DE19951265A1

DE19951265A1 - Schwingdämpfungselement

Info

Publication number: DE19951265A1
Application number: DE1999151265
Authority: DE
Inventors: Andreas Metz; Klaus Hansen
Original assignee: ISAD Electronic Systems GmbH and Co KG; Continental ISAD Electronic Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Temic Automotive Electric Motors GmbH
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2001-05-23
Anticipated expiration: 2019-10-26
Also published as: DE19951265C2

Abstract

Mit Hilfe eines Schwingungsdämpfungselements (2), bestehend aus einem Dämpfungskörper (4) aus elastischem Material, an dem an zueinander entgegengesetzten Enden Befestigungsbolzen (10, 12) angebracht sind, und wobei an dem einen (10) der beiden Befestigungsbolzen (10, 12) ein tassenförmiges Metall-Teil (14) befestigt ist, welches den elastischen Dämpfungskörper (4) in einem Abstand umgibt, soll in allen drei Bewegungsrichtungen gleichartig eine progressive Schwingungsdämpfung gewährleistet sein. DOLLAR A Der elastische Dämpfungskörper (4) ist rotationssymmetrisch und weist im wesentlichen eine halbkugelförmige Gestalt auf. Das den elastischen Dämpfungskörper (4) umgebende tassenförmige Metall-Teil (14) ist halbschalig ausgebildet, über die gesamte freie halbkugelige Fläche des Dämpfungskörpers (4) besteht ein in etwa äquidistanter Abstand (D) zum halbschalig/tassenförmigen Metall-Teil (14). Die Öffnung des tassenförmigen Metall-Teils (14) kann durch ein flexibles, leitendes Gewebe (20) abgeschlossen sein. DOLLAR A Insbesondere zur Aufhängung einer Steuerelektronik (28) an einem Verbrennungsmotor (30).

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwingdämpfungselement, insbesondere zur Aufhängung einer Steuerelektronik an einem Verbrennungsmotor, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Auf solche Schwingdämpfungselemente wirken Torsions-, Druck- und/oder Scherkräfte in allen drei Achsen. Die deutsche Offenlegungsschrift 23 28 566 beschreibt ein Gummimetall-Lager, welches im wesentlichen aus zwei Metallteilen und einem dazwischen angeordneten Gummikörper besteht, wobei die Metallteile jeweils mittels Bolzen oder dergleichen an gegeneinander elastisch aufzuhängende Bauteile oder Aggregate befestigt sind. Ein tassenförmiges weiteres Metallteil ist mit einem der beiden endseitigen Metallteile fest verbunden und umgibt dabei in einem gewissen Abstand das Gummiteil. Innerhalb des freischwingenden Bereichs ist das Lager verhältnismäßig weich. Beim Anschlag des Gummikörpers an die Seitenwände des tassenförmigen Teils wird das Lager hingegen sofort hart.

Die mit Anspruch 1 gelöste Aufgabe besteht darin, ein solches Schwingdämpfungselement derartig weiterzubilden, dass in allen drei Bewegungsrichtungen gleichartig eine progressive Schwingungsdämpfung gewährleistet ist.

Das Schwingdämpfungselement besteht im wesentlichen aus einem rotationssymmetrischen, halbkugelförmigen Dämpfungskörper aus elastomerem Material. An seiner Kuppe und an seinem Boden ist der Dämpfungskörper mit einem anvulkanisierten Befestigungsbolzen versehen. An dem stirnseitigen Bolzen ist zudem ein halbschaliges Metall- Teil befestigt, das den Dämpfungskörper in einem Abstand umgibt. Dabei ist der aus Elastomer bestehende Dämpfungskörper und das halbschalige Metall-Teil erfindungsgemäß so ausgelegt, dass bei geringen Anregungen keine Berührung zwischen Elastomerteil und Metall-Teil erfolgt. Bei größer werdenden Auslenkungen kommt es zunächst zu einer punktförmigen und dann zu einer flächigen Berührung. Bei Überlagerungen tiefster Frequenzen oder einmaligen Störungen dient das halbschalige Metall-Teil als Anschlag für das Elastomerteil. Wegen einer vorgegebenen Radiendifferenz der beiden Halbkugeln ergibt sich eine Progressivität bezüglich der Berührungsfläche und der damit gegebenen Deformationskraft. Dabei ist die Progressivität aufgrund der Kugelgestalt für alle drei Achsen nahezu gleich. Im Endeffekt dient das halbschalige Metall-Teil in allen drei Achsen als Wegbegrenzung.

Vorzugsweise ist der Innenraum des halbschaligen Metall- Teils durch ein flexibles Teil abgeschlossen. Besteht dieses flexible Teil aus einem elektrisch leitenden Gewebe, so sorgt es für eine gute leitende Verbindung zwischen den beiden, zueinander entgegengesetzt angebrachten Metallbolzen. Dies ist z. B. bei einer Masseanbindung von Elektronikgehäusen wegen der Abschirmung elektrischer Felder notwendig.

Als vollisolierte Variante kann das Schwingdämpfungselement als elektrisch leitende Verbindung dienen und separate Zuleitungskabel ersetzen.

Die beiden Bolzen sind mittels Metallplatten an jeweils einem Ende des rotationssymmetrischen Elastomerteils anvulkanisiert. Wird der Vulkanisationsbund an der zweiten Metallplatte etwas größer ausgelegt als an der ersten Metallplatte, so entsteht zwischen der ersten Platte und dem Elastomerteil eine Sollbruchstelle. Eine derartig bewußte Bevorzugung des Sollbruchrisikos an der ersten Metallplatte hat den Vorteil, dass auch im Falle eines Bruches das defekte Schwingdämpfungselement ein daran aufgehängtes Aggregat verliersicher hält.

Die erfindungsgemäßen Schwingdämpfungselemente werden im Regelfall paarweise eingesetzt, wobei die Elemente auf einer gemeinsamen Achse liegen. Auf diese Weise wird ein Verkanten zuverlässig vermieden.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 den Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schwingdämpfungselement;

Fig. 2a den Längsschnitt durch ein solches Schwingdämpfungselement in axial gestauchtem Zustand;

Fig. 2b den Längsschnitt durch ein Schwingdämpfungselement, bei dem die Befestigungsbolzen zueinander lateral versetzt sind;

Fig. 3 ein Aggregat, das mit Hilfe von vier jeweils paarweise angeordneten Schwingdämpfungselementen an einem Hubkolbenmotor elastisch aufgehängt ist.

Das in Fig. 1 dargestellte Schwingdämpfungselement 2 besteht aus einem im wesentlichen halbkugelförmigen Dämpfungskörper 4, der aus Gummi oder einem gleichartigen Elastomer besteht. Stirnseitig und bodenseitig ist jeweils eine kreisrunde Metallplatte 6, 8 anvulkanisiert. An den Metallplatten 6, 8 befindet sich jeweils ein Bolzen 10, 12 mit Schraubgewinde.

Statt aus Metall können die beiden anvulkanisierten Platten 6, 8 auch aus einem harten Kunststoff bestehen. Der halbkugelförmige Dämpfungskörper 4 ist von einem halbschaligen Metall-Teil 14 umgeben. In seiner Mitte weist dieses halbschalige Metall-Teil 14 eine Bohrung 32 auf. Über den stirnseitigen (kuppenseitigen) Bolzen 10 gestülpt kann es so mit Hilfe einer Mutter 16 (Fig. 3) an der stirnseitigen Metallplatte 6 oberhalb des Dämpfungskörpers 4 befestigt werden. Der Radius r des halbkugelförmigen Dämpfungskörpers 4 und der Innenradius R des halbschaligen Metall-Teils 14 und die Anordnung von Dämpfungskörper 4 und Metall-Teil 16 zueinander sind so gewählt, dass im Ruhezustand ein äquidistanter Luftzwischenraum D zwischen den beiden Teilen 4, 14 besteht. Das halbschalige Metall- Teil 14 weist eine nach innen umgebördelte Krempe 18 zur Halterung eines flexiblen, metallischen Gewebes 20 auf. Über das halbschalige Metall-Teil 14 wird hiermit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem stirnseitigen 10 und dem bodenseitigen Bolzen 12 hergestellt. Auf diese Weise wird eine Masseverbindung zwischen dem schwingungsmäß zu entkoppelnden Aggregat (z. B. einem Elektronik-Bauteil 28) und einem zu Schwingungen neigenden Verbrennungsmotor 30 hergestellt. An seiner Außenseite ist das Metall-Teil 14 mit einer Isolierung 22 versehen. Vorzugsweise ist der stirnseitige Vulkanisationsbund (A) 24 kleiner als der an der planen Seite des halbkugelförmigen Elastomers 4 befindliche Vulkanisationsbund (B) 26.

Im Falle einer Beschädigung durch Überlastung würde zunächst der kleinere Vulkanisationsbund (A) 24 reißen. Da aber durch den gelösten Vulkanisationsbund (A) 24 auch bei extremer Beanspruchung genügend Spielraum zur Verfügung steht, wird damit ausgeschlossen, dass auch der andere Vulkanisationsbund (B) 26 bricht. Der kleinere Vulkanisationsbund (A) 24 kann deshalb als "Sollbruchstelle" bezeichnet werden. Wegen der Großflächigkeit der planen Unterseite des halbkugelförmigen Elastomers 4 wird ein über ein Schwingdämpfungselement 2 aufgehängtes Aggregat 28 (Fig. 3) auch im Fall eines an der Sollbruchstelle geschehenen Bruchs verliersicher gehalten.

Die Befestigung eines Aggregats 28 (z. B. einer Steuerelektronik an einem Verbrennungsmotor 30, Fig. 3) erfolgt über die an den Metallplatten 6, 8 befindlichen Bolzen 10, 12.

Wenn keine elektrisch leitende Verbindung zwischen Elektronik-Bauteil 28 und dem Motorblock 30 erforderlich ist, kann das halbschalige Metall-Teil 14 statt mit einem leitenden auch mit einem nichtleitenden Material, z. B. einem textilen Kunstfasergewebe 20, abgedeckt sein.

Das halbschalige Metall-Teil 14 weist eine Bohrung 32 auf, die als Wasserablauf dient. Hierdurch wird verhindert, dass sich bei Minustemperaturen Eis im Luftspalt bilden kann.

Die Radien von halbschaligem Metall-Teil 14 und Elastomerteil 4 unterscheiden sich voneinander, so dass im unbelasteten Ruhezustand ein äquidistanter Zwischenraum D zwischen dem halbkugelförmigen Elastomerteil 4 und dem halbschaligen Metall-Teil 14 vorhanden ist.

Bei axialer Stauchung wird der halbkugelförmige Dämpfungskörper 4 zunächst zusammengedrückt. Da er aus inkompressiblem Elastomermaterial besteht, hat die axiale Stauchung eine radiale Dehnung zur Folge. Bei zunehmender Stauchung ergibt sich zunächst eine ringförmige Berührung des Elastomerteils 4 an der Innenseite des halbkugelförmigen Metall-Teils 14 (Fig. 2a). Bei weiterer Zunahme der Stauchung vergrößert sich die Anlagefläche des Elastomerteils 4 an der Innenfläche des Metall-Teils 14 mehr und mehr. Hierdurch wird eine progressive Federwirkung erreicht. Bei extremer Belastung wirkt die halbkugelförmige Innenfläche als begrenzender Anschlag.

Bei lateraler Belastung ergibt sich zunächst eine Scherspannung, die weitere Belastung führt zu einer punktförmigen Berührung des Elastomerteils 4 an der Innenseite des Metall-Teils 14. Mit zunehmender lateraler Belastung vergrößert sich der Berührungspunkt zu einer größer werdenden Berührungsfläche (Fig. 2b). Auf diese Weise ergibt sich auch bei lateraler Auslenkung eine progressive Feder- bzw. Dämpfungswirkung. Schließlich wirkt auch hier die Innenfläche des Metall-Teils 14 als Anschlag.

Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Dämpfungselemente 2 paarweise verwendet. Hierdurch wird zuverlässig verhindert, dass sich die Dämpfungselemente 2 bei lateraler Belastung verkannten und somit in ihrer Wirkung beeinträchtigt werden könnten.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist ein Elektronik-Bauteil 28 unter Zwischenschaltung von vier Dämpfungselementen 2 in einer Aussparung eines Motorblocks 30 befestigt. Dabei sind jeweils zwei Dämpfungselemente 2 koaxial zueinander an gegenüberliegenden Seiten des Elektronik-Bauteils 28 angeordnet.

Bezugszeichenliste

2

Schwingdämpfungselement

4

Dämpfungskörper, Elastomerteil

6

(stirnseitige) Metallplatte

8

(bodenseitige) Metallplatte

10

(stirnseitiger) Bolzen

12

(bodenseitiger) Bolzen

14

Metall-Teil

16

Mutter
r Radius des Dämpfungskörpers
R Innenradius des Metall-Teils
D (Luft-)Zwischenraum

18

Krempe

20

Gewebe

22

Isolierung

24

stirnseitiger Vulkanisationsbund (A)

26

bodenseitiger Vulkanisationsbund (B)

28

Aggregat, Elektronik-Bauteil

30

Verbrennungsmotor, Motorblock

32

Bohrung

Claims

1. Schwingdämpfungselement (2),
bestehend aus einem Dämpferkörper (4) aus elastischem Material,
an dem an den zueinander entgegengesetzten Enden Befestigungsbolzen (10, 12) angebracht sind, und
wobei an dem einen (20) der beiden Befestigungsbolzen (10, 12) ein tassenförmiges Metall-Teil (14) befestigt ist, welches den elastischen Dämpfungskörper (4) in einem Abstand umgibt,
dadurch gekennzeichnet,

- dass der elastische Dämpfungskörper (4) rotationssymmetrisch und im wesentlichen halbkugelförmig ausgebildet ist,
- dass die Innenfläche des tassenförmigen Metall-Teils (14) rotationssymmetrisch und im wesentlichen halbschalig ausgebildet ist,

mit einer Bohrung an dessen Kuppe zur Befestigung an dem an der Kuppe des elastischen Dämpfungskörpers (4) angeordneten Befestigungsbolzens (10),
wobei bezüglich der Radien (r, R) der beiden übereinander gestülpten halbkugelförmigen Flächen eine Differenz in der Weise besteht,
dass über die gesamte freie halbkugelige Fläche des Dämpfungskörpers (4) ein in etwa äquidistanter Zwischenraum (Luftspalt D) zum halbschaligen Metall-Teil (14) gegeben ist.

2. Schwingdämpfungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Befestigungsbolzen (10, 12) mittels einerseits an der Kuppe und andererseits an dem planen Boden des Dämpfungskörpers (4) aufvulkanisierter, kreisrunder Metallplatten (6, 8) befestigt sind (Vulkanisationsbund A, 24 und Vulkanisationsbund B, 26), wobei der dem Boden des tassenförmigen Metall-Teils (14) zugewandte Vulkanisationsbund A (24) kleiner ist als der gegenüberliegende Vulkanisationsbund B (26).

3. Schwingdämpfungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung des tassenförmigen Metall-Teils (14) durch ein flexibles Abschlußteil (20) abgeschlossen ist.

4. Schwingdämpfungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass das flexible Abschlußteil (20) aus elektrisch leitendem Gewebe besteht
und einerseits am Außenrand des tassenförmigen Teils (14)
und andererseits an der bodenseitigen Metallplatte (8) bzw. an dem an der bodenseitigen Metallplatte (8) befindlichen Bolzen (12) befestigt ist.

5. Schwingdämpfungselement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das tassenförmige Metall-Teil (14) von einer Isolierung (22) ummantelt ist.

6. Schwingdämpfungselement nach Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei axial zueinander angeordnete Schwingdämpfungselemente (2) an zwei zueinander entgegengesetzten Seiten eines elastisch aufzuhängenden Bauteils (28) angebracht sind.

7. Schwingdämpfungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem tassenförmigen Metall-Teil (14) mindestens eine (weitere) Bohrung (32) befindet, wodurch der Luftspalt (D) mit dem Außenraum verbunden ist.