DE19712292B4

DE19712292B4 - Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE19712292B4
Application number: DE19712292A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dr. Schütze; Joachim Dr. Block
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: GB2323654B; US5955822A; GB2323654A; DE19712292A1; GB2323654A9; GB9806304D0

Abstract

Schwingungsdämpfer (1) zur Anordnung zwischen einem Schwingungserreger und einer steifen Struktur,
– mit einem ersten Flansch (2),
– mit einem zweiten Flansch (3),
– mit einem aktiv steuerbaren druckerzeugenden Element (50), dass zwischen den beiden Flanschen (2, 3) angeordnet ist, wobei die beiden Flansche und das aktiv steuerbare druckerzeugende Element (50) Druckbelastungen des Schwingungsdämpfers aufnehmen,
– mit einem zwischen den beiden Flanschen (2, 3) angeordneten außenliegenden Rohr (30), dessen Längsachse senkrecht zu den Flanschen (2, 3) steht, das formschlüssig zwischen die Flansche (2, 3) eingefügt ist und das die an dem Schwingungsdämpfer angreifenden Querkräfte aufnimmt,
– mit zumindest zwei Faserverbundschlaufen (60), die zwischen den beiden Flanschen (2, 3) angeordnet sind und Zugkräfte von dem ersten Flansch (2) zu dem zweiten Flansch (3) leiten,
– mit einem verschiebbaren Ring (22), der als Einstellring ausgebildet ist und mit Stellschrauben (21), die über den Umfang des zweiten...

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer zur aktiven Schwingungsunterdrückung, wobei der Schwingungsdämpfer zwischen einem Schwingungserreger und einer steifen Struktur angeordnet werden kann.
Aus der JP 59-65640 A1 ist eine schwingungsdämpfende Vorrichtung bekannt, die in der Kraftfahrzeugtechnik zwischen den Kraftfahrzeugmotor und den Fahrzeugkörper eingebaut wird. Diese schwingungsdämpfende Vorrichtung besteht aus einer Kombination eines elektrostriktiven Elementes sowie eines gummiartigen, elastischen Teilstücks. Das elektrisch striktive Element wird einer sich ändernden Spannung ausgesetzt, deren Periode der des Schwingungsverlaufes der übertragenen Schwingungen entspricht. Dadurch soll eine gegenseitige Auslöschung der durch die Auslenkung der vom elektrostriktiven Element verursachten Schwingungen und der unerwünschten Schwingungen des Kraftfahrzeugmotors erfolgen. Durch die gummiartigen elastischen Teilstücke werden asynchrone Hochfrequenzschwingungen oder durch Rütteln hervorgerufene Niederfrequenzschwingungen zusätzlich absorbiert.
Auch die DE 39 39 822 C2 beschreibt ein aktives schwingungsdämpfendes System für ein Kraftfahrzeug. Dabei wird ein piezokeramischer Aktuator aus mehreren einzelnen Elementen eingesetzt, die in der Weise übereinander geschichtet sind, daß sie eine als Elongator wirkende Säule bilden, die von einer Rohrfeder umgeben ist. Von einem Sensor erfaßte Störschwingungen werden einer Steuereinheit zugeleitet und die Signale als Stellgrößen an den piezokeramischen Aktuator gegeben.
Diese bei Kraftfahrzeugen einsetzbaren schwingungsdämpfenden Systeme sind nicht generell einsetzbar und sie sind auch ungeeignet, Querkräfte zu berücksichtigen.
Aus den DE 43 10 825 C1 und DE 195 24 080 C1 ist es bekannt, bei einem Stab mit einer rohrförmigen Wandung aus Kohlefaserverbundwerkstoff ein aktiv steuerbares druckerzeugendes Element innerhalb des Stabes oder auf der Außenseite und im Inneren des Stabes anzuordnen. Ein solches aktiv steuerbares druckerzeugendes Element liegt dann stirnseitig gegen Druckscheiben an, die gegen die Stirnseiten der beiden Stabelemente anliegen. Bei der DE 43 10 825 C1 ist über dem Bereich des aktiv steuerbaren Elementes auf der Außenseite der rohrförmigen Wandung des Stabes eine Muffe angeordnet, welche die angrenzenden Enden von zwei Stabelementen übergreift, mit diesen verklebt ist und als Feder wirkt, über die Rückstellkräfte ausgeübt werden.
Bei der DE 195 24 080 C1 ist im Bereich des Trennspaltes zwischen zwei Stabelementen auf der Außenseite ein ringförmig ausgebildetes druckerzeugendes Element angeordnet, das aktiv steuerbar ist. Dieses Element liegt stirnseitig gegen Schultern an, die durch auf den angrenzenden Enden der Stabelemente aufliegende und mit der Oberfläche der Stabelemente fest verbundene Elemente gebildet sind. Durch das ringförmige druckerzeugende Element sind die beiden Stabelemente axial geführt. Für das zylinderringförmige Element werden die beiden Stabelemente voneinander weggedrückt. Dieser Kraft wirkt das im Inneren des Stabes zwischen den beiden Stabelementen vorgesehene, ebenfalls axial wirkende druckerzeugende zweite Element entgegen. Dieses wird beidseitig von Faserschlaufen übergriffen, die über kuppelförmige Ansätze geführt sind. Die Schlaufen sind vorzugsweise um 90° gegeneinander versetzt angeordnet. Durch die Schlaufen wird eine Längenänderung des inneren, axial wirkenden druckerzeugenden Elementes auf die beiden Stabelemente übertragen. Eine solche Längenänderung zieht die beiden Stabelemente zusammen.
Für die druckerzeugenden Elemente wird in beiden genannten Druckschriften ( DE 43 10 825 C1 , DE 195 24 080 C1 ) vorzugsweise ein Piezoelement verwendet.
Die in den beiden Druckschriften beschriebenen Stäbe werden vornehmlich in Fachwerkstrukturen eingebaut und können dort, versehen mit einer entsprechenden Regelung Schwingungen des Fachwerks unterdrücken. Die Stäbe sind passiv hochbelastbar und werden in einem gewünschten Lastbereich aktiv betrieben. Es ist jedoch nicht immer möglich, Schwingungserreger, beispielsweise Antriebsmotoren, in Fachwerkstrukturen mit einzubauen, so daß eine Schwingungsunterdrückung mit aktiven Stäben, wie sie in den beiden Druckschriften beschrieben sind, möglich wäre.
Es kommt vielmehr häufig vor, daß derartige Schwingungserreger oder Antriebselemente an andersartigen Strukturen, beispielsweise Kastenstrukturen, befestigt werden. Es hat sich gezeigt, daß dabei dann jedwede aktive Beeinflussung nur an der Befestigung der Strukturen an den Schwingungserregern oder dem Antriebselementensitz vorgenommen werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungsdämpfer zur aktiven Schwingungsunterdrückung zu schaffen, bei dem der Schwingungsdämpfer zwischen einem Schwingungserreger und einer Struktur angeordnet werden kann und auch Querkräfte aufnehmen kann.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 definierte Erfindung gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Dadurch wird ein Schwingungsdämpfer zur aktiven Schwingungsunterdrückung in Form einer Flanscheinheit geschaffen, die sowohl Druck- als auch Zugkräfte sowie auch Querkräfte aufnehmen kann. Durch das Vorsehen eines aktiv steuerbaren druckerzeugenden Elementes, insbesondere in Form eines Piezoelementes, kann durch Änderung der angelegten elektrischen Spannung eine sehr schnell reagierende Anpassung an Lastwechsel erfolgen. Durch Vorsehen eines Feingewindes in einer insbesondere metallischen Druckplatte kann vorteilhaft eine genaue Einstellung der Vorbelastung des aktiv steuerbaren druckerzeugenden Elementes in einer Prüfmaschine erfolgen. Faserschlaufen im Inneren der Flanscheinheit erhalten dadurch vorteilhaft eine Zugvorlast, das steuerbare druckerzeugende Element eine wählbare Druckvorlast. Durch das Vorsehen eines Rohres, insbesondere eines Kohlefaserverbund-(CFK)-Rohres mit einer ±45°-Orientierung der Fasern kann vorteilhaft eine Schubsteifigkeit im äußeren Bereich der Flanscheinheit geschaffen werden.
Im Prinzip wird eine Flanscheinheit zur aktiven Schwingungsunterdrückung geschaffen, bei der die Flanscheinheit zwischen einem Schwingungserreger und einer Struktur angeordnet werden kann und zwei Flansche aufweist, zwischen denen ein aktiv steuerbares druckerzeugendes Element, zumindest zwei Faserverbundschlaufen und ein Rohr angeordnet sind. Das aktiv steuerbare druckerzeugende Element ist vorzugsweise ein Piezoelement. Es ist vorteilhaft mittig zwischen den Flanschen angeordnet. Um das aktiv steuerbare druckerzeugende Element herum sind vorzugsweise mehrere Faserverbundschlaufen angeordnet. Besonders bevorzugt sind sie von dem ersten Flansch zum zweiten geführt, dort durch zwei Öffnungen gefädelt und wieder zurück zum ersten Flansch geführt und auch dort durch Öffnungen gefädelt. Das Rohr, insbesondere ein CFK-Rohr oder auch ein Aluminium-Rohr, ist außen zwischen den beiden Flanschen angeordnet. Es ist dort zwischen den beiden Flanschen formschlüssig eingefügt.
Druckbelastungen der Flanscheinheit werden über die beiden Flansche, welche besonders bevorzugt aus Kohlefaserverbundwerkstoff gefertigt sind, und das aktiv steuerbare druckerzeugende Element geleitet. Zugkräfte hingegen werden von einem Flansch zum anderen über die Faserverbundschlaufen geleitet. Die an der Flanscheinheit angreifenden Querkräfte werden von dem außen liegenden Rohr aufgenommen. Das aktiv steuerbare druckerzeugende Element, insbesondere das Piezoelement als Piezo-Aktuator, dehnt sich beim Anlegen einer elektrischen Spannung aus und dehnt dadurch die Faserverbundschlaufen. Diese dienen hier als Federelemente. Die Steifigkeit der Federelemente ist in weiten Bereichen durch die Wahl eines entsprechenden Faserma terials und einer entsprechenden Anzahl von Faserverbundschlaufen einstellbar.
Um optimal arbeiten zu können, sollte das aktiv steuerbare druckerzeugende Element vorgespannt werden. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise eine mechanische Einstellmöglichkeit vorgesehen. Diese wird besonders bevorzugt dadurch ermöglicht, daß der Piezo-Aktuator einseitig über eine Isolierscheibe gegen eine Druckplatte gestützt wird, die mittels Feingewinde in ein metallisches Hülsenelement eingeschraubt ist. Das metallische Hülsenelement seinerseits ist in einer entsprechenden Öffnung oder Bohrung in einer Flanschplatte angeordnet. Zum Erzeugen einer Vorbelastung des Piezoelementes wird die gesamte Flanscheinheit in einer Prüfmaschine mit einer definierten Kraft auseinandergezogen. Die Druckplatte wird über das Feingewinde nachgeführt. Anschließend wird die Flanscheinheit wieder entlastet, wodurch sich das Piezoelement in einer Druckvorlast und die Faserverbundschlaufen in einer Zugvorlast befinden.
Während die Flanscheinheit zum Zwecke der Vorbelastung gedehnt wird, kann für das außen angeordnete Rohr durch das Vorsehen von verschiebbaren oder Einstellringen und Stellschrauben, welche über den Umfang der Flanscheinheit verteilt sind, ein entstehender Längenunterschied nachgestellt werden. Da das Rohr formschlüssig zwischen den beiden Flanschen eingefügt ist, wird besonders bevorzugt, bei Verwendung eines Kohlefaserverbund-(CFK-)-Rohres eine Verstärkung der beiden Ränder des CFK-Rohres durch unidirektionale Faserringwicklungen vorgesehen. Dadurch wird vorteilhaft ein seitliches Verschieben des CFK-Rohres vermieden.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel einer Flanscheinheit zur aktiven Schwingungsunterdrückung anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in:
1 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Flanscheinheit und
2 eine Frontansicht auf die Flanscheinheit gemäß 1 in der Darstellung ohne Abdeckscheibe.
In 1 ist eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Flanscheinheit 1 dargestellt. Die Flanscheinheit 1 weist zwei Flansche 2, 3 auf. Der Flansch 2 weist eine äußere Abdeckscheibe 10, der Flansch 3 eine äußere Abdeckscheibe 20 auf. Im Umfangsbereich der Abdeckscheibe 20 sind Stellschrauben 21 über den Umfang verteilt angeordnet. Die Stellschrauben lagern mit ihrem Fußbereich an einem verschiebbaren Ring 22 an. Der verschiebbare Ring ist vorzugsweise aus Stahl gefertigt. Zwischen der Abdeckscheibe 20 und dem verschiebbaren Ring 22 ist ein weiterer Ring 23 angeordnet. Der Ring 23 ist ebenfalls vorzugsweise aus Stahl gefertigt. Die Stellschrauben sind in den äußeren Umfang eines Kragens 24 des Stahlrings 23 eingeschraubt.
In den Stahlring 23 ist formschlüssig eine Flanschplatte 25 eingefügt. Die Flanschplatte 25 ist vorzugsweise aus Kohlefaserverbundwerkstoff (CFK) gefertigt. Sie kann aber auch beispielsweise aus Aluminium bestehen.
Zur Innenseite der Flanscheinheit 1 hin wird die Flanschplatte 25 in einem Absatz 26 des Stahlrings 23 gehalten. In diesem Bereich ist eine dünne Flanschplatte 27 mit mittiger, vorzugsweise runder Öffnung 28 als ringförmige Flanschplatte angeordnet.
Durch den äußeren, zum Absatz 26 des Ringes 23 weisenden Umfang der ringförmigen Flanschplatte 27 sind Schrauben 29 durchgeführt. Mit ihrem Ende ragen sie aus der Abdeckscheibe 20 heraus. Der Kopfbereich der Schrauben 29 lagert auf der Innenseitenfläche der ringförmigen Flanschplatte 27 im Inneren der Flanscheinheit an.
Der verschiebbare Stahlring 22 bildet einen Kragen 32. Gegen diesen Kragen 32 und den äußeren Umfang des verschiebbaren Ringes 22 lagert ein Rohr 30 mit seinem einen Ende formschlüssig an. Bei Verwendung eines CFK-Rohres ist vorzugsweise eine Orientierung des Gewebes von ± 45° vorgesehen. Dadurch weist das Rohr eine Schubsteifigkeit und Festigkeit gegen Querkräfte auf. Im Bereich des formschlüssigen Anliegens an dem verschiebbaren Ring 22 ist bei Verwendung eines CFK-Rohres auf der Außenseite des Rohres 30 eine unidirektionale Faserringwicklung 31 vorgesehen. Das Rohr 30 kann beispielsweise auch aus Aluminium bestehen.
Mit seinem anderen Ende lagert das Rohr 30 gegen eine breite Ringflanschplatte 15 des Flansches 2 an. Die Flanschplatte 15 ist vorzugsweise aus Kohlefaserverbundwerkstoff (CFK) gefertigt. Sie kann aber ebenso aus z. B. Aluminium bestehen. Im Unterschied zu der Flanschplatte 25 des Flansches 3 ist die Ringflanschplatte 15 mit einer zentralen Öffnung 16 und mit einem solchen Durchmesser versehen, daß sie fluchtend mit dem äußeren Umfang des Rohres 30 abschließt.
Auf ihrer Außenseite wird die Ringflanschplatte 15 von der Abdeckscheibe 10 abgedeckt. Auf ihrer Innenseite ist eine ringförmige Flanschplatte 17 vorgesehen. Die ringförmige Flanschplatte 17 ist sehr viel dünner als die Ringflanschplatte 15 gefertigt. Sie weist, ebenso wie die ringförmige Flanschplatte 27, eine zentrale Öffnung 18 auf. Die Öffnung ist aber konisch geformt.
In der Öffnung 18 der ringförmigen Flanschplatte 17 und der Öffnung 16 der Ringflanschplatte 15 ist ein Hülsenelement 40 angeordnet. Das Hülsenelement weist ein zylindrisch geformtes Teilstück, ein konisch zulaufendes Teilstück und einen äußeren Kragen 41 auf. Der Kragen lagert auf der Innenfläche der ringförmigen Flanschplatte 17 auf. Das Hülsenelement ist in die Öffnungen 16, 18 der beiden Flanschplatten 15, 17 formschlüssig eingefügt. Vorzugsweise ist das Hülsenelement aus Metall gefertigt. Es weist ein Innengewinde als Feingewinde auf.
Durch die beiden Flanschplatten 15, 17 und die Abdeckscheibe 10 sind Schrauben 19 geführt. Die Schrauben 19 ragen mit ihren unteren Enden aus der Oberfläche der Abdeckscheibe 10 heraus. Die Schraubenköpfe lagern an der Innenfläche der ringförmigen Flanschplatte 17 im Inneren der Flanscheinheit an.
In das Hülsenelement 40 ist eine Druckplatte 42 eingeschraubt. Die Druckplatte 42 weist zu diesem Zweck einen mit einem Außengewinde als Feingewinde versehenen Teilbereich auf. An diesen Teilbereich schließt sich über ein konisch auskragendes Teilstück die eigentliche Druckplatte an. Auf der Oberfläche der Druckplatte 42 ist eine Isolierscheibe 43 angeordnet. Die Isolierscheibe 43 dient zur Isolation eines zwischen ihr und den beiden Flanschplatten 27, 25 angeordneten, aktiv steuerbaren druckerzeugenden Elementes 50, insbesondere eines Piezoelementes. Das Piezoelement ist über eine Isolierscheibe 44 in der Öffnung 28 der ringförmigen Flanschplatte 27 angeordnet. Es ist darin formschlüssig gehalten.
Um das Piezoelement 50 herum sind Faserverbundschlaufen 60 angeordnet. Die Faserverbundschlaufen sind jeweils vorzugsweise an der ringförmigen Flanschplatte 17 mit beiden Enden befestigt. Durch in 1 nicht dargestellte Öffnungen innerhalb der Flanschplatten 27, 25 und 17, 15 sind die Schlaufen durchgefädelt. Sie werden also von den Flanschplatten 15 und 17 kommend durch die Flanschplatten 27 und 25 gefädelt und zu den Flanschplatten 15 und 17 zurückgeführt und dort ebenfalls durch Öffnungen gefädelt. Die Faserverbundschlaufen bestehen vorzugsweise aus Kohlefaserverbundwerkstoff.
An dem auf der ringförmigen Flanschplatte 17 aufgelagerten und formschlüssig gegen die Flanschplatte 15 gelagerten Ende des Rohres 30 ist zur Verstärkung auch dieses Randes bei Verwendung eines CFK-Rohres 30 eine der unidirektionalen Faserringwicklung 31 entsprechende Faserringwicklung 33 vorgesehen.
Das Rohr (30) wird nicht zwischen den Flanschplatten 15, 17 und dem verschiebbaren Ring 22 eingeklebt, sondern dazwischen formschlüssig angeordnet. Der Grund dafür liegt darin, daß zum Einstellen einer Vorlast des Piezoelementes 50 die gesamte Flanscheinheit in einer Prüfmaschine mit einer definierten Kraft auseinandergezogen wird. Nachfolgend wird die vorzugsweise metallische Druckplatte 42 in dem Hülsenelement 40 über ihr Feingewinde nachgeführt. Anschließend findet eine Entlastung der Flanscheinheit statt. Dadurch befindet sich das Piezoelement 50 in einer Druckvorlast und die Faserverbundschlaufen 60 in einer Zugvorlast.
Während des Auseinanderziehens der Flanscheinheit, also deren Dehnen, würde eine Klebverbindung von Rohr 30 und Flanschen 2, 3 zerstört. Daher wird vorzugsweise durch Verstellen der Stellschrauben 21 und dadurch erfolgendes Drücken gegen den verschiebbaren Ring 22 als Einstellring der sich im Inneren der Flanscheinheit durch das Verstellen des Hülsenelementes mit dem Feingewinde ergebende Längenunterschied nachgestellt. Dies ist zum Anpassen des formschlüssig zwischen dem verschiebbaren Ring und der Flanschplatte 15 eingefügten Rohres 30 zweckmäßig.
Wird ein Schwingungserreger als Antriebsmotor oder Antriebselement beispielsweise mit der Flanscheinheit über die Schrauben 19 verbunden, eine steife, insbesondere aus Kohlefaserverbundwerkstoff gefertigte, Struktur über die Schrauben 29 mit der Flanscheinheit verbunden, werden die von dem Schwingungserreger erzeugten Druckbelastungen über die Flanschplatten 15, 17 in das Piezoelement 50 eingeleitet. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung dehnt sich das Piezoelement 50 aus.
Die Faserverbundschlaufen 60 wirken auf die Flanschplatten 15 und 25. Sie dienen hier als Federelemente, deren Steifigkeit anpaßbar ist durch eine entsprechende Wahl des Fasermaterials für die Faserverbundschlaufen und durch entsprechende Wahl ihrer Anzahl. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung an das Piezoelement und dessen Ausdehnen werden auch die Faserverbundschlaufen 60 gedehnt.
An der Flanschplatte 15 bzw. 17 angreifende Querkräfte werden bei Verwendung eines CFK-Rohres durch das vorteilhafte Vorsehen einer ± 45°-Orientierung der Fasern abgefangen.
Durch die aktive Schwingungsunterdrückung lassen sich Kräfteverteilungen zur Einleitung in oder innerhalb der Strukturen optimal einstellen. Störenden Strukturschwingungen kann dadurch entgegengewirkt werden durch gezieltes Einleiten von entsprechenden Kräften in die Struktur. Das jeweilige aktiv steuerbare druckerzeugende Element 50 soll dabei möglichst schnell wirkend ausgebildet sein, um entsprechende Schwingungen bereits bei deren Entstehen abfangen zu können.
Anstelle eines Piezoelementes kann alternativ auch ein Element auf Basis einer Legierung mit Formerinnerungsvermögen vorgesehen sein, dessen Länge in Abhängigkeit von der wirkenden Kraft und/oder Temperatur veränderbar ist.
2 zeigt eine Frontansicht auf die Flanscheinheit 1 auf der Seite der Abdeckscheibe 20, jedoch mit abgenommener Abdeckscheibe 20. Am äußeren Umfang des Ringes 23 sind, jeweils im 45°-Winkel zueinander angeordnet, acht Stellschrauben 21 vorgesehen. Über den Umfang der Flanschplatte 25 verteilt sind vier Schrauben 29 symmetrisch angeordnet. Jeweils zwischen den vier Schrauben 29 sind die Durchfädelungen der Faserverbundschlaufen 60 angeordnet. Zum Durchfädeln sind jeweils zwei Öffnungen 61, 62 je Faserverbundschlaufe 60 vorgesehen. Es ist jeweils eine weiter außen, am Rand der Flanschplatte 25 angeordnete Faserverbundschlaufe 60 und eine weiter innen, im Bereich des gestrichelt durch einen Kreis angedeuteten Piezoelementes 50 angeordnete Faserverbundschlaufe vorgesehen. Die Frontansicht auf die Seite der Abdeckscheibe 10 zeigt ein entsprechendes Bild bezüglich der Durchfädelungen der Faserverbundschlaufen.

1: Flanscheinheit
2: erster Flansch
3: zweiter Flansch
10: Abdeckscheibe
15: Flanschplatte
16: Öffnung
17: ringförmige Flanschplatte
18: Öffnung
19: Schrauben
20: Abdeckscheibe
21: Stellschrauben
22: verschiebbarer Ring
23: Ring
24: Kragen
25: Flanschplatte
26: Absatz
27: ringförmige Flanschplatte
28: Öffnung
29: Schrauben
30: Rohr
31: unidirektionale Faserringwicklung
32: Kragen
33: unidirektionale Faserringwicklung
40: Hülsenelement
41: Kragen
42: Druckplatte
43: Isolierscheibe
44: Isolierscheibe
50: aktiv steuerbares druckerzeugendes Element/Piezoelement
60: Faserverbundschlaufe
61: Öffnungen
62: Öffnungen

Claims

Schwingungsdämpfer (1) zur Anordnung zwischen einem Schwingungserreger und einer steifen Struktur, – mit einem ersten Flansch (2), – mit einem zweiten Flansch (3), – mit einem aktiv steuerbaren druckerzeugenden Element (50), dass zwischen den beiden Flanschen (2, 3) angeordnet ist, wobei die beiden Flansche und das aktiv steuerbare druckerzeugende Element (50) Druckbelastungen des Schwingungsdämpfers aufnehmen, – mit einem zwischen den beiden Flanschen (2, 3) angeordneten außenliegenden Rohr (30), dessen Längsachse senkrecht zu den Flanschen (2, 3) steht, das formschlüssig zwischen die Flansche (2, 3) eingefügt ist und das die an dem Schwingungsdämpfer angreifenden Querkräfte aufnimmt, – mit zumindest zwei Faserverbundschlaufen (60), die zwischen den beiden Flanschen (2, 3) angeordnet sind und Zugkräfte von dem ersten Flansch (2) zu dem zweiten Flansch (3) leiten, – mit einem verschiebbaren Ring (22), der als Einstellring ausgebildet ist und mit Stellschrauben (21), die über den Umfang des zweiten Flansches (3) verteilt angeordnet sind, zusammenwirkt und eine Längeneinstellung des Rohres (30) innerhalb der beiden Flansche (2, 3) ermöglichen.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aktiv steuerbare druckerzeugende Element (50) im wesentlichen mittig zwischen den Flanschen (2, 3) angeordnet ist, daß mehrere Faserverbundschlaufen (60) symmetrisch um das aktiv steuerbare druckerzeugende Element (50) herum angeordnet sind, und daß das Rohr (30) außen zwischen einer Ringflanschplatte (15) des ersten Flansches (2) und dem verschiebbaren Ring (22) des zweiten Flansches (3) vorgesehen ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserverbundschlaufen (60) als Federelemente wirken, deren Steifigkeit durch die Wahl des Fasermaterials für die Faserverbundschlaufen und durch die Anzahl der Faserwerbundschlaufen einstellbar ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aktiv steuerbare druckerzeugende Element (50) ein Piezoelement oder Piezo-Aktuator ist, das vorspannbar ist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung durch mechanische Einstellung erfolgt.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (50) einseitig über eine Isolierscheibe (43) gegen eine Druckplatte (42) stößt, die über ein Feingewinde in ein Hülsenelement (40) in dem ersten Flansch (2) eingeschraubt ist und eine Feineinstellung einer Druckvorspannung des Piezoelementes ermöglicht.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsenelement (40) und die Druckplatte (42) mit Feingewinde metallisch sind.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsenelement (40) in einer Öffnung (16) der Ringflanschplatte (15) und einer konischen Öffnung (18) einer mit dieser verbundenen ringförmigen Flanschplatte (17) formschlüssig eingefügt ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (30) zwischen den beiden Flanschplatten (15, 17) und dem verschiebbaren Ring (22), insbesondere Stahlring, formschlüssig eingefügt ist.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (30) ein CFK-(Kohlefaserverbund-)Rohr ist, dessen Fasern einen Winkel von ± 45° bilden.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unidirektionale Faserringwicklungen (31, 33) an den beiden Rändern des CFK-Rohres (30) vorgesehen sind zur Verstärkung der beiden Ränder.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Flansch (2) eine Abdeckscheibe (10), die Ringflanschplatte (15) mit Öffnung (16) und die ringförmige Flanschplatte (17) mit konischer Öffnung (18) und Schrauben (19) aufweist, und daß der zweite Flansch (3) eine Abdeckscheibe (20), eine Flanschplatte (25), eine ringförmige Flanschplatte (27) mit Öffnung (28), einen die Flanschplatte (25) formschlüssig umgreifenden Ring (23) mit Kragen (24) zum Durchführen der Stellschrauben (21) und einen am äußeren Umfang des Ringes (23) und an dem Kragen (24) des Ringes (23) angelagerten verschiebbaren Ring (22) als Einstellring mit Kragen (32) und Schrauben (29) zur Befestigung an einer Struktur aufweist.
Schwingungsdämpfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der Flanscheinheit die Druckplatte (22), in Einschraubung in dem Hülsenelement (40) in dem ersten Flansch (2), versehen ist mit der Isolierscheibe (43), auf deren Rückseite das aktiv steuerbare druckerzeugende Element (50) vorgesehen ist, dessen anderes Ende über eine Isolierscheibe (44) in die Öffnung (28) der ringförmigen Flanschplatte (27) eingefügt ist, und daß die um das aktiv steuerbare druckerzeugende Element (50) herum angeordneten Faserverbundschlaufen (60) von dem ersten Flansch (2) zu dem zweiten Flansch (3) geführt, durch dessen beide Flanschplatten (27, 25) hindurchgeführt, auf der Oberseite der Flanschplatte (25) durch Öffnungen (61, 62) gefädelt und wieder zurückgeführt sind zu dem ersten Flansch (2), durch dessen beide Flanschplatten (15, 17) sie durch entsprechende Öffnungen gefädelt sind.