DE2363304C2 - Schwingungsdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sieh auf einen Schwingungsdämpfer der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Bei einem bekannten Schwingungsdämpfer dieser Art (FR-PS 11 07 712) wird ein im wesentlichen zylindrisches Metallgehäuse verwendet, das mit dem Material hoher Viskosität gefüllt und durch eine elastisch verformbare Membran verschlossen ist, die aus sehr dünnem Metall- oder Gummimaterial besteht und die nach Art eines Balges kreisringförmige Wellenformationen aufweist. Diese Membran weist damit keine Eigendämpfung auf, und sie weist andererseits in Radialrichtung eine sehr hohe Steifigkeit verglichen mit der axialen Steifigkeit auf. Aus diesem Grunde ist es zur Dämpfung von Schwingungen, die in zwei zueinander senkrechten Richtungen wirken, erforderlich, für jede Richtung mindestens einen Schwingungsdämpfer vorzusehen, wobei diese Schwingungsdämpfer entsprechend unter zueinander senkrechten Richtungen angeordnet sind, da sie jeweils nur Schwingungen in ihrer Axialrichtung dämpfen können.

Bei einem weiteren bekannten Schwingungsdämpfer (DE-AS 13 00367) wird ebenfalls ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse verwendet, das durch eine weitgehend ebene Membran aus Gummimaterial verschlossen ist, die einen Federkörper bildet. Auch dieser Schwingungsdämpfer kann nur Kräfte in einer axialen Richtung, d. h. senkrecht zur Membran, aufnehmen, da anderenfalls die Gefahr besteht, daß sich die Membran an ihrem Außenrand vom Innenrand des Gehäuses trennt und das viskose Material, mit dem das Gehäuse gefüllt ist, ausläuft.

Kräfte und Schwingungen, die in zwei zueinander senkrechten Richtungen wirken, können von einem Schwingungsdämpfer aufgenommen werden (DE-Gbm 19 01 102), der die Form eines zu einer Auflagefläche offenen Saugnapfes aus relativ dickem Gummimaterial aufweist, wobei das Innere des Saugnapfes jedoch mit Luft gefüllt ist, so daß die gesamte Dämpfung nur durch die Eigendämpfung des Gummimaterials erreicht wird

Es ist zwar außerdem bekannt (US-PS 25 76 016). das Innere eines derart umgekehrt schalenförmigen Gummikörpers mit einem viskosen Material zu füllen, wobei in dieses viskose Material jedoch keine die Dämpfung erhöhenden Teile hineinragen. Der umgekehrt schalenförmige Gummikörper weist an seiner unteren, der Befestigungsfläche zugewandten Seite Flanschansätze auf, die mit der Befestigungsfläche verschraubt sind. Auf grund der Form des Gummikörpers und seiner Befesti gung ist die Dämpfungswirkung in axialer und radialer Richtung damit ebenfalls gering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungsdämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, der außer der axialen Schwingungsdämpfung eine radiale Schwingungsdämpfung ermöglicht

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schwingungsdämpfers, insbesondere durch die kuppeiförmige Form der Membran, die nach unten hin durch zylindrische, mit der Armierung versehene Wände verlängert ist. ergeben sich neben einem einfachen Aufbau wesentliche Vorteile, da aufgrund der kuppeiförmigen Form der Membran diese bei Aufbringen der statischen Belastung nach innen hin verformt wird, wodurch im Inneren des Schwingungsdämpfers ein Druck erzeugt wird, der in Form einer Zugkraft oder Dehnungskraft auf die Membran übertragen wird. Dieser durch die statische Belastung hervorgerufene Druck vermeidet die Kavitationsprobleme bekannter Schwingungsdämp fer. Weiterhin trägt die Membran aufgrund ihrer Steifig keit und ihrer Eigendämpfung unmittelbar zur Schwingungsdämpfung bei, wobei die kuppeiförmige Form die gleiche Wirkung in axialen und radialen Richtungen ermöglicht Diese kuppeiförmige Form der Membran ruft zusammen mit dem an dieser Membran befestigten Befestigungsteil eine Koibenwirkung hervor, wodurch das viskose Material im Schwingungsdämpfungsbetrieb gezwungen ist, um das in Axialrichtung in das innere des Gehäuses gedrückte Befestigungsteil und den daran be-

V) festigten Teil der kuppeiförmigen Membran herumzuströmen, wenn radiale Bewegungen des Befestigungsteils gegenüber dem Gehäuse hervorgerufen werden.

Die starre zylindrische Armierung weist vorzugsweise einen Rand auf, der sich parallel zum Umfang des Bodens erstreckt und an diesem mit Hilfe von Befestigungsmitteln unter Einfügung von Dichtungsrippen befestigt ist, die einstückig mit der Hülle ausgebildet sind. Hierdurch kann die Verwendung zusätzlicher Dichtungselemente entfallen,

Die Hülle ist weiterhin vorzugsweise aus einem Silikonelastomer hergestellt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine teilweise in Axialrichtung geschnittene Ansicht einer Ausführungsform des Schwingungsdämpfers, F i g. 2 eine Draufsicht auf die Ausführungsform des

Schwingungsdämpfers,

F i g. 3 einen Axialschnitt der Hülle der Ausführungsform des Schwingungsdämpfers mit einer zylindrischen Wand mit einem rechtwinkligen Rand und der Armierung,

Fig.4 eine abgeänderte- Ausführungsform des Schwingungsdämpfers im Axialschnitt,

Fig.5 eine weitere Austührungsform des Schwingungsdämpferi in einem Axialschnitt,

F i g. 6 Beschleunigungskurven in Abhängigkeit von der Frequenz einer Ausführungsform des Schwingungsdämpfers, eines klassischen Elastomer-Schwingungsdämpfers und eines klassischen gewebten Kissens ausgehend von dem gleichen Wert der Eingangsschwingungen.

Zunächst seien die Fig. 1,2 und 3 betrachtet Die in diesen Figuren dargestellte Ausführungsform des Schwingungsdämpfers umfaßt ein Befestigungsteil 1 und ein Gehäuse 2, die eine allgemein drehsymmetrische Form um eine gemeinsame geometrische Achse 3 aufweisen. Das obere Befestigungsteil ί weist eine zylindrische Form mit einer in der Mitte angeordneten Gewindesackbohrung 4 auf, die die Befestigung dieses Befestigungsteils an einem Teil eines Systems ermöglicht, das Schwingungen ausgesetzt ist. Die Bodenplatte des Gehäuses weist einen mittleren ebenen Teil auf, der von einer Rippe 5 umgeben ist, außerhalb von der sich ein ebener Umfangsteil 6 erstreckt

Der zylindrische Abschnitt 8 des Gehäuses 2 und die Membran sind durch eine Hülle 7 gebildet, deren kuppelförmiger Teil das Befestigungsteil 1 aufnimmt. Diese Hülle besteht aus einem Elastomermaterial wie z. B. einem Silikonelastomer.

Wie es insbesondere aus F i g. 3 zu erkennen ist, weist diese Hülle 7 über dem zylindrischen Abschnitt 8 ein die Membran bildendes Teil in Form einer Kuⁿⁿei 9 auf die an ihrer Mitte das Befestigungstei! 1 trägt, an dem die Kuppel 9 durch Vulkanisation befestigt ist. Es ist zu erkennen, daß im Inneren der Hülle 7 die Kuppel 9 um das Befestigungsteil 1 herum eine im wesentlichen kreisringförmige Form 10 aufweist.

Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, ist der zylindrische Abschnitt 8 der Hülle 7 auf eine zylindrische aus Metall bestehende Armierung 11 aufgeformt, die an ihrem oberen Teil eine kreisförmige Rippe 12 und an ihrem unteren Teil einen Rand 13 aufweist, der sich rechtwinklig erstreckt,d. h. in einer Richtung im wesentlichen parallel zum Umfangsteil des Bodens 2. Dieser Rand 13 weist an seiner unteren Stirnfläche eine Vielzahl von konzentrischen Dichtungsrippen 14 auf, die durch Aufformen hergestellt sind und die zwischen dem Rand 13 und dem Umfangsteil 6 eingepreßt werden, wenn dieser Rand und der Umfangsteil durch Befestigungsmittel wie z. B. 15 zusammengebaut sind. Das Innere der auf diese Weise geschaffenen dichten Hülle 9 ist mit einem Fett 16 mit einer Viskosität von 100 000 Zentistoke gefüllt.

Der dargestellte Schwingungsdämpfer kann in seinem Inneren eine kegelschraubenförmige Feder 17 aufweisen, deren untere Windung mit dem größten Durchmesser auf dem Boden 2 am Äußeren der Rippe 5 ruht, während die oberste Windung mit dem kleinsten Durchmesser zwischen einer Schulter des Befestigungsteils 1 und einem Ring 18 festgehalten wird, der um die innere Verlängerung 19 des Befestigungsteils 1 befestigt ist, dessen unteres Ende um den Ring umgebogen ist.

Es wurden Vergleichtversuche mit einem Schwingungsdämpfer nach F i g. 1 durchgeführt, der folgende Eigenschaften aufwies:

Innendurchmesser der Hülle:	30 mm
innere Höhe der Hülle in dem
kreisringförmigen Teil 10:	9 mm
mittlere Stärke der Hülle:	3 mm
Elastizitätsmodul der Hülle:	0,5 kg/mm
Höhe der zylindrischen
Armierung 11:	13 mm
Steifigkeit der Feder:	0,37 kg/mm
Volumen des viskosen
Silikonmaterials:	17 cm3
Viskosität des viskosen
Siükonmaterials:	100 000 Zentistoke

Ein derartiger Schwingungsdämpfer weist in Abhängigkeit von der Frequenz einen Frequenzgang auf, der durch die Kurve A in F i g. 6 dargestellt ist. Es ist insbesondere zi» erkennen, daß bei der Resonanzfrequenz von 20 Hz der Verstärkungsfaktor ^ei der Resonanz gleich oder kleiner als 2 ist, wobei das Verhältnis zwischen der durch den Schwingungsdämpfer übertragenen Beschleunigung (2 g) auf der Kurve A und der Eingangsbeschleunigung (1 g) auf der Kurve D ist.

Vergleichsweise weist ein Silikon-Elastomer-Dämpfer, der auf Kompression und Scherung beansprucht wird, einen Frequenzgang gemäß der Kurve B auf, und zwar mit einer beträchtlich größeren übertragenen Beschleunigung und einem beträchtlich größeren Verstärkungsfaktor. Dies trifft auch für einen metallischen Dämpfer zu, der aus einem Kissen aus gewebten Metalldrähten von der Art eines Federkissens besteht, dessen Frequenzkurve durch die Kurve Cdargestellt ist.

Es ist weiterhin verständlich, daß auf Grund der Tatsache, daß das Gesamtvolumen des Fetts während der Verformung der Hülle konstant ist. ein Teil der Kuppel sich verformt und das Volumen verringert, während ein anderer Teil der Kuppel das Volumen erhöht. Di-: komplexe Bewegung vergrößert die Dämpfung in dem Fett.

Schließlich ist zu erkennen, daß die Verstärkung des beschriebenen Schwingungsdämpfers gegenüber bekannten Schwingungsdämpfern beträchtlich verringert ist.

Im folgenden sei Fig.4 betrachtet. Um die Dämpfungseigenschaften des Schwingungsdämpfers nach F i g. 1 weiter zu vergrößern, kann vorteilhafterweise der Ring 18 mit geringem Durchmesser durch einen Ring 20 ersetzt werden, der sich über einen sehr viel größeren Durchmesser im Inneren der Hülle erstreckt.

Unter diesen Bedingungen erfolgt eine starke Durchwirbelung des viskosen Materials im Inneren der Hülle, wodurch weiterhin die Dämpfung vergrößert wird.

Es kann vorteilhaft sein, den Rand des Ringes 20 durch eine Umkleidung 20a aus Elastomer zu umgeben, um auf diese Weiif einen dämpfenden Anschlag zu bilden, insbesondere bei starken Querverschiebungen des Befestigungsteils 1. Vorzugsweise weist die Elastomer-Umkleidung 20a sine Umfangsnut auf.

Gemäß F i g. 5 ist es möglich, bei einer abgeänderten Ausführungsform die Dämpfung dadurch zu erhöhen, daß an dem Ring 20 ein Kissen aus gewebten Metalldrähten befestigt wird. Ein derartiges Kissen kann in ringförmiger Form vorgesehen und auf dem Ring 20 angeordnet sein, wie z. B. das Kissen 21, oder das Kissen kann eine am inneren Ende konkave ringförmige Form aufweisen, damit es auf dem Ring 20 angeordnet werden kann und sich an der Feder 17 anschließt, wie beispielsweise das Kissen 22. Andererseits kann ein derartiges

Kissen direkt an der Verlängerung 19 befestigt sein, wie beispielsweise das Kissen 23. Selbstverständlich sind andere Formen von Kissen möglich. Bei den Schwingungsbewegungen wirken diese Kissen mit dem viskosen, im Inneren der Hülle 7 angeordneten Material zusammen, um die Dämpfung des Isolators zu erhöhen.

Außer den beschriebenen Eigenschaften des beschriebenen Schwingungsdämpfers und seiner Dämpfung ist es weiterhin möglich, den Schwingungsdämpfer derart auszubilden und herzustellen, daß man getrennt ι ο auf die Dämpfungseigenschaften einwirken kann, ohne die Isolationseigenschaften zu beeinflussen.

Es ist in gleicher Weise möglich, die Art oder die Dicke des Elastomer-Materials zu ändern, das die Hülle 7 bildet. Es ist weiterhin möglich, auf die Dämpfungseigenschaften einzuwirken, indem die Form der Hülle und insbesondere ihre Konkavität in der Zcne 10 geändert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

25

30

45

50

55

60

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schwingungsdämpfer mit einem hohlen Gehäuse und mit einem Befestigungsteil, die an zwei voneinander zu isolierenden Teilen eines Schwingungen ausgesetzten Systems befestigt sind, wobei das Gehäuse eines zylindrischen, mit einem Material mit hoher Viskosität gefüllten Abschnitt aufweist, der durch eine elastisch verformbare Membran verschlossen ist. an der das Befestigungsteil koaxial zum Gehäuse befestigt ist und sich teilweise in Axialrichtung in das Innere des Gehäuses erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (8) des Gehäuses (2) und die Membran durch eine einstückige aus einem elastisch verformbaren Material bestehende Hülle (7) gebildet sind, deren die Membran bildender Teil die Form einer Kuppel aufweist und deren den zylindrischen Abschnitt (8) des Gehäuses bildender Teil auf eine starre zylindt?«ihe Armierung (11) aufgeformt ist

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starre zylindrische Armierung (11) einen Rand (13) aufweist, der sich parallel zum Umfang eines Bodens (2) erstreckt und an diesem mit Hilfe von Befestigungsmitteln (15) unter Einfügung von Dichtungsripp>n (14) befestigt ist

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (7) aus Silikonelastomer hergestellt ist