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Federnde Tragvorrichtung, insbesondere Vibrationsisolator Federnde
Tragvorrichtungen, wie z. B. Vibrationsisolatoren, benötigt man zur Lagerung oder
Aufhängung von Maschinen und Apparaten, zur Montierung empfindlicher Geräte auf
Luft-, Land- und Wasserfahrzeugen und neuerdings auch zum Schutz elektronischer
Anlagen. Die technische Entwicklung derartiger Anlagen führt zu kleineren Abmessungen
und Gewichten, so daß auch die Vibrationsisolatoren für kleine Gewichte und mit
möglichst geringem Platzbedarf konstruiert werden müssen. Außerdem ist es besonders
bei ungünstigen Arbeitsbedingungen, wie etwa sehr niedrigen Temperaturen, zweckmäßig,
den Vibrationsisolator in an sich bekannter Weise völlig aus Metall herzustellen.
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Ein Vibrationsisolator hat die Aufgabe, Stöße und Schwingungen von
der betreffenden Maschine oder dem Gerät fernzuhalten. Er muß zu diesem Zweck nicht
nur federnd nachgeben, sondern auch Schwingungen dämpfen. Federnde Tragvorrichtungen,
insbesondere Vibrationsisolatoren, aus zwei Anschlußteilen, nämlich einer ortsfest
anzubringenden Grundplatte mit einem oben offenen Gehäuse, in das ein den abzustützenden
Gegenstand tragender Anschlußteil hineinragt und bei denen einer der Anschlußteile
ein Dämpfungselement trägt, das von einer sich mit den Enden auf den Anschlußteilen
abstützenden Schraubenfeder umschlossen ist, sind bereits bekannt. Sie haben jedoch
Mängel, die zu beseitigen Aufgabe der Erfindung ist. So ist bei einer der bekannten
Konstruktionen eine doppelte Schraubenfeder von senkrechten, Teile eines Zylindermantels
bildenden Segmenten umgeben, auf deren Innenwandung mit Reibung ein kolbenartiger
Anschlußteil gleitet. Ein derartiger Vibrationsisolator hat einen verhältnismäßig
sehr großen Platzbedarf. Bei einer anderen Ausführung ist innerhalb einer Schraubenfeder
ein Dämpfungselement angeordnet, das jedoch im wesentlichen pufferartig wirkt und,
obwohl es aus ineinanderverschlungenen dünnen Drähten besteht, die bei Zusammendrückung
des Puffers aufeinanderreiben, die Schwingungsenergie nur langsam zu vernichten
vermag.
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Erfindungsgemäß wird diesen Mängeln dadurch abgeholfen, daß das Dämpfungselement
mit Reibung in eine Hülse des anderen Anschlußteiles eingreift.
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Beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes zeigt
die Zeichnung, und zwar ist Fig. 1 ein Grundriß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, Fig. 2 ein Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 eine schaubildliche
Ansicht des Dämpfers der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2, Fig. 4 ein Grundriß
eines Abschnittes des gewirkten Drahtrohres zur Herstellung des Drahtteiles des
Dämpfers nach Fig. 2 und 3, Fig. 5 ein Grundriß des in Fig. 4 gezeigten Gewirks
nach Beendigung gewisser Fertigungsgänge zur Herstellung des Dämpfers, Fig. 6 ein
senkrechter Schnitt ähnlich Fig. 2 durch eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,
Fig. 7 ein senkrechter Schnitt ähnlich Fig. 2, durch eine noch andere Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes und Fig. 8 ein senkrechter Schnitt ähnlich Fig. 2, durch
eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.
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Bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 hat der federnde Träger oder
Isolator ein Gehäuse, das sich aus einer Grundplatte 2 und einer aufgestülpten Kappe
3 zusammensetzt. Die Grundplatte und die Kappe sind durch Hohlniete 5 miteinander
verbunden, so daß der Isolator mit Hilfe von nicht dargestellten Schrauben, Bolzen,
Nieten od. dgl., die durch die Hohlniete 5 hindurchgeführt werden, mit einem Bauteil
verbunden werden kann. Das Verbindungsglied 6, an welchem die zu tragende Last angebracht
wird, ragt bei der dargestellten Ausführung durch eine Öffnung 8 in dem Deckelteil
der aufgestülpten Kappe 3 hindurch und ist mit einer Gewindebohrung 9 versehen,
mit deren Hilfe die zu tragende Last leicht befestigt werden kann.
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Das untere Ende des Verbindungselementes 6 hat einen nach außen gerichteten
Flansch 11, der in ein nachgiebiges Puffermaterial 12 eingebettet ist, das aus einem
zusammengepreßten Drahtgewirk besteht, welches den Flansch abdeckt. Der Drahtgewirkpuffer
arbeitet mit der Innenseite der Seiten- und der
Deckelwände der
aufgestülpten Kappe 3 zusammen, um die seitlichen und aufwärts gerichteten Bewegungen
der gehalterten Last zu begrenzen.
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Das die Last tragende federnde Element besteht aus einer Schraubenfeder
14, deren oberes Ende in eine Bohrung 15 auf der Unterseite des Verbindungselementes
6 für die Last eingreift. Der allgemein mit 17 bezeichnete und nachfolgend im einzelnen
beschriebene Dämpfer erstreckt sich aufwärts zu dem Verbindungsglied 6 mit der zu
tragenden Last.
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Zu diesem Zweck geht der Dampfer 17 gemäß Fig. 2 durch die Schraubenfeder
hindurch. Wie aus der schaubildlichen Darstellung gemäß Fig. 3 ersichtlich, besteht
der Dämpfer aus einer gewirkten Drahthülse 20, deren untere Enden 21 nach außen
umgebogen und zwischen einer oberen Scheibe 23 und einer unteren Scheibe 24 eingespannt
sind. Die beiden Scheiben sind dadurch fest miteinander verbunden, daß der nach
unten gerichtete Flansch der oberen Scheibe 23 bei 26 nach innen umgebördelt ist,
so daß er die untere Scheibe 24 untergreift, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Die untere
Scheibe hat einen ausgedrückten Mittelteil 27, der auf der Grundplatte 2 ruht. Die
Schraubenfeder 14, welche das die Last tragende federnde Element bildet, ruht auf
dem ausgedrückten Mittelteil 28 der oberen Scheibe 23. Die Dämpferhülse 20 besteht,
wie schon gesagt, aus einem biegsamen Drahtgewirk. Sie ist in seitlicher oder Querrichtung
biegsam, so daß sich die Feder in seitlicher Richtung ausbiegen kann, wodurch eine
einwandfreie Funktion des Isolators ermöglicht wird.
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Das Verbindungselement 6 für die Last hat eine nach unten offene Bohrung
30, deren Durchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der Schraubenfeder 14.
Der Durchmesser der Hülse 20 ist etwas größer als der Innendurchmesser der Bohrung
30. Die Hülse ist jedoch verhältnismäßig nachgiebig und drückt sich seitlich zusammen,
so daß sie bei senkrechten Schwingungen des Isolators in die Bohrung 30 hinein-
und wieder herausgleiten kann. Die dabei zwischen der Hülse und der Wand der Bohrung
auftretende Reibung entzieht dem schwingenden System Energie, wodurch die gewünschte
Dämpfungswirkung erzielt wird: Da das untere Ende der Dämpferhülse keine senkrechten
Bewegungen ausführen kann und das obere Hülsenende gegenüber dem unteren Ende eine
feste senkrechte Stellung beibehält, reiben die oberen Windungen der Schraubenfeder
auf der Hülse 20, was eine zusätzliche Energievernichtung zur Folge hat. Durch das
Reiben der Dämpferhülse 20 auf der inneren Wand der Bohrung 30 und an den oberen
Windungen der Feder 14 wird also eine Dämpfung des Isolators bewirkt.
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Die beschriebene Kombination des Dämpfers 17 mit der Schraubenfeder
14 und dem Verbindungselement 6 mit der Last hat eine äußerliche Ähnlichkeit mit
der Anordnung gemäß der USA.-Patentschrift 998 814; es fehlt jedoch an einer funktionellen
Übereinstimmung zwischen den beiden Vorrichtungen. Dies deshalb, weil die bekannte
Vorrichtung keine Möglichkeit hat, den Isolator zu dämpfen, und auch keine Nachgiebigkeit
in waagerechter Richtung aufweist, die notwendig ist, um ein einwandfreies Arbeiten
eines Vibrationsisolators sicherzustellen. Im Gegensatz dazu ist die Dämpferhülse
20 gemäß der Erfindung in radialer oder Querrichtung nachgiebig, wodurch den Notwendigkeiten
einer Vibrationsisolation Rechnung getragen wird. Ferner ist die Hülse 20 in der
Querrichtung zusammendrückbar, und sie übt auf die Wand der Bohrung 30 in dem Element
6 bei praktisch allen Stellungen des die Last tragenden Elementes eine Dämpfungskraft
aus.
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Das Verfahren zur Herstellung des Dämpfers nach den Fig. 2 und 3 sei
an Hand der Fig. 4 und 5 beschrieben. Das Material, aus welchem der Dämpfer gefertigt
wird, besteht aus einem Rohr oder Schlauch 31 in Form eines Gewirks aus rostfreiem
Stahldraht. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, wird der Schlauch längs eines Durchmessers
plattgedrückt, und er ist deshalb flach in der Zeichenebene liegend dargestellt.
Der nächste Verfahrensschritt bei der Herstellung des Dämpfers besteht darin, daß
man den flachgedrückten Schlauch 31 in der Mitte seiner Länge um 180° verwindet,
wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist, so daß in der Papierebene außer dem verwundenen
Mittelteil 32 die Hälften 20a und 20b verbleiben. Einer der Teile 20a oder 20b wird
also gegenüber seiner Stellung nach Fig. 4 um 180° gedreht. Die Enden des Schlauches
werden dann nach außen umgefaltet, wie bei 21a und 21 b in Fig. 5 gezeigt. Die beiden
Teile 20a und 20b des Schlauches werden daraufhin um den verwundenen Mittelteil
32 auf einem Winkel von 180° übereinandergefaltet. In dieser Stellung bildet das
Gewirk 32 ein zugespitztes Ende. Die Teile 20a und 20b ergeben so die rohrförmige
Seitenwand oder Hülse 20, während die umgefalteten Enden 21a und 21b die Rolle des
nach außen gerichteten Flansches am Fuß der Hülse 20 gemäß der Fig. 2 spielen.
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Nun wird die obere Scheibe 23 über das verwundene Ende 32 des gefalteten
Schlauches herübergesteckt, so daß die abgebogenen Enden 21a und 21 b flach an der
Unterseite der Scheibe 23 anliegen. Als nächster Schritt wird die untere Scheibe
24 aufgesetzt, so daß die abgebogenen Enden 21 des Schlauches zwischen die Scheiben
23 und 24 zu liegen kommen. Die Scheiben werden schließlich miteinander verbunden,
indem man den Flansch 26 der oberen Scheibe 23 um den Rand der unteren Scheibe herumlegt,
so daß man den vollständigen Dämpfer 17 nach Fig. 2 und 3 erhält. Ein Zweck der
vorbeschriebenen Verwindung um 180° besteht darin, ein verhältnismäßig spitz zulaufendes
Ende zu erhalten, wodurch der Zusammenbau der oberen Scheibe 23 und der Drahthülse
20 bei der Herstellung des Dämpfers und außerdem das Einbringen der Drahthülse 20
in die Schraubenfeder 14 erleichtert werden. Das zugespitzte Ende 32 erleichtert
außerdem das Verschieben der Hülse 20 in der Bohrung 30 des Angriffsteiles 6 der
Last.
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Die Hülse 20 kann eine dichtere Beschaffenheit erhalten, indem man
schon am Anfang ein zweites Rohr oder eine zweite Hülse aus einem Drahtgewirk auf
das erste Rohr 31 gemäß Fig. 4 aufsteckt und dann das Verwinden, Um- und übereinanderfalten
an diesem Rohr oder Schlauch von doppelter Stärke vornimmt. Das fertige Erzeugnis
unterscheidet sich dann von der vorbeschriebenen Hülse nur durch seine größere Dichte.
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Bei dem Isolator nach Fig. 6 setzt sich das Gehäuse aus einem oberen
Teil 35 und einem kappenförmigen Unterteil 36 zusammen. Diese Teile sind durch Hohlniete
38 miteinander verbunden, wie dies mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschrieben ist.
Auch bei dieser Ausführungsform des Isolators sind ein Lastangriffselement 39, eine
Schraubenfeder 41 und ein Dämpfer 42, ähnlich den mit Bezug auf Fig. 2 und 3 beschriebenen
Teilen, vorhanden. Die Ausführung nach Fig. 6 ist insbesondere für solche Anwendungsfälle
bestimmt, bei denen der Raum zwischen dem eingebauten Gerät und dem Träger begrenzt
ist und der kappenartige
Unterteil durch eine Öffnung in dem Träger
hindurch vorstehen kann.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 besteht das Gehäuse aus einer
Grundplatte 45 und einer aufgestülpten Kappe 46 der in den Fig. 1 und 2 gezeigten
Art. Während die Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 nur für solche Fälle geeignet
ist, bei denen die Last nach unten auf den Isolator einwirkt, ist die Ausführung
nach Fig.7 auch in Fällen anwendbar, bei denen der Isolator entweder auf Zug oder
Druck beansprucht wird, weil die Schraubenfeder 48 so angeordnet ist, daß sie sowohl
Zug- als auch Druckkräfte aufnehmen kann. Erreicht wird dies dadurch, daß an der
Unterseite des die Last übertragenden Elementes 51 eine Schraubennut 49 vorgesehen
ist, in welche das obere Ende der Schraubenfeder 48 eingeschraubt ist. In ähnlicher
Weise ist ein unterer Federträger 52 mit einer im mittleren Teil angeordneten Schraubennut
54 vorhanden, in die das untere Ende der Schraubenfeder 48 eingeschraubt ist. Das
untere Ende des Dämpfers 55 befindet sich unterhalb des unteren Federträgers 52,
wodurch das untere Ende des Dämpfers 55 festgehalten wird und der Dämpfer in der
gleichen Weise arbeiten kann, wie dies mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschrieben
ist.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 hat der Unterteil 60 einen mit
ihm zusammenhängenden, aufwärts gerichteten Vorsprung 61 mit einer von oben her
eingebrachten Bohrung 62. Das die Last übertragende Element 63 hat die Gestalt einer
umgedrehten Kappe 64 mit einem mittleren, nach unten gerichteten Vorsprung 66, der
eine Gewindebohrung 67 für die Anbringung der zu tragenden Last enthält. Der Dämpfer
69 ähnelt demjenigen nach den Fig. 1 und 2, ist jedoch in umgekehrter Stellung angebracht,
wobei der Vorsprung 66 des die Last tragenden Elementes 63 nach unten in das obere
Ende des Dämpfers 69 hineinragt. Das untere Ende des Dämpfers 69 erstreckt sich
in die Bohrung 62, und durch das Gleiten der Dämpferhülse innerhalb der genannten
Bohrung wird dem schwingenden System Energie entzogen und so die Dämpfung des Isolators
bewirkt. Das elastische, die Last tragende Element ist eine Schraubenfeder 70, deren
unteres Ende in einer erweiterten Bohrung 72 auf der Oberseite des Ansatzes 61 ruht.
Das obere Ende der Schraubenfeder 70 liegt an dem oberen Ende 73 des Dämpfers 69
an. Der untere Rand des die Last übertragenden Elementes 63 trägt einen nach außen
gerichteten Umfangsflansch 75, der mit nachgiebigem, aus Draht gefertigtem Puffermaterial
78 versehen ist. Das Puffermaterial arbeitet mit der umgedrehten Kappe 80 zusammen,
welche an dem Rand der Grundplatte 60 mit Hilfe von Hohlnieten 81 befestigt ist.