DE10153464A1 - Elastomerlager - Google Patents

Abstract

Elastomerlager zur Dämpfung oder Entkopplung von Schwingungen zwischen benachbarten Bauteilen, mit einem aus einem elastomeren Werkstoff, vorzugsweise aus Gummi gebildeten Federkörper, der an mindestens einer seiner zwei Stirnflächen mit einem vorzugsweise metallischen Anschlußteil zur Befestigung verbunden ist, wobei das Elastomerlager einen parallel geschalteten elektrisch und/oder elektronisch regelbaren Reibungsdämpfer aufweist, wobei der Federkörper aus mehreren in Reihe geschalteten Teilen oder Abschnitten besteht und dass mindestens ein Reibungsdämpfer zu mindestens einem Teil oder Abschnitt des Federkörpers parallel geschaltet ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Elastomerlager zur Dämpfung oder Entkopplung von Schwingungen zwischen benachbarten Bauteilen, mit einem aus einem elastomeren Werkstoff, vorzugsweise aus Gummi gebildeten Federkörper, der an mindestens einer seiner zwei Stirnflächen mit einem vorzugsweise metallischen Anschlußteil zur Befestigung verbunden ist, wobei das Elastomerlager einen parallel geschalteten elektrisch und/oder elektronisch regelbaren Reibungsdämpfer aufweist.
• Man verwendet solche Federelemente, die verhältnismäßig einfach aufgebaut sein können, zur schwingungsisolierten Anbringung von Bauteilen oder Aggregaten, um diese vor schädlichen Schwingungen oder Schocks zu schützen oder um zu verhindern, daß Schwingungen, die von diesen ausgehen, auf andere Bauteile übertragen werden. Die Befestigung solcher Federelemente erfolgt durchweg mittels Schraubverbindungen, wobei die Federelement-Anschlußteile entweder in sie eingeformte oder in Form von Muttern an ihnen angebrachte Innengewinde aufweisen oder Stehbolzen mit Außengewinde tragen.
• Es sind - beispielsweise aus dem DE GM 19 01 501 - Gummi-Metall-Federelemente bekannt, deren Gummikörper zur Beeinflussung ihrer Steifigkeit Hohlräume aufweisen können und bei denen die Anschlußelemente mit Bohrungen zur Anbringung separater Schrauben versehen sind.
• Ebenfalls bekannt sind hydraulisch gedämpfte Lager, beispielsweise aus der DE 34 41 592 C2, bei denen neben der Schwingungsdämpfung durch Gummielemente eine Hydraulikflüssigkeit zusätzlich dämpft, indem bei Lagerbelastung die Flüssigkeit besondere Drosselquerschnitte durchströmt. Durch diese Ausbildung kann man das Lager oft auf verschiedene Frequenzbereiche auslegen.
• Ein Nachteil all dieser Lagerungen besteht darin, dass eine Schaltbarkeit bzw. eine Einstell- oder Regelbarkeit im Hinblick auf die Dämpfungsrate oder -kraft und auf verschiedene Schwingungsfrequenzen nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand erreicht werden kann.
• Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, die bisher bekannten Nachteile zu vermeiden und ein einstell- oder regelbares Elastomerlager bereitzustellen, welches einfach und kostengünstig herzustellen und doch präzise und mit einfachen Mitteln zu regeln ist.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen vorhanden.
• Hierbei besteht der Federkörper aus mehreren in Reihe geschalteten Teilen oder Abschnitten, wobei mindestens ein Reibungsdämpfer zu mindestens einem Teil oder Abschnitt des Federkörpers parallel geschaltet ist.
• Die Fig. 1 bis 4 verdeutlichen die Ausführungen von unterschiedlichen Elastomerlagern, bei denen Teilbereiche des Federkörpers mit parallel geschalteten Reibungsdämpfern versehen sind.
• Vorteilhafterweise weist der Federkörper an beiden seiner Stirnflächen metallische Anschlussteile auf, wobei der regelbare Reibungsdämpfer innerhalb oder außerhalb eines Teiles oder Abschnittes des Federkörpers angeordnet und über Kraftübertragungselemente mit den anschließenden oberen oder unteren Teilen oder Abschnitten des Federkörpers oder mit einem Anschlussteil verbunden ist.
• Durch eine solche Anordnung erhält man beliebige Kombinationsmöglichkeiten zur Einstellung eines solchen Elastomerlagers, in dem dann einzelne Teile oder Abschnitte des Federkörpers in Reihe geschaltet oder auch mit einem parallel geschalteten Reibungsdämpfer versehen werden können. Dadurch kann die Dämpfung eines oder mehrerer Abschnitte des Federkörpers eingestellt werden, gebenenfalls auch gänzlich blockiert werden, so dass eine besonders harte Kennung erreicht wird. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Reibungsdämpfer außerhalb des entsprechenden parallel geschalteten Teiles oder Abschnittes des Federkörpers angeordnet ist und die Kraftübertragungselemente als gelenkig miteinander verbundene Federbügel ausgebildet sind, vorzugsweise aus Metall.
• Hierdurch ergibt sich eine konstruktiv besonders einfache Ausbildung eines Elastomerlagers, bei dem die reibungsdämpfenden Eigenschaften in dem Gelenk, mit dem die Federbügel untereinander verbunden sind, enthalten sind. Eine solche Ausbildung zeigt beispielsweise die Fig. 1.
• Hier erkennt man das Elastomerlager 1 mit seinen metallischen Anschlussteilen 2 und 2' und seinen Federkörperabschnitten 3, 4 und 5. Ein regelbarer Reibungsdämpfer 6 ist über als Federbügel ausgebildete Kraftübertragungselemente 7 und 8 mit den anschließenden Federkörperabschnitten 3 und 5 verbunden, so dass der mittlere Federkörperteil 4 parallel zu dem Reibungsdämpfer geschaltet ist.
• Die wesentlichen Dämpfungseigenschaften sind in den Gelenken 9 bzw. 9' integriert, wobei gemäß der vorteilhaften Ausführung nach den Ansprüchen 7 und 8 ein solcher regelbarer "Gelenkreibungsdämpfer" aus mindestens zwei Dämpferelementen besteht, beispielsweise der Gelenkbuchse und der Gelenkwelle, die über mindestens einen Teilbereich benachbart und relativ zueinander bewegbar aneinander liegen und bei denen durch Anlegen elektrischer Energie zwischen Gelenkbuchse und Gelenkwelle eine Reibpaarung aktivierbar ist, beispielsweise indem eines der beiden aneinander bewegbar anliegenden Teile als Piezoelement ausgebildet ist, welches durch Anlegen von Spannung seinen Durchmesser verändert.
• Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Kraftübertragungselemente als Gelenkhebel ausgebildet sind, vorzugsweise aus Metall. Eine solche Ausführung zeigen die Fig. 2 und 3. Auch hier erkennt man ein Elastomerlager 10, welches an seinen Stirnflächen zwei metallische Anschlussteile 11 und 11' aufweist. Das Elastomerlager 10 besitzt einzelne Federkörperabschnitte 12, 13 und 14, wobei der mittlere Federkörperabschnitt 13 mit einem parallel geschalteten Reibungsdämpfer 15 versehen ist. Die Dämpfungsfunktion ist in gleicher Weise wie oben bereits geschildert in den Gelenken 16 und 16' integriert, während die Gelenke 17 bis 17''' lediglich Gelenkfunktion "ohne Reibung" bereitstellen. In einer solchen Ausführung ist die Reibungsdämpfung auf die Gelenke beschränkt, ohne dass durch innere Reibung der Kraftübertragungselemente eine schlecht regelbare oder nur ungenau zu bestimmende Zusatzdämpfung entsteht.
• Eine weitere vorteilhafte Ausführung besteht darin, dass die Federkörper aus Gummi bestehen und die Kraftübertragungselemente im oberen und unteren Bereich des entsprechenden parallel geschalteten Teiles oder Abschnittes des Federkörpers einvulkanisiert sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache und leicht zu produzierende Version des Elastomerlagers.
• Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Kraftübertragungselemente als Platten ausgebildet sind, vorzugsweise aus Metall, die an dem oberen und dem unteren Bereich des entsprechenden parallel geschalteten Teiles oder Abschnittes des Federkörpers angelenkt sind. Eine solche Ausführung zeigt die Fig. 4. Auch dort erkennt man ein Elastomerlager 18 mit seinen beiden metallischen Anschlussteilen 19 und 19', welches aus den Federkörperabschnitten 20, 21 und 22 besteht. Parallel geschaltet zum Federkörperabschnitt 21 ist hierbei ein plattenförmiger regelbarer Reibungsdämpfer 23, der aus den beiden Platten 24 und 25 besteht, die innerhalb der Federkörperabschnitte 20 und 21 angelenkt und miteinander über die Gelenke 26 und 27 verbunden und geführt sind.
• In dieser Ausführung ist der Reibungsdämpfer bzw. die Dämpfungsfunktion, wie oben bereits geschildert, im Gelenk 27 integriert.
• Eine weitere vorteilhafte Ausführung besteht darin, dass mindestens eines der Dämpferelemente mindestens in seinem dem anderen Dämpferelement benachbarten Teilbereich eine piezoelektrisch wirksame Oberfläche aufweist, die sich durch Anlegen elektrischer Energie in Richtung auf die Oberfläche des anderen Dämpferelementes verformt und die Reibpaarung aktiviert.
• Die Oberflächen treten dann in Reibkontakt, wobei die Stärke der Reibkraft mit dem Maß der piezoelektrischen Verformung und damit über die Energiezufuhr leicht regelbar ist. Insbesondere bei einer solchen Ausbildung ist es vorteilhaft, die Dämpferelemente als ineinander bewegliche Gelenkelemente auszubilden, wobei z. B. die Gelenkwelle, die in der Gelenkbuchse dreht, eine piezoelektrisch wirksame Oberfläche aufweist. "Verdickt" sich dann nach Energiezufuhr der entsprechende Zylinder- bzw. Wellenbereich, wird die Reibpaarung wirksam.
• Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, daß mindestens eines der Dämpferelemente mindestens in seinem dem anderen Dämpferelement benachbarten Teilbereich mindestens einen Elektromagneten aufweist und das andere Dämpferelement in seinem benachbarten Teilbereich als metallischer Anker ausgebildet ist, wobei durch Anlegen elektrischer Energie eine Reibpaarung zwischen Elektromagnet und Anker aktivierbar ist. Auch in einer solchen Ausführung ist die Stärke der Reibkraft über die Energiezufuhr leicht regelbar.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung können die regelbaren Dämpferelemente auch aus elastomerem Material bestehen, wobei mindestens eines in seinem dem anderen Dämpferelement benachbarten Teilbereich piezokeramische Bauteile oder eingelagerte Piezokristalle aufweist, die die Oberfläche soweit verformen, dass eine Reibpaarung auftritt.
• Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, daß die Dämpferelemente von Führungseinrichtungen während ihrer Relativbewegung in der Reibpaarung abgestützt werden, sodass die auf die Oberflächen wirkenden Normalkräfte gut aufgefangen werden können.

Claims (12)

1. Elastomerlager zur Dämpfung oder Entkopplung von Schwingungen zwischen benachbarten Bauteilen, mit einem aus einem elastomeren Werkstoff, vorzugsweise aus Gummi gebildeten Federkörper, der an mindestens einer seiner zwei Stirnflächen mit einem vorzugsweise metallischen Anschlußteil zur Befestigung verbunden ist, wobei das Elastomerlager einen parallel geschalteten elektrisch und / oder elektronisch regelbaren Reibungsdämpfer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper aus mehreren in Reihe geschalteten Teilen oder Abschnitten besteht und dass mindestens ein Reibungsdämpfer zu mindestens einem Teil oder Abschnitt des Federkörpers parallel geschaltet ist.

2. Elastomerlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkörper an beiden seiner Stirnflächen metallische Anschlußteile aufweist, wobei der regelbare Reibungsdämpfer innerhalb oder außerhalb eines Teiles oder Abschnittes des Federkörpers angeordnet und über Kraftübertragungselemente mit den anschließenden oberen und/oder unteren Teilen oder Abschnitten des Federkörpers oder mit dem jeweiligen Anschlußteil verbunden ist.

3. Elastomerlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungsdämpfer außerhalb des entsprechenden parallel geschalteten Teiles oder Abschnittes des Federkörpers angeordnet ist und die Kraftübertragungselemente als gelenkig miteinander verbundene Federbügel ausgebildet sind, vorzugsweise aus Metall.

4. Elastomerlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungselemente als Gelenkhebel ausgebildet sind, vorzugsweise aus Metall.

5. Elastomerlager nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkörper aus Gummi bestehen und die Kraftübertragungselemente im oberen und unteren Bereich des entsprechenden parallel geschalteten Teiles oder Abschnittes des Federkörpers einvulkanisiert sind.

6. Elastomerlager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungselemente als Platten ausgebildet sind, vorzugsweise aus Metall, die an dem oberen und dem unteren Bereich des entsprechenden parallel geschalteten Teiles oder Abschnittes des Federkörpers angelenkt sind.

7. Elastomerlager nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der regelbare Reibungsdämpfer aus mindestens zwei Dämpferelementen besteht, die über mindestens einen Teilbereich benachbart und relativ zueinander bewegbar aneinanderliegen, wobei durch Anlegen elektrischer Energie zwischen den Dämpferelementen eine Reibpaarung aktivierbar ist.

8. Elastomerlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der regelbare Reibungsdämpfer als mindestens ein die Kraftübertragungselemente verbindendes Gelenk ausgebildet ist, wobei die Dämpferelemente die gegeneinander beweglichen Gelenkteile bilden.

9. Elastomerlager nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der regelbare Reibungsdämpfer aus plattenförmigen Kraftübertragungselementen besteht, die mindestens über einen Teilbereich benachbart und relativ zueinander bewegbar aneinanderliegen.

10. Elastomerlager nach Anspruch 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Dämpferelemente mindestens in seinem dem anderen Dämpferelement benachbarten Teilbereich eine piezoelektrisch wirksame Oberfläche aufweist, die sich durch Anlegen elektrischer Energie in Richtung auf die Oberfläche des anderen Dämpferelementes verformt und die Reibpaarung aktiviert.

11. Elastomerlager nach Anspruch 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Dämpferelemente mindestens in seinem dem anderen Dämpferelement benachbarten Teilbereich mindestens einen Elektromagneten aufweist und das andere Dämpferelement in seinem benachbarten Teilbereich als metallischer Anker ausgebildet ist, wobei durch Anlegen elektrischer Energie ein Reibpaarung zwischen Elektromagnet und Anker aktivierbar ist.

12. Elastomerlager nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferelemente von Führungseinrichtungen während ihrer Relativbewegung in der Reibpaarung abgestützt werden.