DE1148108B

DE1148108B - Vibration absorber made of a self-damped spring and a relatively small auxiliary mass connected to the spring

Info

Publication number: DE1148108B
Application number: DEV6334A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Konrad Oeser; Dipl-Ing Walther Rinne
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-10-02
Filing date: 1953-10-02
Publication date: 1963-05-02
Also published as: DE1987430U

Description

Schwingungstilger aus einer eigengedämpften Feder und aus einer mit der Feder verbundenen, verhältnismäßig kleinen Hilfsmasse Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger aus einer eigengedämpften Gummi- oder sonstwie ausgebildeten Feder und aus einer mit der Feder verbundenen, verhältnismäßig kleinen Hilfsmasse, angekoppelt an ein schwingendes System, wie z. B. ein elastisch gelagertes Antriebsaggregat, und zwar beispielsweise in der Form eines in mindestens zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen verschiedene Eigenfrequenzen aufweisenden Fahrzeugmotors.Vibration absorber from a self-damped spring and from one with the spring connected, relatively small auxiliary mass The invention relates a vibration damper made of a self-damped rubber or otherwise trained Spring and a relatively small auxiliary mass connected to the spring, coupled to a vibrating system, such as B. an elastically mounted drive unit, for example in the form of one in at least two perpendicular to each other standing directions different natural frequencies having vehicle engine.

Es ist bekannt, Fahrzeugmotoren elastisch zu lagern. Auf einer solchen elastischen Lagerung hat der Motor eine bestimmte Eigenfrequenz. Bei Erregungen in dieser Eigenfrequenz neigt er zu Schwingungen mit erheblicher Amplitude. Bei Motoren für Vorderachsantrieb werden üblicherweise Getriebe, Kupplung und Differential mit dem Motor zu einem Block vereinigt. Es hat sich gezeigt, daß beim Betrieb solcher Motore durch die vom Differential ausgehenden Halbachsen Beanspruchungen auf den Motor übertragen werden, wodurch dieser zu Schwingungen um seine Querachse angeregt wird. Diese Erregung erfolgt bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit in der Eigenfrequenz des Motors. Die dadurch entstehenden starken Resonanzschwingungen gehen zum erheblichen Teil unabgefedert in das Fahrzeuggestell über. Bei dieser bestimmten Fahrgeschwindigkeit wird dadurch Dröhnen und Vibrieren der Karosserie ausgelöst.It is known to mount vehicle engines elastically. On one of these elastic mounting, the motor has a certain natural frequency. With excitement At this natural frequency it tends to oscillate with a considerable amplitude. at Front axle drive motors are usually gearboxes, clutches and differentials combined with the engine into one block. It has been shown that when operating such Motors due to the semi-axes from the differential loads on the Motor are transmitted, causing it to vibrate around its transverse axis will. This excitation takes place at a certain driving speed in the natural frequency of the motor. The resulting strong resonance vibrations are significant Part unsprung into the vehicle frame. At this particular driving speed this triggers the roar and vibration of the body.

Man hat versucht, diesem Übelstand durch Änderung der Eigenfrequenz des Motors abzuhelfen. Dies führte aber nur zu einer Verlagerung des Resonanzbereiches. Der Bereich der erregenden Frequenzen ist groß, und man kann die Eigenfrequenz des Motors weder zu hoch noch zu tief legen, weil dadurch seine Lagerung entweder zu hart oder zu weich wird. Man muß also gezwungenerweise im Bereich der erregenden Frequenzen bleiben. Auf diesem Weg ist also eine wirksame Abhilfe nicht möglich.Attempts have been made to remedy this problem by changing the natural frequency the engine to remedy. However, this only led to a shift in the resonance range. The range of exciting frequencies is wide, and one can determine the natural frequency of the Set the motor neither too high nor too low, because this would either cause its storage to be too high becomes hard or too soft. So one has to be in the realm of excitement Frequencies remain. An effective remedy is therefore not possible in this way.

Weiterhin wurde vorgeschlagen, oberhalb eines Verbrennungsmotors einen Reibungsdämpfer anzuordnen, bei dem an den Oberflächen einer Planscheibe zu beiden Seiten Gewichte so angeordnet sind, daß dieselben parallele Bewegungsmöglichkeit aufweisen und durch einen zentralen Bolzen, unter Zwischenschaltung einer Feder, miteinander über die Planscheibe verbunden sind.Furthermore, it has been proposed that above an internal combustion engine a To arrange friction damper, in which on the surfaces of a faceplate to both Side weights are arranged so that the same possibility of parallel movement have and by a central bolt, with the interposition of a spring, are connected to each other via the faceplate.

Entsprechend der durch die Kolbenführung entstehenden Schwingungsausschläge, das ist vornehmlich in senkrechter Richtung, wirken die beiden Gewichte in gegenläufiger Bewegung unter Ausnutzung der Reibungsdämpfung. Durch diese Maßnahme werden lediglich mechanische Wirkungen in nur einer Richtung erzielt.According to the vibrations caused by the piston guide, this is mainly in the vertical direction, the two weights work in opposite directions Movement using the friction damping. This measure will only mechanical effects achieved in only one direction.

Die Erfindung schlägt einen anderen Weg zur Lösung vor. Erfindungsgemäß soll der Schwingungstilger durch entsprechende Wahl von Höhe und Querschnitt seiner Feder in den Richtungen von mindestens zwei senkrecht zueinander stehenden verschiedenen Eigenfrequenzen des elastisch gelagerten Antriebsaggregats in Resonanz schwingen.The invention proposes another way of solving the problem. According to the invention the vibration absorber should be selected by appropriate choice of height and cross-section of its Spring in the directions of at least two mutually perpendicular different ones Natural frequencies of the elastically mounted drive unit oscillate in resonance.

Das hat den Vorteil, daß dann das Antriebsaggregat selbst - auch wenn es in seiner Eigenfrequenz erregt wird - nur mit so kleiner Amplitude schwingt, daß eine Übertragung dieser Schwingungen auf das Fahrgestell und die Karosserie - wenn es sich um ein Fahrzeug handelt - nicht eintritt. Außerdem ergibt sich als weiterer Vorteil, daß damit das bei Fahrzeugen gefürchtete Kupplungstapfen, das einen einmaligen und kurzzeitigen Schwingungszustand des Motors darstellt, beseitigt werden kann.This has the advantage that then the drive unit itself - even if it is excited in its natural frequency - only vibrates with such a small amplitude, that a transfer of these vibrations to the chassis and the body - if it is a vehicle - does not enter. It also results as Another advantage is that the dreaded coupling stud, the represents a one-off and short-term vibration condition of the engine, eliminated can be.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar an Hand eines für Vorderachsantrieb bestimmten Fahrzeugmotors.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, on the basis of a vehicle engine intended for front-axle drive.

Fig. 1 zeigt die Anordnung des Motors ohne Zusatzmasse in schematischer Seitenansicht, und Fig. 2 gibt die Anordnung des Motors mit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Zusatzmasse in schematischer Seitenansicht wieder.Fig. 1 shows the arrangement of the engine without additional mass in a schematic Side view, and Fig. 2 gives the arrangement of the engine with one according to the invention trained additional mass in a schematic side view again.

Nach der Fig. 1 ist der Motor 1 mit dem Getriebe und dem Differential 2 zu einem Block vereinigt und mittels elastischer Puffer 3 federnd im Fahrzeugrahmen 4 aufgehängt. Am Differential 2 sind mittels Gelenke 5 Halbachsen 6 angelenkt, die ihrerseits wieder durch Gelenke 7 mit den Rädern 8 verbunden sind. Solange die einzelnen durch die Gelenke 5 und 7 verbundenen Achsteile fluchten, tritt eine kontinuierliche Drehmomentübertragung ein. Wenn jedoch das Rad 8 durchfedert, dann erfolgt durch die Gelenke eine ruckartig- intermittierende Drehmomentübertragung. Dadurch wird der Motor 1 über das Differential. zu Schwingungen angeregt, deren Frequenz in weiten Grenzen schwanken kann. Prakxisch befindet sich nun das Rad 8 infolge der dauernden Straßenunebenheiten oder verschiedenen Belastungen immer in einer ausgelenkten Stellung, so daß ebenso dauernd Schwingungen auf den Motor übertragen werden. Erfolgt hierbei die Erregung in der Eigenfrequenz des Motors, was bei einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit stets der Fall ist, so wird dieser zu Schwingungen 9 mit erheblicher Amplitude um seine Querachse aufgeschaukelt. Diese Schwingungen gehen zumindest teilweise unabgefedert in den Fahrzeugrahmen 4 ein und verursachen ein unangenehmes Dröhnen und Vibrieren der Karosserie.According to Fig. 1, the engine 1 is with the gearbox and the differential 2 combined into a block and resilient in the vehicle frame by means of elastic buffers 3 4 hung. On the differential 2 5 semi-axles 6 are articulated by means of joints, the on your part are again connected to the wheels 8 by joints 7. As long as the individual axle parts connected by the joints 5 and 7 are in alignment, a continuous torque transmission occurs. However, if the wheel 8 deflects, then a jerky, intermittent torque transmission takes place through the joints. This makes the engine 1 through the differential. excited to vibrate, whose Frequency can fluctuate within wide limits. In practice, wheel 8 is now located always in due to the constant bumps in the road or various loads a deflected position, so that vibrations are also continuously transmitted to the engine will. If the excitation takes place at the natural frequency of the motor, which is the case with a certain driving speed is always the case, this becomes vibrations 9 rocked around its transverse axis with considerable amplitude. These vibrations go at least partially unsprung in the vehicle frame 4 and cause an uncomfortable roar and vibration of the body.

Nach der Fig. 2 ist mit dem Motor 1', dessen Aufbau und Anordnung sonst die gleiche ist wie nach der Fig.1, eine kleine Hilfsmasse 10 gekoppelt. Die Kopplung erfolgt über eine Feder, die in diesem Falle als profilierte Stabfeder 11 ausgebildet ist. Die Hilfsmasse 10 und die Feder 11 bilden zusammen ein Schwingungssystem, das auf die Eigenfrequenz des Motors 1' abgestimmt werden kann. Zur genauen Abstimmung ist entweder die Hilfsmasse 10 oder die Kopplungsfeder 11 verstellbar ausgebildet. Beispielsweise kann zu diesem Zweck die Pendellänge der Hilfsmasse verstellbar sein. Hierzu könnte man die Hilfsmasse10 auf der Feder 11 oder die Feder 11 am Motor 1' schiebbar anordnen. Naturgemäß kann man zur Abstimmung auch die Feder 11 selbst einstellbar ausbilden, indem man sie beispielsweise aus zwei gegeneinander verschiebbaren Blattfedern zusammensetzt.According to FIG. 2, the motor 1 ', its structure and arrangement otherwise the same as according to FIG. 1, a small auxiliary mass 10 is coupled. the Coupling takes place via a spring, which in this case is a profiled rod spring 11 is formed. The auxiliary mass 10 and the spring 11 together form a vibration system, which can be matched to the natural frequency of the motor 1 '. For precise coordination either the auxiliary mass 10 or the coupling spring 11 is designed to be adjustable. For example, the pendulum length of the auxiliary mass can be adjustable for this purpose. For this purpose one could use the auxiliary mass 10 on the spring 11 or the spring 11 on the motor 1 ' arrange to be slidable. Of course, you can also use the spring 11 itself for tuning train adjustable by, for example, two mutually displaceable Composed of leaf springs.

Die Wirkungsweise des Schwingungstilgers ist folgende: Die Hilfsmasse 10 und der Motor 1' bilden zusammen ein Doppelpendel. Erfolgt die Erregung des Motors 1' in der vorstehend beschriebenen Art und Weise, so wird dieses Doppelpendel derart zu Schwingungen angeregt, daß die Hilfsmasse 10 mit erheblicher Amplitude 12, der Motor 1' selbst jedoch nur noch mit einer vernachlässigbar kleinen Amplitude 13 im Gegentakt schwingen. Gewissermaßen wird also die Schwingung vom Motor abgezogen, indem man bewußt die Hilfsmasse 10 durch entsprechende Dimensionierung und Kopplung mit möglichst großer Amplitude gegenphasig schwingen läßt. Die im Motor verbleibende Restschwingung mit der kleinen Amplitude 13 wird von der elastischen Aufhängung des Motors sicher abgefedert und infolgedessen nicht mehr auf Fahrzeugrahmen und Karosserie übertragen. Das gefürchtete, auf den gleichen Ursachen beruhende Kupplungsrupfen eines Fahrzeuges wird ebenfalls vermieden.The mode of action of the vibration absorber is as follows: The auxiliary mass 10 and the motor 1 'together form a double pendulum. The excitation of the motor takes place 1 'in the manner described above, this double pendulum becomes like this excited to vibrate that the auxiliary mass 10 with a considerable amplitude 12, the Motor 1 'itself, however, only with a negligibly small amplitude 13 swing in push-pull. So to a certain extent the vibration is subtracted from the motor, by consciously the auxiliary mass 10 by appropriate dimensioning and coupling can oscillate out of phase with the largest possible amplitude. The one remaining in the engine Residual oscillation with the small amplitude 13 is caused by the elastic suspension of the engine safely cushioned and as a result no longer on the vehicle frame and Transfer body. The dreaded clutch picking due to the same causes a vehicle is also avoided.

Die Kopplung der Hilfsmasse 10 mit dem Motor 1' erfolgt dämpfungsfrei, und zwar, wie die Fig. 2 zeigt, mit Hilfe einer Metallfeder, beispielsweise einer Blattfeder 11. Die Kopplungfeder 11 ist so ausgebildet, daß sie in zwei Richtungen schwingen kann. Der gewünschte Effekt tritt also in beiden Richtungen ein. Es werden demnach nicht nur Schwingungen des Motors 1' um seine Querachse 14, sondern durch die Schwingung der Hilfsmasse 10 in der Querrichtung 15 auch Schwingungen des Motors 1' um seine Längsachse 16 wirkungsvoll gedämpft. Statt einer Blatt-oder Stabfeder kann man sich auch einer Schrauben-oder Torsionsfeder bedienen.The coupling of the auxiliary mass 10 to the motor 1 'takes place without any damping, namely, as FIG. 2 shows, with the aid of a metal spring, for example one Leaf spring 11. The coupling spring 11 is designed so that it moves in two directions can swing. The desired effect occurs in both directions. It will therefore not only vibrations of the motor 1 'about its transverse axis 14, but through the vibration of the auxiliary mass 10 in the transverse direction 15 also vibrations of the engine 1 'is effectively damped about its longitudinal axis 16. Instead of a leaf or rod spring you can also use a coil or torsion spring.

Die Kopplung der Hilfsmasse mit dem Motor kann auch über eine eigengedämpfte elastische Masse, z. B. eine Gummifeder, erfolgen. Das hat den Vorteil, daß man in einfacher Weise eine Wirksamkeit in allen drei Raumkoordinaten erzielen kann. Man kann auch eine dämpfungsfreie Feder, z. B. eine Metallfeder, mit einer eigengedämpften Feder, z. B. einer Gummifeder, kombinieren und dabei gleichfalls Mittel zur Einstellung der Dämpfung vorsehen.The coupling of the auxiliary mass with the motor can also be via a self-damped elastic mass, e.g. B. a rubber spring. That has the advantage that one can achieve an effectiveness in all three spatial coordinates in a simple manner. You can also use a damping-free spring, e.g. B. a metal spring, with a self-damped Spring, e.g. B. a rubber spring, combine and also means of adjustment provide for damping.

Claims

PATENT CLAIM: Vibration absorber made of a self-damped rubber or otherwise designed spring and a relatively small auxiliary mass connected to the spring, coupled to a vibrating system, such as, for. B. an elastically mounted drive unit, for example in the form of a vehicle engine having different natural frequencies in at least two mutually perpendicular directions, characterized in that the vibration damper by appropriate choice of height and cross section of its spring in the directions of at least two mutually perpendicular different Natural frequencies of the elastically mounted drive unit oscillates in resonance. Considered publications: German Patent Nos. 228 585, 573 708, 612 406; U.S. Patent No. 1819,665; "Ingenieur-Archiv" magazine, 1934, pp. 146 to 155; Book by Huebner, "Technical vibration theory in their basic features", Springer-Verlag, 1957, pp. 254 and 255; Book by Den Hartog, "Mechanical Vibrations",

2nd edition, Springer-Verlag, 1952, p. 104 to 123.