DE102008000686B4

DE102008000686B4 - Rotary and axial vibration dampers for drives

Info

Publication number: DE102008000686B4
Application number: DE200810000686
Authority: DE
Inventors: Jürgen Kowalski; Dieter Schenke; Jörg Schmidt
Original assignee: PHYTRON ELEKTRONIK GmbH; PHYTRON-ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: PHYTRON ELEKTRONIK GmbH; PHYTRON-ELEKTRONIK GmbH
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2028-03-15
Also published as: DE102008000686A1

Abstract

Schwingungsdämpfer mit einer Mehrzahl von einzelnen Dämpfungsmassen (2), die innerhalb eines Dämpfergehäuses (1) auf mindestens einer Kreisbahn um eine Gehäuselängsachse im Abstand zueinander angeordnet und begrenzt bewegbar sind, derart, dass ein Zusammenstoßen der Dämpfungsmassen (2) verhindert wird, und die von einem Dämpfungsmedium (3) zumindest teilweise umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmedium (3) ein strukturviskoses Silikongel ist, dessen ursprüngliche Form nach dem Abklingen einer Schwingung wiedererlangt wird, und die Dämpfungsmassen (2) aus der Oberfläche des Dämpfungsmediums (3) vorragen.Vibration damper having a plurality of individual damping masses (2) which are arranged within a damper housing (1) on at least one circular path about a housing longitudinal axis at a distance from each other and limited movement, such that a collision of the damping masses (2) is prevented, and of a damping medium (3) are at least partially surrounded, characterized in that the damping medium (3) is a pseudoplastic silicone gel, the original shape is recovered after the decay of vibration, and the damping masses (2) protrude from the surface of the damping medium (3) ,

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer und insbesondere einen Rotations- und/oder Axial-Schwingungsdämpfer für Antriebe, beispielsweise Elektromotoren insbesondere Schrittmotoren, Verbrennungsmotoren etc. zur Unterdrückung von Dreh- und/oder Axialschwingungen, insbesondere Resonanzschwingungen.The present invention relates to a vibration damper and in particular a rotary and / or axial vibration damper for drives, such as electric motors, in particular stepper motors, internal combustion engines, etc. for the suppression of rotational and / or axial vibrations, in particular resonance vibrations.

Bei Elektromotoren beispielsweise Schrittmotoren als Antrieb entstehen durch die ständige Wiederholung von Schrittbewegungen entsprechend dem magnetischen Wechselfeld im stehenden Teil des Antriebs sowie durch die mechanischen sowie elektrisch-magnetischen Steifigkeiten Schwingungen (Winkelgeschwindigkeitsfluktuationen) unterschiedlicher Frequenz, Richtung und Amplitude. Diese Schwingungen betreffen sowohl den stehenden Teil (nachfolgend als Stator bezeichnet) des Antriebs wie auch den sich drehenden Teil (nachfolgend als Rotor bezeichnet). Der Stator und der Rotor stehen in der Regel über Lagereinheiten beispielsweise Wälz- oder Gleitlager in Wirkverbindung miteinander. Treffen nunmehr die vorstehend genannten Schwingungen mit einer bestimmten Frequenz auf ein Bauteil, so wird dieses zu einer Schwingung angeregt. Im Fall der Eigenresonanz wird diese Schwingungsenergie nahezu vollständig absorbiert und in Bewegung, Deformation (plastisch/elastisch) und Schall umgesetzt.In electric motors, for example, stepper motors as a drive caused by the constant repetition of stepping movements corresponding to the alternating magnetic field in the stationary part of the drive and by the mechanical and electrical-magnetic stiffness oscillations (angular velocity fluctuations) of different frequency, direction and amplitude. These vibrations affect both the stationary part (hereinafter referred to as the stator) of the drive as well as the rotating part (hereinafter referred to as rotor). The stator and the rotor are usually about bearing units such as rolling or sliding bearings in operative connection with each other. Now meet the above-mentioned vibrations with a certain frequency on a component, this is excited to a vibration. In the case of self-resonance, this vibration energy is almost completely absorbed and converted into motion, deformation (plastic / elastic) and sound.

Bei Eigenfrequenzdrehschwingungen in Motoren/Antrieben insbesondere Elektromotoren führt dieses vorstehend beschriebene Absorptionsverhalten dazu, dass der Rotor durch die Anregung des magnetischen Wechselfelds in eine Drehschwingung versetzt wird. Die eigentlich rotatorisch wirkenden Magnetimpulse der Spulen können in diesem Stadium nicht mehr vollständig (nur noch zu einem geringen Teil) zu einem nutzbaren Antriebsdrehmoment umgesetzt werden. Ein rapider Drehmomentverlust des Antriebs ist daher die unmittelbare Folge.In the case of natural frequency torsional vibrations in motors / drives, in particular electric motors, this absorption behavior described above leads to the rotor being set into torsional vibration by the excitation of the alternating magnetic field. The actually rotationally acting magnetic pulses of the coils can no longer be implemented completely (only to a small extent) at a usable drive torque at this stage. A rapid torque loss of the drive is therefore the immediate consequence.

Im Fall der Eigenresonanz kann es zudem vorkommen, dass der Rotor dem drehenden Wechselfeld im Stator nicht mehr homogen folgen kann. Der Lastwinkel wird überschritten und der Rotor fällt unkontrollierbar aus dem Drehfeld (er fällt außer Tritt). Derartige Schrittfehler können beispielsweise in Open-Loop-Anwendungen (ohne Rückkopplungssignale) zu Positionierungsfehlern führen.In the case of self-resonance, it can also happen that the rotor can no longer follow the rotating alternating field in the stator homogeneously. The load angle is exceeded and the rotor uncontrollably falls out of the rotating field (it is out of kilter). Such step errors can lead to positioning errors in open-loop applications (without feedback signals), for example.

Prinzipiell entwickeln sich Schwingungen immer nur dort, wo zu wenig Schwingungsenergie in schwingungsdämpfenden Medien vernichtet werden kann. Aus dem Stand der Technik ist es daher grundsätzlich bekannt, die Eigenresonanzen in Motoren/Antrieben mittels eines Feder-Dämpfer-Systems zu unterdrücken. Obgleich derartige Systeme zu einer messbaren Reduktion dieser Eigenresonanzen führen, ist das erzielbare Ergebnis noch immer nicht zufriedenstellend.In principle, vibrations always only develop where too little vibration energy in vibration-damping media can be destroyed. From the prior art, it is therefore basically known to suppress the natural resonances in motors / drives by means of a spring-damper system. Although such systems lead to a measurable reduction of these natural resonances, the achievable result is still unsatisfactory.

Ferner ist ein Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 aus der GB 1 303 813 A bekannt. Weitere Schwingungsdämpfer sind aus DE 689 07 665 T2 und DE 102 32 351 A1 bekannt.Furthermore, a vibration damper according to the preamble of claim 1 of the GB 1 303 813 A known. More vibration dampers are off DE 689 07 665 T2 and DE 102 32 351 A1 known.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rotations- bzw. Rotations- und Axial-Schwingungsdämpfer für Antriebe wie Elektro- oder Verbrennungsmotoren zu entwickeln, der Schwingungen und insbesondere Eigenresonanzen in den Motoren wirkungsvoller unterdrücken kann.The present invention is therefore based on the object to develop a rotational or rotational and axial vibration damper for drives such as electric or internal combustion engines, which can more effectively suppress vibrations and in particular natural resonances in the engines.

Diese Aufgabe wird durch einen Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen des anliegenden Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a vibration damper with the features of the appended claim 1.

Der Kern der Erfindung besteht demzufolge in der Anordnung einer Mehrzahl von einzelnen Dämpfungsmassen (den sogenannten Tilgergewichten), die auf zumindest einer Kreisbahn um die Rotationsachse des Antriebs im Abstand zueinander angeordnet und begrenzt aus ihren jeweiligen Konstruktionslagen heraus bewegbar sind, derart, dass ein Zusammenstoßen der Massen verhindert wird. Die Dämpfungsmassen sind dabei von einem Dämpfungsmedium zumindest teilweise umgeben. Die Dämpfungsmassen sowie das diese einbettende Dämpfungsmedium sind in ein Gehäuse eingesetzt, vorzugsweise derart, dass die Dämpfungsmassen auch bei deren Auslenkung keinen unmittelbaren Kontakt mit dem Gehäuse haben. Ferner ragen die Dämpfungsmassen aus der Überfläche des Dämpfungsmediums vor.The core of the invention is therefore in the arrangement of a plurality of individual damping masses (the so-called absorber weights) which are arranged on at least one circular path about the axis of rotation of the drive at a distance from each other and limited from their respective construction positions are movable out, such that a collision of the Masses is prevented. The damping masses are at least partially surrounded by a damping medium. The damping masses and the damping medium embedding them are inserted into a housing, preferably in such a way that the damping masses have no direct contact with the housing even when they are deflected. Furthermore, the damping masses protrude from the surface of the damping medium.

Der Vorteil dieses Dämpferaufbaus gegenüber dem Stand der Technik besteht neben der geringen Massenträgheit aufgrund der Anordnung einer Mehrzahl von kleineren Einzelgewichten insbesondere darin, dass mehrere zusätzliche rotatorische Freiheitsgrade der Dämpfungsmassen erreichbar sind, d. h. sie können sich zumindest zweidimensional bewegen und auch kippen. Dies hat zum Ergebnis, dass eine bessere mechanische Ankopplung der einzelnen Dämpfungsmassen bzw. Tilgergewichte an das diese jeweils umgebende Dämpfungsmedium gewährleistet ist, wodurch die Dämpfungswirkung erhöht werden kann. Damit werden ein höherer Wirkungsgrad des Dämpfers und so eine kürzere Abklingzeit der zu reduzierenden Schwingung erreicht. Dieses Konzept eines Dämpferaufbaus ist demzufolge dem Aufbau eines Einmassedämpfers der konventionellen Bauart überlegen.The advantage of this damper structure over the prior art, in addition to the low inertia due to the arrangement of a plurality of smaller individual weights in particular is that several additional rotational degrees of freedom of the damping masses can be achieved, d. H. they can at least move two-dimensionally and also tilt. This has the result that a better mechanical coupling of the individual damping masses or absorber weights is ensured to this surrounding each damping medium, whereby the damping effect can be increased. This achieves a higher efficiency of the damper and thus a shorter decay time of the oscillation to be reduced. This concept of damper construction is therefore superior to the construction of a conventional single-style damper.

Bei dem Dämpfungsmedium handelt es sich um ein strukturviskoses Silikongel. Dieses Silikongel kann eine homogene oder inhomoge Struktur aufweisen, um die Dämpfungswirkung des Schwingungsdämpfers an vorbestimmte Schwingungsfrequenzen individuell anzupassen oder zu optimieren. Weiter vorzugsweise sind die Dämpfungsmassen mit unterschiedlichen Gewichten und/oder unterschiedlichen Formen ausgebildet, um so unterschiedliche Frequenzen gleichzeitig zu dämpfen. Ferner können die Dämpfungsmassen auf unterschiedlichen Kreisbahnen um die Rotationsachse des Dämpfers bzw. Antriebs angeordnet sein.The damping medium is a pseudoplastic silicone gel. This silicone gel can be a homogeneous or inhomogeneous structure to individually adjust or optimize the damping effect of the vibration damper to predetermined vibration frequencies. More preferably, the damping masses are formed with different weights and / or different shapes so as to attenuate different frequencies simultaneously. Furthermore, the damping masses can be arranged on different circular paths around the axis of rotation of the damper or drive.

Die Dämpfungsmassen können in einer weiteren Ausführungsform über eine federelastische Auffangvorrichtung an ihre Konstruktionslage gefesselt sein, die vorzugsweise erst ab einer bestimmten Auslenkung der Dämpfungsmassen aus ihren Konstruktionslagen eine Rückstellkraft auf die Dämpfungsmassen aufbringt. Dies hat den Vorteil, dass nach Auslenkung der Dämpfungsmassen über ein vorbestimmtes Maß, diese schneller in ihre Konstruktionslage zurückgeführt werden. Darüber hinaus wirkt die Auffangvorrichtung als eine Art Sicherung, die ein Zerstören des Dämpfers bei Überlastung verhindert. Die Auffangvorrichtung kann vorzugsweise ein elastischen Band (entsprechend einem Gummiring) sein, welches ring- bzw. kreisbahnförmig um die Tilgergewichte-Anordnung herumgeführt ist.The damping masses can be tied in a further embodiment of a resilient collecting device to its construction position, which preferably applies only from a certain deflection of the damping masses from their construction layers a restoring force on the damping masses. This has the advantage that after deflection of the damping masses over a predetermined amount, they are more quickly returned to their construction position. In addition, the catcher acts as a kind of fuse that prevents damaging the damper in case of overload. The collecting device may preferably be an elastic band (corresponding to a rubber ring), which is guided around the Tilgergewichte arrangement in a ring or circular path.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the remaining dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

1 zeigt die Prinzipskizze eines Schwingungsdämpfers insbesondere dessen wesentliche Bestandteile gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 shows the schematic diagram of a vibration damper, in particular its essential components according to a first preferred embodiment of the invention;

2 zeigt das Modell des Schwingungsdämpfers gemäß der 1; 2 shows the model of the vibration damper according to the 1 ;

3 zeigt die Prinzipskizze eines Schwingungsdämpfers insbesondere dessen wesentliche Bestandteile gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 3 shows the schematic diagram of a vibration damper, in particular its essential components according to a second preferred embodiment of the invention;

4 zeigt den Schwingungsverlauf einer Versuchsanordnung ohne erfindungsgemäßem Dämpfer und 4 shows the waveform of a test arrangement without inventive damper and

5 zeigt den Schwingungsverlauf einer Versuchsanordnung mit erfindungsgemäßem Dämpfer. 5 shows the waveform of a test arrangement with inventive damper.

Gemäß der 1 besteht der Schwingungsdämpfer des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung aus drei Hauptkomponenten, nämlich aus einem Dämpfergehäuse 1, einer Anzahl von Dämpfungsmassen oder Tilgergewichten 2 sowie einem Dämpfungsmedium 3.According to the 1 The vibration damper of the first preferred embodiment of the invention consists of three main components, namely a damper housing 1 , a number of damping masses or absorber weights 2 and a damping medium 3 ,

Das Dämpfergehäuse 1 ist als ein einseitig offener zylindrischer Becher 4 ausgebildet, in dessen stirnseitigem Bodenteil 5 ein zentrisches Loch 6 angeordnet ist. Dieses Loch 6 dient dazu, das Gehäuse 1 beispielsweise auf die Abtriebswelle eines nicht weiter dargestellten Antriebs zu stecken und darauf drehfest zu fixieren.The damper housing 1 is as a one-sided open cylindrical cup 4 formed in the frontal bottom part 5 a centric hole 6 is arranged. This hole 6 serves to the housing 1 for example, to put on the output shaft of a drive not shown and to fix it rotatably.

Der Becher 4 ist innseitig mit dem Dämpfungsmedium 3 teilweise aufgefüllt. Das Dämpfungsmedium 3 wird durch ein strukturviskoses Silikongel gebildet, wie es aus dem Stand der Technik bereits prinzipiell bekannt ist und welches eine Schwingungsdämpfungseigenschaft ähnlich zu einem Schwingungsdämpfer-Model 33 gemäß der 2 hat. Demzufolge wirkt das strukturviskose Silikongel 3 wie eine parallel geschaltete Dämpfer-Federanordnung (Dämpfer A, Feder B), der ein Reibelement C in Serie zugeordnet ist. Die Wirkung eines solchen strukturviskosen Silikongels 3 ist abhängig von seinem strukturellen Aufbau, welcher sowohl homogen aber auch inhomogen beispielsweise durch Schichtung von mehreren Silikongels unterschiedlicher Dämpfungseigenschaften sein kann. Grundsätzlich bewirkt das strukturviskose Silikongel 3 eine Schwingungsdämpfung durch Vernichtung von Schwingungsenergie bei entsprechender Deformation, wobei die ursprüngliche Form des strukturviskosen Silikongels 3 nach Abklingen der Schwingung vollständig wiedererlangt wird.The cup 4 is inside with the damping medium 3 partially filled. The damping medium 3 is formed by a pseudoplastic silicone gel, as it is already known in principle from the prior art and which has a vibration damping property similar to a vibration damper model 33 according to the 2 Has. As a result, the pseudoplastic silicone gel acts 3 as a parallel damper spring assembly (damper A, spring B), which is associated with a friction element C in series. The effect of such a pseudoplastic silicone gel 3 depends on its structural design, which can be both homogeneous and inhomogeneous, for example, by layering of several silicone gel of different damping properties. Basically, the pseudoplastic silicone gel causes 3 a vibration damping by destruction of vibration energy with appropriate deformation, the original form of pseudoplastic silicone gel 3 is completely recovered after the vibration has subsided.

Gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bestehen die Dämpfungsmassen 2 aus im Abstand zueinander angeordneten Tilgergewichten vorzugsweise in Form von Zylinderkörpern, welche vorliegend auf einer gemeinsamen Kreisbahn um das zentral ausgebildete Loch 6 herum angeordnet sind. Dabei sind die zylindrisch ausgeformten Tilgergewichte 2 vorzugsweise stehend aufrecht in dem Becher 4 angeordnet und werden von dem Silikongel 3 sowohl an den jeweiligen unteren Stirnseiten und den Mantelseiten (hier zumindest teilweise) umschlossen. Die oberen Stirnseiten der Tilgergewichte 2 sind in diesem Ausführungsbeispiel frei, d. h. sie ragen aus der Oberfläche des Silikongels 3 zylinderstumpfartig vor.According to the first preferred embodiment of the invention, the damping masses exist 2 from spaced Tilgergewichten preferably in the form of cylindrical bodies, which in the present case on a common circular path around the centrally formed hole 6 are arranged around. Here are the cylindrical shaped absorber weights 2 preferably standing upright in the cup 4 arranged and used by the silicone gel 3 both at the respective lower end sides and the shell sides (here at least partially) enclosed. The upper ends of the absorber weights 2 are free in this embodiment, ie they protrude from the surface of the silicone gel 3 in front of a cylinder.

Durch diese Ausbildung werden die Tilgergewichte 2 im Bereich ihrer unteren Stirnseiten in einem Abstand zum Bodenteil 5 des Bechers 4 gehalten, wobei der zwischen den Tilgergewichten 2 und dem Bodenteil 5 sich ausbildende Spalt mit dem Silikongel ausgefüllt ist. Dies erlaubt jedem Tilgergewicht 2, sich in dreidimensionaler Weise von seiner jeweiligen Konstruktionslage gemäß der 1 aus zu verschieben und sich auch zu verkippen, ohne mit der Innenseite des Bechers 4 in direkten Kontakt zu kommen.Through this training, the absorber weights 2 in the region of their lower end faces at a distance to the bottom part 5 of the mug 4 held between the absorber weights 2 and the bottom part 5 Forming gap is filled with the silicone gel. This allows each weight of the assassin 2 , in a three - dimensional manner from its respective construction position according to the 1 out too move and also tilt, without the inside of the cup 4 to get in direct contact.

Um ein Verstopfen des zentralen Lochs 6 mit Silikongel 3 zu vermeiden, ist auf dem Bodenteil 5 eine Hülse 6a in axialer Verlängerung zu dem Loch 6 angeordnet, welche ebenfalls von dem Silikongel 3 fest umschlossen wird.To clog the central hole 6 with silicone gel 3 to avoid is on the bottom part 5 a sleeve 6a in axial extension to the hole 6 arranged, which also from the silicone gel 3 is firmly enclosed.

Die freie obere Stirnseite des Gehäuses 1 ist mit einem Deckel 7 verschlossen bzw. verschließbar, der in einem axialem Abstand zu den Tilgergewichten 2 und der Oberfläche des Silikongels 3 gehalten ist und der ebenfalls mit einem zentrischen Loch 8 ausgestattet ist, an das sich die Hülse anschließt, sodass sich ein geschlossener Durchgangskanal durch den gesamten Schwingungsdämpfer ergibt. Alternativ hierzu kann die Hülse 6a (wie in der 1 angedeutet) natürlich auch knapp oberhalb der Silikongeloberfläche enden.The free upper end of the housing 1 is with a lid 7 closed or closed, the at an axial distance to the absorber weights 2 and the surface of the silicone gel 3 is held and also with a centric hole 8th is fitted, followed by the sleeve, so that there is a closed passage through the entire vibration damper. Alternatively, the sleeve 6a (like in the 1 indicated) naturally also just above the silicone gel surface end.

Die Funktionsweise sowie die Wirkung des Schwingungsdämpfers gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nachfolgend beschrieben.The operation and the effect of the vibration damper according to the first preferred embodiment of the invention will be described below.

Die Montage des Schwingungsdämpfers gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt durch Aufstecken des Gehäuses 1 beispielsweise auf die Abtriebswelle eines Antriebs wie eines Elektromotors und Fixieren des Gehäuses 1 mittels einer nicht weiter gezeigten Klemmschraube. Die Abtriebswelle durchdringt dabei die zentrische Hülse 6a, welche auf den Durchmesser der Welle vorab angepasst ist oder durch ein (nicht dargestelltes) Adapterstück angepasst werden kann.The assembly of the vibration damper according to the first preferred embodiment is carried out by attaching the housing 1 For example, on the output shaft of a drive such as an electric motor and fixing the housing 1 by means of a clamping screw, not shown. The output shaft penetrates the centric sleeve 6a , which is adapted in advance to the diameter of the shaft or by an adapter piece (not shown) can be adjusted.

Bei Anlaufen des Motors wird die Abtriebswelle in Schwingung versetzt, welche auf das Gehäuse 1 des Schwingungsdämpfers übertragen wird. Da das Silikongel 3 ganzflächig an der Innenseite des Gehäuses 1 anliegt, pflanzt sich die Schwingung in dem Gel 3 fort und trifft schließlich auf die im Silikongel 3 frei lagernden Tilgergewichte 2, die ebenfalls zu Schwingungen angeregt werden. Dies erfolgt durch endliche Steifigkeiten der verschiedenen Werkstoffe etwas zeitverzögert.When starting the engine, the output shaft is vibrated, which on the housing 1 of the vibration damper is transmitted. Because the silicone gel 3 over the entire surface of the inside of the housing 1 is applied, the vibration is planted in the gel 3 and finally meets those in the silicone gel 3 freely stored absorber weights 2 , which are also excited to vibrate. This is done by finite stiffnesses of different materials with some delay.

Diese Schwingungen äußern sich in Hin- und Herbewegungen sowie in Kippbewegungen der Gewichte 2 überlagert von einer radial nach Außen gerichteten Verlagerung der Tilgergewichte 2 infolge der Rotationsbewegung des Gehäuses 1. D. h. es kommt zur überlagerten Bewegung der Dämpfungsmassen 2 die sowohl translatorische (radial, tangential, axial) und/oder rotatorisch gerichtete (Rotation um den Schwerpunkt des jeweiligen Gewichts) Anteile aufweisen kann.These vibrations are expressed in reciprocating movements as well as in tilting movements of the weights 2 superimposed by a radially outward displacement of the absorber weights 2 due to the rotational movement of the housing 1 , Ie. it comes to the superimposed movement of the damping masses 2 which may have both translatory (radial, tangential, axial) and / or rotationally directed (rotation about the center of gravity of the respective weight) shares.

Diese Schwingungen sowie die Verlagerung der Gewichte 2 werden von dem Silikongel 3 nach dem Feder-Dämpfer-Modell gemäß der 2 gedämpft, wobei die Absorption der Schwingungen folglich in mehrere Richtungen erfolgen kann.These vibrations as well as the shifting of the weights 2 be from the silicone gel 3 according to the spring damper model according to the 2 damped, whereby the absorption of the vibrations can thus take place in several directions.

In den 4 und 5 sind die in einer Versuchsanordnung erzeugten Schwingungsverläufe an der Abtriebswelle eines Elektromotors dargestelltIn the 4 and 5 the vibration curves generated in a test arrangement are shown on the output shaft of an electric motor

Gemäß der 4 zeigen die gemessenen Schwingungen an der Abtriebswelle bei einer vorbestimmten Drehzahl erhebliche Ausschläge, welche an einer bestimmten Amplitude einen Drehmomentverlust bewirken. Die 5 zeigt zum Vergleich den Schwingungsverlauf der gleichen Versuchsanordnung untergleichen Bedingungen, dieses Mal jedoch mit dem Schwingungsdämpfer des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Der Vergleich beider Schwingungsverläufe belegt nachhaltig, dass sich die Schwingungsfrequenz wie auch die max. Schwingungsamplitude deutlich verringert haben.According to the 4 show the measured vibrations at the output shaft at a predetermined speed considerable rashes, which cause a loss of torque at a certain amplitude. The 5 For comparison, shows the waveform of the same experimental arrangement under the same conditions, but this time with the vibration damper of the first embodiment of the invention. The comparison of both waveforms shows that the oscillation frequency as well as the max. Have significantly reduced vibration amplitude.

An dieser Stelle ist zu bemerken, dass die Tilgergewichte 2 hinsichtlich ihres jeweiligen Gewichts und/oder Form auf die zu dämpfende Schwingungsfrequenz abgestimmt sein müssen, um ein optimales Ergebnis zu erreichen. Diese Abstimmung erfolgt jedoch vorzugsweise analytisch im Rahmen einer von einem Durchschnittsfachmann ohne erfinderische Leistung durchführbaren Versuchsreihe. Optional ist es aber auch/zusätzlich möglich, Tilgergewichte 2 mit unterschiedlichen Gewichten/Formen in dem Silikongel 3 desselben Dämpfers zu lagern, um verschiedene Schwingungsfrequenzen etwa hoch- und tief-frequente Schwingungen abzudämpfen. Auch können die Tilgergewichte 2 auf unterschiedlichen Kreisbahnen um das zentrale Loch 6 des Dämpfergehäuses 1 herum angeordnet sein.At this point it should be noted that the absorber weights 2 must be matched to the vibration frequency to be damped in terms of their weight and / or shape in order to achieve an optimal result. However, this tuning is preferably carried out analytically in the context of a test series that can be carried out by a person of ordinary skill in the art without inventive performance. Optionally it is also / additionally possible, absorber weights 2 with different weights / shapes in the silicone gel 3 store the same damper to dampen various vibration frequencies such as high and low-frequency vibrations. Also can the absorber weights 2 on different circular paths around the central hole 6 the damper housing 1 be arranged around.

Wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, hat das erfindungsgemäß verwendete strukturviskose Silikongel 3 die Eigenschaft, nach einer Deformation seine ursprüngliche, beim Polymerisationsprozess erhaltene Form wieder einzunehmen, sobald die Deformationskräfte abgeklungen sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die durch die Vibrationen/Schwingungen im Silikongel 3 erzeugten Hin- und Her- sowie Kippbewegungen zusammen mit den diese überlagernde Radialversatzen der Tilgergewichte 2 infolge Zentrifugalkräfte in das strukturviskose Silikongel 3 ubertragen, welches zu einer partiellen Deformation des Silikongels 3 führt. Hierbei wird Schwingungsenergie vernichtet/absorbiert. Sobald der Schwingungsdämpfer in Ruhe kommt, nimmt das Silikongel 3 allmählich seine ursprüngliche Form wieder ein, wobei die Tilgergewichte 2 in ihre alte Lage und Position zurückbewegt werden.As already stated above, the structurally viscous silicone gel used according to the invention has 3 the property of resuming its original shape obtained during the polymerization process after deformation, as soon as the deformation forces have subsided. In the present embodiment, by the vibrations / vibrations in the silicone gel 3 generated reciprocating and tilting movements together with these superimposed radial misalignments of the absorber weights 2 due to centrifugal forces in the pseudoplastic silicone gel 3 which leads to a partial deformation of the silicone gel 3 leads. This vibrational energy is destroyed / absorbed. As soon as the vibration damper comes to rest, takes the silicone gel 3 gradually restored its original shape, with the absorber weights 2 be moved back to their old position and position.

Der große Vorteil dieses Dämpferaufbaus liegt in der Anordnung vom mehreren Dämpfungsmassen 2, die jeweils mehrere Freiheitsgrade zur Bewegung und damit zur Schwingungsabsorption unabhängig nutzen können. Die Effizienz der Schwingungsdämpfung ist somit höher als bei Rotationsdämpfern konventionellen Aufbaus mit nur einem rotationssymmetrisch angeordneten Tilgergewicht. The big advantage of this damper design lies in the arrangement of several damping masses 2 , each of which can use several degrees of freedom for movement and thus for vibration absorption independently. The efficiency of the vibration damping is thus higher than in rotary damper conventional design with only one rotationally symmetrically arranged Tilgergewicht.

Die Anordnung der Dämpfungsmassen 2 kann in Anzahl, Anordnung, Gewicht, Form, Material etc. unterschiedlich ausgeführt sein. Damit können verschiedene Dämpfungsmassen über Wechselbeziehungen unterschiedliche Eigenresonanzfrequenzen eliminieren/dämpfen. Der Mehrmassendämpfer gemäß der Erfindung ist somit in der Lage, mehrere Eigenresonanzfrequenzen gleichzeitig zu eliminieren als ein Einmassedämpfer bekannter Bauart.The arrangement of the damping masses 2 can be designed differently in number, arrangement, weight, shape, material, etc. In this way, different damping masses can eliminate / dampen different self-resonant frequencies via mutual relationships. The multi-mass damper according to the invention is thus capable of eliminating a plurality of self-resonant frequencies at the same time as a single-mass damper of known type.

Um den Einsatzbereich des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers zu erhöhen, d. h. ihn mit höheren Drehzahlen zu betreiben, ist es vorteilhaft, eine Art Auffangvorrichtung für die Tilgergewichte 2 einzubauen. Eine solche Auffangvorrichtung besteht im einfachsten Fall aus einem elastischen Ringband, welches Kreisbahnförmig um die Tilgergewichte 2 gelegt und in das Silikongel 2 eingebettet wird. Vorzugsweise ist das Ringband lose gehalten, derart, dass es erst ab einem bestimmten radialen Versatz der Tilgergewichte 2 in Spannung versetzt wird und dabei eine Rückstellkraft auf die Tilgergewichte 2 ausübt. Um ein axiales Abgleiten des Ringbands von der Mantelfläche jedes Tilgergewichts insbesondere bei dessen Kippbewegung zu vermeiden, kann jedes Tilgergewicht 2 eine umlaufende Rille aufweisen, in die sich das Ringband einfügt. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das Ringband nicht notwendiger Weise elastisch sein muss, sondern auch aus einem einfachen Draht oder einer Nylonschnur bestehen kann.In order to increase the range of application of the vibration damper according to the invention, ie to operate it at higher speeds, it is advantageous to have a type of catching device for the absorber weights 2 install. Such a catching device consists in the simplest case of an elastic ring band, which is a circular path around the absorber weights 2 placed and in the silicone gel 2 is embedded. Preferably, the ring band is loosely held, such that it is only from a certain radial offset of the absorber weights 2 is put in tension while a restoring force on the absorber weights 2 exercises. In order to prevent axial slipping of the annular band from the lateral surface of each absorber weight, in particular during its tilting movement, each absorber weight 2 have a circumferential groove in which the ring band fits. It should be noted that the ring band does not necessarily have to be elastic, but can also consist of a simple wire or a nylon cord.

Nachfolgend wir ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der 3 beschrieben.Hereinafter, a second preferred embodiment of the invention with reference to 3 described.

Gemäß diesem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der Schwingungsdämpfer ebenfalls ein Dämpfergehäuse 1, welches teilweise mit einem strukturviskosen Silikongel 3 gemäß vorstehend beschriebener Eigenschaften angefüllt ist, in dem eine Mehrzahl (mehr als eines) von Dämpfungsmassen 2 gelagert sind.According to this second preferred embodiment, the vibration damper also has a damper housing 1 , which partially with a pseudoplastic silicone gel 3 in accordance with the above-described characteristics, in which a plurality (more than one) of damping masses 2 are stored.

Das Dämpfergehäuse 1 besteht vorzugsweise aus einem zylinderförmigen, sowie einseitig (Bodenteil) verschlossenen Gehäusebecher 4, an dessen stirnseitiger (Bodenteil 5) Innenwand eine Anzahl von in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten sowie vorzugsweise mit gleichem Radius um die Mittelachse des Gehäuses angeordneten Nuten 9 versehen ist. Diese Nuten 9 sind dabei vorzugsweise kreisbogenförmig ausgebildet und an beiden Nutenenden jeweils um eine bestimmte Strecke voneinander beabstandet.The damper housing 1 preferably consists of a cylindrical, and one-sided (bottom part) closed housing cup 4 , at whose frontal side (bottom part 5 ) Inner wall a number of circumferentially uniformly spaced and preferably arranged with the same radius around the central axis of the housing grooves 9 is provided. These grooves 9 are preferably circular arc-shaped and spaced at both groove ends each by a certain distance from each other.

Die Dämpfungsmassen 2 bestehen jeweils aus vorzugsweise kreisrunden Materialscheiben oder Zylinderstücken bspw. aus Metall, Blei, Kupfer oder einem ähnlichem Material mit hohem spezifischem Gewicht, an deren einer Flachseite ein Vorsprung oder Zapfen (nicht dargestellt) ausgebildet ist. Jede Dämpfungsmasse 2 ist dabei mit deren Zapfen in einer der Nuten 9 gelagert.The damping masses 2 Each consists of preferably circular disks of material or cylinder pieces, for example, of metal, lead, copper or a similar material with high specific gravity, at one flat side of a projection or pin (not shown) is formed. Each damping mass 2 is doing with their pin in one of the grooves 9 stored.

Das Dämpfergehäuse 1 ist ferner mit dem Dämpfungsmedium 3 in Form der zähen Masse wie bspw. dem strukturviskosen Dämpfungsgel aus Silikon teilweise aufgefüllt, wobei nach Befüllen des zylinderförmigen Gehäuses 1 und Einsetzen der Dämpfungsmassen 2 das Gehäuse 1 an dessen noch offener Stirnseite mittels eines Deckels 7 verschlossen wird. Zwischen dem Deckel 7 und dem Silikongel 3 verbleibt somit wie im ersten Ausführungsbeispiel ein Luftspalt, der es ermöglicht, dass sich das Silikongel 3 deformieren kann, wobei sich zwangläufig partielle Materialanhäufungen ergeben, die in den Luftspalt kompressionsfrei entweichen können.The damper housing 1 is also with the damping medium 3 partially filled in the form of the viscous mass such as the pseudoplastic silicone damping gel, wherein after filling of the cylindrical housing 1 and insertion of the damping masses 2 the housing 1 at the still open front side by means of a lid 7 is closed. Between the lid 7 and the silicone gel 3 Thus, as in the first embodiment, an air gap remains, which allows the silicone gel 3 can deform, which inevitably result in partial accumulations of material that can escape in the air gap without compression.

Das Dämpfergehäuse 1 ist ferner mit einer Befestigung für das relativ drehfeste Aufsetzen auf der Antriebswelle eines Motors ausgebildet. Hierfür ist an der geschlossenen Stirnseite 5 des Gehäuseteils 4 ein Durchgangsloch 6 ausgebildet, das randseitig von einem zylinderförmigen Sockel oder Hülse 6a dichtend umgeben ist, dessen Höhe der mantelseitigen Höhe des Gehäuseteils 4 entspricht. Vorzugsweise ist der Sockel 6a auf die stirnseitige Innenwand 5 des Gehäuseteils 4 dicht angeschweißt.The damper housing 1 is further formed with a mounting for the relatively rotationally fixed mounting on the drive shaft of a motor. This is due to the closed end 5 of the housing part 4 a through hole 6 formed, the edge of a cylindrical base or sleeve 6a surrounded sealing, the height of the shell-side height of the housing part 4 equivalent. Preferably, the pedestal 6a on the frontal inner wall 5 of the housing part 4 tightly welded.

Die Abmessungen der Dämpfungsmassen 2 sind derart gewählt, dass sie weder mit der mantelseitigen Gehäuseinnenwand noch mit dem Sockel 6a in Kontakt kommen. Des Weiteren sind die Abmessung jeder Dämpfungsmasse 2 sowie die Dimensionierung der Nuten 9 derart aufeinander abgestimmt, dass ein Aufeinanderschlagen jeweils zweier benachbarter Dämpfungsmassen 2 auch bei maximaler zueinander gerichteter Auslenkung ausgeschlossen ist. Das heißt, der Abstand zwischen zwei benachbarten Nutenenden ist derart gewählt, dass zwei benachbarte Dämpfungsmassen 2, die sich an den beiden jeweils zueinander liegenden Nutenenden befinden, sich nicht berühren können.The dimensions of the damping masses 2 are chosen so that they neither with the shell-side housing inner wall nor with the base 6a get in touch. Furthermore, the dimensions of each damping mass 2 and the dimensioning of the grooves 9 coordinated so that a succession of two adjacent damping masses 2 is excluded even at maximum mutually directed deflection. That is, the distance between two adjacent groove ends is selected such that two adjacent damping masses 2 , which are located at the two mutually lying groove ends, can not touch.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Dämpfungsmassen 2 natürlich auch andere Formen als die vorstehend genannte Kreis- bzw. Zylinderform aufweisen können. Sie können beispielsweise Kugel-, Würfel- oder kegelförmig sein.At this point it should be noted that the damping masses 2 Of course, also other shapes than the above-mentioned circular or cylindrical shape may have. They can be, for example, spherical, cube or conical.

Der vorstehend genannte Verschlussdeckel 7 weißt ebenfalls ein zentrales Durchgangsloch 8 auf, dessen Radius dem Radius des Sockels 6a entspricht. Befestigt wird der Deckel 7 vorzugsweise durch Verschweißen, wobei jedoch auch andere Befestigungsmethoden wie Verkleben oder Schrauben anwendbar sind.The above-mentioned closure lid 7 also know a central through hole 8th whose radius is the radius of the base 6a equivalent. The lid is attached 7 preferably by welding, but other fastening methods such as gluing or screws are applicable.

Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Anzahl der verwendeten Dämpfungsmassen 2 in Übereinstimmung zum ersten Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit von der Masse und Rotationsgeschwindigkeit des Motors abhängen kann, an welchem der Schwingungsdämpfer montiert werden soll. Darüber hinaus ist auch die Viskosität des Dämpfergels 3 entsprechend einstellbar oder es ist anstelle eines homogenen Dämpfergels ein inhomogenes strukturviskoses Silikongel vorgesehen.Finally, it should be noted that the number of damping masses used 2 in accordance with the first embodiment, depending on the mass and rotational speed of the motor to which the vibration damper is to be mounted. In addition, the viscosity of the damper gel is also 3 correspondingly adjustable or instead of a homogeneous damper gel, an inhomogeneous pseudoplastic silicone gel is provided.

Die Funktion und Wirkung des Schwingungsdämpfers gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind identisch zum ersten Ausführungsbeispiel, sodass an dieser Stelle auf die vorstehende Beschreibung entsprechend verwiesen werden kann.The function and effect of the vibration damper according to the second preferred embodiment of the invention are identical to the first embodiment, so that reference may be made at this point to the above description accordingly.

Claims

Vibration damper with a plurality of individual damping masses ( 2 ) located inside a damper housing ( 1 ) are arranged on at least one circular path about a housing longitudinal axis at a distance from each other and are limitedly movable, such that a collision of the damping masses ( 2 ) and that of a damping medium ( 3 ) are at least partially surrounded, characterized in that the damping medium ( 3 ) is a pseudoplastic silicone gel whose original shape is recovered after the decay of a vibration, and the damping masses ( 2 ) from the surface of the damping medium ( 3 ) protrude.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that the damping medium ( 3 ) is a structurally viscous gel preferably based on silicone, which the damper housing ( 1 ) at least partially fills.

Vibration damper according to one of the preceding claims, characterized in that the damping masses ( 2 ) through the damping medium ( 3 ) at a distance to each inside of the steamer housing ( 1 ), so that no direct contact takes place.

Vibration damper according to one of the preceding claims, characterized in that the damping medium ( 3 ) either has a homogeneous structure or consists of layers or volumes with mutually different properties.

Vibration damper according to one of the preceding claims, characterized in that the damping masses ( 2 ) in a single damper housing ( 1 ) have different weights and / or different shapes.

Vibration damper according to one of the preceding claims, characterized in that the damping masses ( 2 ) in a single damper housing ( 1 ) are arranged on several different circular paths.

Vibration damper according to one of the preceding claims, characterized in that the damping masses ( 2 ) are tied to their construction position via a collecting device, such that the collecting device exerts a restoring force on it from a predetermined displacement of the respective damping mass out of its construction position.

Vibration damper according to claim 7, characterized in that the collecting device is a preferably elastic band, wire or the like.

Vibration damper according to claim 1, characterized in that in the steamer housing ( 1 ), at least one backdrop for guiding and limiting movement of the Dampfungsmassen ( 2 ) is arranged.

Vibration damper according to claim 9, characterized in that the at least one link is preferably formed on the inside of a housing wall Gehausebodens and / or lid and consists of a number of preferably kreisbogenformigen grooves which are preferably evenly spaced in the circumferential direction and more preferably on the same Circular path lie.

Vibration damper according to one of claims 9 or 10, characterized in that the damping masses ( 2 ) are each mounted directly in the backdrop or provided with at least one engagement element for the backdrop.

Vibration damper according to one of the preceding claims, characterized in that the Dampfungsmassen and this at least partially surrounding Dampfungsmedium form a damping system according to claim 1, wherein within the Dämpfungsgehauses ( 1 ) a plurality of vaporization systems are accommodated, which are preferably tuned to different frequencies.

Vibration damper according to claim 12, characterized in that the plurality of steaming systems are equipped with damping media each having different Dampfungseigenschaften and / or with different weights.

Vibration damper according to one of claims 12 and 13, characterized in that in each case a separating layer is disposed between the individual damping systems within the same housing, which suppresses mutual interference by vibrations.