DE1625389B2 - Elastische, schwingungsdaempfende lagerung fuer gegeneinander abzufedernde bauteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elastische, schwingungsdämpfende Lagerung für gegeneinander abzufedernde Bauteile, die aus einem ringförmigen Element und einer axial durch dieses Element verlaufenden Nabe mit an ihren Enden befestigten Anschlagplatten bestehen, wobei zwischen der oberen bzw. untere·! Anschlagplatte und dem ringförmigen Element als Federelement ein ringförmiger, elastischer Balg angeordnet ist, der zwei miteinander über einen eingeschnürten, ringförmigen Drosselspalt in Verbindung stehende, mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Kammern zwischen sich und der Nabe einschließt. Ein derartiger Gegenstand ist aus der US-Patentschrift 25 62 195 bekannt.

Aus der US-Patentschrift 25 39 443 ist an sich ein einteiliger Balg bekannt, der zwei ringförmige, im Axialschnitt krummlinige Ausbauchungen und eine diese Ausbauchungen miteinander verbindende Einschnürung aufweist, welche in eine Ringöffnung eines Ringes eingeklemmt ist und einen eingeschnürten Durchlaß umgibt. Ferner ist aus der CH-Patentschrift 2 12 091 ein Gegenstand bekannt, welcher in unbelastetem Zustand unsymmetrisch, in belastetem Zustand dagegen zunehmend symmetrisch ist, was durch Anwendung einer variablen Wandstärke des elastischen Materials des Federelementes erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elastische, schwingungsdämpfende Lagerung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie no ausgehend von einer .Sollast auf eine linear wachsende Belastung progressiv und stetig reagiert, wobei der ringförmige HaIg im Betrieb in Ruhelage eine symmetrische Form behalten soll. Auch soll durch die Krfindimji die Herstellung und Montage der Lagerung vereinfacht werden.

DicM· Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine überraschend einfache Vereinigung der aus den genannten Druckschriften entnehmbaren Einzelmerkmale in der Weise gelöst, daß der Balg in an sich bekannter Weise mit zwei im Axialschnitt krummlinigen Ausbauchungen und einer diese Ausbauchungen miteinander verbindenden Einschnürung versehen ist, welche in die Ringöffnung des ringförmigen Elements eingeklemmt ist, wobei die Ausbauchungen des Balges derart gestaltet sind, daß sie in bei Federelementen an sich bekannter Weise im unbelasteten Zustand eine unsymmetrische Lage der gegeneinander abzufedernden Bauteile bedingen, bei Sollbelastung dagegen eine symmetrische Lage dieser Bauteile gewährleisten.

Diese Ausbildung der elastischen Lagerung bietet in der Praxis besondere Vorteile. Bei der am häufigsten vorkommenden Anwendung einer solchen elastischen Lagerung, bei der der Stoßdämpfer eine Last zu tragen hat, würde sich ein symmetrisch ausgebildeter Balg bei Belastung unsymmetrisch verformen, d.h. die obere Ausbauchung des Balges würde komprimiert, während die untere Ausbauchung des Balges auseinandergezogen würde. Dann würde dieser Balg gerade dann, wenn er seine Arbeit verrichten soll, in ungünstiger Weise verformt sein. Durch die Erfindung wird aber erreicht, daß der Balg im Betrieb symmetrisch geformt ist, wodurch man den zusätzlichen Vorteil erreicht, daß auch die zentrale Nabe symmetrisch ausgebildet sein kann. Eine solche symmetrische Nabe ist leichter herzustellen unJ zu montieren als eine unsymmetrische Nabe, und sie kann universeller angewendet werden, da sie für eine stoßdämpfende Lagerung mit verschiedenen Belastungen brauchbar ist, wobei jede Belastung einem bestimmten Grad an Unsymmetrie des unbelasteten Balges entspricht. Abgesehen davon gewährleistet die symmetrische Form der beiden Ausbauchungen des Balges im belasteten Zustand eine vollkommen identische Beanspruchung der beiden Ausbauchungen und damit eine längere Lebensdauer des Balges. Die Lagerung gemäß der Erfindung ergibt daher die gewünschte Progressivst Jer elastischen Deformationen des Balges und dabei eine große Anfangsbiegsarnkeit desselben, welche infolgedessen sowohl bei kleinen Schwingungsamplituden als auch zu Beginn und am Ende aller sonstigen Schwingungsbewegungen unabhängig von deren Amplituden wirksam wird, was bei einer schwingungsdämpfenden oder stoßdämpfenden Lagerung einen großen Vorteil ergibt. Ferner wächst der Widerstand gegen eine Deformation gleichmäßig und gleichzeitig mit der Größe der Beanspruchung, was ebenfalls sehr günstig für die Schwingungsdämpfung ist.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform mit einer Variante beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen

Fig. 1 und 2 im Axialschnitt bzw. im abgebrochenen Querschnitt nach der Linie H-II der Fig. 1 eine elastische Lagerung für zwei gegeneinander abzufedernde Bauteile,

F i g. 3 im Axialschnitt eine Ausführungsform eines elastischen Balges in unbelastetem Zustand und

F i g. 4 ein die Wirkungsweise der elastischen Lagerung erläuterndes Diagramm.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 veranschaulicht die elastische Lagerung für zwei Bauteile 1 und 2, von denen der Bauteil 1 zu einer Maschine und der Bauteil 2 zu einem Gestell gehören können, welche Bauteile unter der Wirkung von Kräften stehen, die sie relativ gegeneinander zu verschieben bzw. in Schwingungen zu versetzen suchen. Der Bauteil 2 ist mit einem ringförmigen Element 2a versehen, der

eine kreisförmige Ringöffnung 2b aufweist Der Bauteil I ist mit zwei Anschlagplatten 8 versehen, die in der Achse der Ringöffnung 2b beiderseits dieser öffnung einander gegenüberliegend auf einer Nabe 9 befestigt sind.

Zwischen den Anschlagplatten 3 ist ein elastischer Balg 3 mit zwei im Axialschnitt krummlinigen Ausbauchungen und einer diese Ausbauchungen miteinander verbindenden Einschnürung 3a angeordnet Die Enden der ausgebauchten Balgteile sind mit den Anschlagplatten 8 verbunden, während der eingeschnürte Balgteil 3a in die Ringöffnung 2b des ringförmigen Elementes 2a des Bauteiles 2 eingesetzt ist. Die Ausbauchungen des Balges 3 begrenzen Kammern 5, während der eingeschnürte Balgteil 3a einen Durchlaß 6 begrenzt, durch den die beiden Kammern 5 miteinander in Verbindung stehen. Die Kammern 5 und der Durchlaß 6 des Balges 3 bi'den zusammen einen geschlossenen, eingeschnürten Hohlraum, der mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist.

Bei einer Axialverschiebung des einen Bauteiles 1 gegenüber dem anderen Bauteil 2 wird die eine der beiden Ausbauchungen des Balges 3 zusammengedrückt und die andere Ausbauchung gedehn', während bei einer darauffolgenden entgegengesetzten Axialverschiebung der beiden Teile eine umgekehrte Deformation der ausgebauchten Balgteile stattfinde). Diese Verformungen des Balges 3 bewirken entsprechende Verdrängungen der in den Kammern 5 befindlichen Flüssigkeit, welche eine Dämpfung der Schwingungen der elastischen Verbindung der beiden Bauteile 1 und 2 erzeugen. Diese Dämpfung erfolgt im wesentlichen durch die Drosselung beim Durchgang der Flüssigkeit durch den Durchlaß 6 des Balghohlraumes. Die Flüssigkeit wird zweckmäßig verhältnismäßig dünnflüssig gewählt und besteht z. B. aus einem öl der üblicherweise in hydraulischen Brems- oder Dämpfungsvorrichtungen benutzten Art oder aus einem Silikonöl, welches gegenüber Gummi besonders indifferent ist. Die Dämpfung kann aber auch durch die viskose Abscherung bewirkt oder verstärkt werden, welche bei der Reibung verschiedener Flüssigkeitsschichten aneinander entsteht. In diesem Falle wird zweckmäßig eine verhältnismäßig viskose Flüssigkeit verwendet, die z. B. aus mindestens einem Polyisobutylen mit einem zwischen 5000 und 12 000 liegenden Molekulargewicht besteht. Es sei bemerkt, daß auch gegenseitige Radialverschiebungen der beiden Bauteile 1 und 2 durch entsprechende Radialverschiebungen der Flüssigkeit gedämpft werden.

Die beiden Anschlagplatten 8 des Bauteiles 1 sind zweckmäßig miteinander durch einen Schraubenbolzen 7 verbunden, welcher axial durch den elastischen Balg 3 hindurchtritt; sie könnten aber auch gegebenenfalls auf andere Weise, z. B. mittels eines außerhalb des Balges liegenden Gabelkopfes miteinander verbunden werden.

Der Balg 3 hat vorzugsweise zwei Endwülste 3b. die mittels des Schraubenbolzen 7 zwischen den Anschlagplatten 8 und der den Bolzen 7 umgebenden, den gegenseitigen Abstand der Anschlagplatten sichernden Nabe 9 festgeklemmt werden. Die Nabe d hat vorteilhaft einen entsprechend der Form des eingeschnürten Balges 3 eingeschnürten Axialschnitt, dessen engste Steile zusammen mit der Einschnürung 3a des Balges 3 den ringförmigen Durchlaß 6 bildet.

Bt i der Ausfühsrungsform gemäß F i g. 3 ist der Balg 3 unsymmetrisch geformt Diese Ausbildung ist zweckmäßig bei einer statischen Belastung, welche nach dem Einbau jes Balgss die Symmetrie desselben durch eine Verformung m:t der Amplitude Δ h wiederherstellt.

Bei einer Relativbewegung des einen Bauteiles 1 gegenüber dem anderen Bauteil 2 wird die eine ausgebauchte Hälfte des Baiges 3 gedehnt, während die andere ausgebauchte Hälfte zusammengedrückt wird, wobei sich die beiden elastischen Rückwirkungen der verformten BaJgwände addieren und die gesamte elastische Rückholkraft der elastischen Lagerung oder Abfederung erzeugen, und wobei außerdem die verhältnismäßig geringe Eigendämpfung des Elastomers wirksam wird. Gäeichzeitig wird das Volumen der durch die zusammengedrückte Hälfte di_₅ Lmlges 3 begrenzten Kammer i verkleinert, so daß die in dieser enthaltene Dämpfungsflüssigkeit durch den ringförmigen Durchlaß 6 in die andere Kammer 15 getrieben wird, die von der gedehnten Hälfte ces Balges 3

3c begrenzt wird. Der Strömungswiderstand beim Übergang der Flüssigkeit aus der zusammengedrückten Balghälfte in ine gedehnte Balghälhe erzeugt eine erhebliche Dämpfung der Schwingungsbewegung der miteinander verbundenen Bauteile, zu der die Eipendämpfung des elastischen Balgwerkstoffes hinzukommt Die Dämpfungswirkung kann nach Belieben durch geeignete Wahl der Viskosität der Flüssigkeit und durch entsprechende Bemessung nach Querschnitt und Länge des oder der Durchlässe 6 variiert werden.

In F i g. 4 sind drei Kurven dargestellt, von denen die Kurve 1 die Dämpfung zeigt, welche bei einer elastischen, ungedämpften Abfederung erhalten wird, wobei die Rückkehr in den Gleichgewichtszustand nach einer großen Zahl von Schwingungen erreicht wird.

deren aufeinanderfolgende Amplituden schwach abnehmen. Die Kurve Il zeigt die Dämpfung, welche mittels einer Lagerung gemäß der Erfindung mit einer Flüssigkeit von mittlerer Viskosität erhalten wird, wobei die Anzahl der Schwingungen bis zum Gleichgewichts zustand wesentlich geringer ist und die aufeinanderfolgenden Amplituden rasch abnehmen. Die Kurve III veranschaulicht schließlich die aperiodische Dämpfung, weiche durch Verwendung einer genügend viskosen Flüssigkeit und/oder mit einem Durchlaßquerschnitt 6 erhalten wird, welcher genügend klein ist, um die Dämpfungswirkung entsprechend zu steigern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elastische, schwingungsdämpfende Lagerung für gegeneinander abzufedernde Bauteile, die aus einem ringförmigen Element und einer axial durch dieses Element verlaufenden Nabe mit an ihren Enden befestigten Anschlagplatten bestehen, wobei zwischen der oberen bzw. unteren Anschlagplatte und dem ringförmigen Element als Federelement ein ringförmiger, elastischer Balg angeordnet ist, der zwei miteinander über einen eingeschnürten, ringförmigen Drosselspalt in Verbindung stehende, mit Dämpfungsflüssigkeit gefüllte Kammern zwischen sich und der Nabe einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (3) in an sich bekannter Weise mit zwei im Axialschnitt krummlinigen Ausbauchungen und einer diese Ausbauchungen miteinander verbindenden Einschnürung (3a) versehen ist, welche in die Ringöffnung (2b) des ringförmigen Elements (2a) eingeklemmt ist, wobei die Ausbauchungen des Balges (3) derart gestaltet sind, daß sie in bei Federelementen an sich bekannter Weise im unbelasteten Zustand eine unsymmetrische Lage der gegeneinander abzufedernden Bauteile bedingen, bei Sollbelastung dagegen eine symmetrische Lage dieser Bauteile gewährleisten.