolie 20a/20b (obere
Seite in 8) mit einer zweiten axialen
Seite (linke oder rechte Seite in 8) von einem
anderen der benachbarten elastischen Trägerelemente 16a, 16b verbunden
ist. In der vorliegenden Ausführungsform
beträgt
die Dicke T des elastischen Trägerelements 16a/16b,
wie sie in der axialen Richtung des dynamischen Dämpfers 10 gemessen
wurde, das 2- bis 14- fache der Dicke t' der dünnen Gummifolie 20a/20b,
wie sie in der axialen Richtung des dynamischen Dämpfers 10 gemessen
wurde.
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Es
wäre ebenso
möglich,
wie beispielsweise in der
JP-A-2000-55130 offenbart,
dass ein axiales Ende des elastischen Befestigungselements
12 nach außen in axialer
Richtung verläuft
und ein Befestigungsband von außen
auf dem verlängerten
Stück so
befestigt ist, dass der dynamische Dämpfer
10,
30 mit
Hilfe der Befestigungskraft des Befestigungsbandes fester an der
Antriebswelle befestigt ist.
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Zusätzlich könnte bei
den vorhergehenden Ausführungsformen,
in denen die Erfindung so beschrieben ist, dass sie als Schwingungsdämpfungsvorrichtung
für eine
Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs angewendet werden kann, die Erfindung
für andere
Typen von dynamischen Dämpfern
zu Schwingungsdämpfung
für verschiedene
Arten von in Schwingung versetzte Stabelemente, wie beispielsweise
Hebelarme und Rohrleitungen als Durchlässe für Fluide zum Verwenden in Kraftfahrzeugen, oder
in verschiedenen Vorrichtungen, die keine Kraftfahrzeuge sind, anwendbar
sein.