DE1092256B - Schwingungsdaempfendes Lager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein schwingungsdämpfendes Lager mit einem an einem Ende offenen Gehäuse, in welches ein federgelagerter Tragzapfen mit seitlichem Spiel hineinragt, wobei der Tragzapfen mit einem Dämpfungselement verbunden ist, das die axialen Bewegungen des Tragzapfens gegenüber dem Gehäuse mitmacht, während bei seitlichen Bewegungen des Tragzapfens durch Reibung gedämpfte Relativbewegungen gegenüber dem Dämpfungselement erfolgen, indem der Tragzapfen mit einer seitlich vorstehenden Reibungsfläche versehen ist, gegen die das Dämpfungsglied unter der Wirkung einer Feder drückt. Schwingungsdämpfende Lager dieser Art sind bekannt und finden zur Auflagerung von Motoren, Pumpen u. dgl. und insbesondere zur Montage von empfindlichen Geraten in Flugzeugen, Fahrzeugen, auf Schiffen, in Industrieanlagen usw. Verwendung, um diese Geräte vor schädlichen Schwingungen zu schützen.

Ziel der Erfindung ist ein schwingungsdämpfendes Lager, dessen dämpfende Wirkung in jeder Stellung und unabhängig von der Richtung der Montagefläche gewährleistet ist. Dadurch eignet sich das Lager auch für Geräte, die beispielsweise in Raketen und ferngelenkten Geschossen eingebaut sind und während einer verhältnismäßig langen Zeit einer konstanten Beschleunigung unterliegen.

Vor allem zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß mit wachsender Belastung eine wachsende seitliche Dämpfung und beim Einwirken seitlicher Kräfte eine größere Stabilität gesichert ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß sich die Feder gegen das Gehäuse des Lagers abstützt.

In der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Darin ist

Fig. 1 eine Draufsicht auf die eine Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht bzw. ein Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht bzw. ein Vertikalschnitt ähnlich Fig. 2 durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 und 5 Schnitte ähnlich Fig. 2 durch zwei weitere Ausführungsformen der Erfindung.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 1 und 2 besteht das schwingungsdämpfende Lager aus einem Gehäuse 10 mit einem plattenförmigen Boden 11 und einem haubenförmigen, zylindrischen Glied 13. Die Grundplatte 11 und die Haube 13 sind miteinander durch Lochösen 14 verbunden. Durch das Einsetzen von Schrauben, Gewindestiften, Nieten od. dgl. in die Lochösen 14 kann das Lager an einem Bauteil befestigt werden.

Der Tragzapfen 16, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Öffnung 17 in der oberen Be-Schwingungsdämpfendes Lager

Anmelder:

Barry Controls Incorporated,
Watertown, Mass. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz

und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,

München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. November 1957

grenzungswand 18 der Haube 13 hindurchragt, ist mit einer Gewindebohrung 20 zum Befestigen der Last mittels einer nicht dargestellten Schraube ausgestattet. An dem Tragzapfen 16 ist eine starre Scheibe 22 angebracht. Entgegengesetzt gerichtete Kegelfedern 25 und 26 sind in solcher Weise angeordnet, daß das kleine Ende der Feder 25 sich gegen die Scheibe 22 und das kleine Ende der Feder 26 sich gegen eine auf dem Tragzapfen 16 in vertikaler Richtung verschiebbare Platte 23 stützt. Die großen Enden der Federn sind, wie im folgenden noch beschrieben, am Gehäuse abgestützt.

Die obere Begrenzungswand 18 und die Grundplatte 11 des Gehäuses 10 sind mit ringförmigen Druckpolstern 28 und 29 ausgestattet, die die Form von Platten haben. Diese Polster sind zwischen der oberen Begrenzungswand bzw. der Grundplatte des Gehäuses einerseits und den Kegelfedern 25 bzw. 26 andererseits eingelegt. Die Polster 28 und 29 sind vorzugsweise aus einem Material mit verhältnismäßig niedrigem Elastizitätsmodul, wie Nylon, so daß sie sich leicht abbiegen und als nachgiebiges Pufferkissen dienen können. Der niedrige Elastizitätsmodul entspricht einer verhältnismäßig geringen Steifigkeit.

Wenn die Kegelfedern 25 und 26 in der in Fig. 2 gezeigten Weise eingebaut sind, ist jede Feder 25 bzw. 26 zum Teil unter Spannung gesetzt, und sie legt sich dicht gegen die Platte 22 bzw. 23 einerseits und gegen die zugeordneten Polster 28 bzw. 29 andererseits, die innen am Gehäuse 10 abgestützt sind. Diese

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Anordnung der Federn gestattet also eine Belastung des Zapfens 16 in vertikaler Richtung abwärts oder aufwärts sowie in seitlicher Richtung und die Aufnahme dieser Last durch den Widerstand der Federkräfte. Ferner können bei dieser Federanordnung die Lager nach Belieben unterhalb des zu montierenden Gerätes zwischen diesem und einem horizontalen Fußboden oder zwischen dem zu montierenden Gerät und einer vertikalen Wand oder auch zwischen dem zu montierenden Gerät und einem darüberliegenden Rahmenwerk oder Bauteil vorgesehen sein.

Das Dämpfungsglied 32, dessen Außendurchmesser annähernd gleich dem Innendurchmesser der zylindrischen Haube 13 des Gehäuses 10, jedoch um ein geringes Maß kleiner als dieser ist, ist zwischen die Scheiben 22 und 23 eingefügt, die von dem Tragzapfen 16 getragen sind. Das Dämpfungsglied 32 ist mit einer öffnung 33 in der Mitte ausgestattet, deren Durchmesser wesentlich größer ist als der Außendurchmesser des Tragzapfens 16 in jenem Teil desselben, der sich zwischen den Scheiben 22 und 23 befindet. Die Feder " 26 drückt die Scheibe 23 nachgiebig an die untere Fläche des Dämpfungsgliedes 32 und damit die obere Fläche dieses Dämpfungsgliedes gegen die untere Fläche der Scheibe 22 am Tragzapfen 16 an. Da eine seitliche Bewegung des Dämpfungsgliedes 32 dadurch begrenzt ist, daß dessen Umfang an der zylindrischen Innenwand 13 des Gehäuses 10 anliegt, erfolgt eine gleitende Verschiebung zwischen dem Dämpfungsglied 32 und der Scheibe 23 bzw. der Scheibe 22, wenn der Tragzapfen 16 in bezug auf das Gehäuse 10 eine seitliche Bewegung ausführt. Die Reibung zwischen der unteren Fläche des Dämpfungsgliedes 32 und der Scheibe 23 sowie zwischen seiner oberen Fläche und der Scheibe 22 leistet der Bewegung des Tragzapfens 16 in seitlicher Richtung Widerstand und sichert eine Schwingungsdämpfung bei Vorhandensein einer seitlichen Bewegungskomponente. Das Ausmaß dieser Reibungskraft kann durch Wahl der Charakteristik der Feder 26 den Bedürfnissen angepaßt werden. Die Feder 26 drückt nicht nur das Dämpfungsglied 32 und die Platten 22 und 23 gegeneinander, sondern stützt auch den Tragzapfen 16 nachgiebig in lotrechter Richtung ab.

Der Umfangsteil des Dämpfungsgliedes 32 ist mit einem Umfangsflansch oder einer Wulst 38 ausgestattet, der bzw. die bei der dargestellten Ausführungsform nach Fig. 2 vom Rumpfteil des Dämpfungsgliedes zunächst leicht nach aufwärts und dann abwärts verläuft und einen nach innen umgebogenen Rand hat, der eine innere Rille bildet, in die eine Feder 39 eingelegt ist. Diese besteht aus einer einzigen offenen Windung, deren Enden sich in einem geringen Abstand voneinander befinden, wenn sich das Dämpfungsglied in seiner in Fig. 1 in unterbrochenen Linien dargestellten Wirkstellung befindet. Die Spannung der Feder 39 ist so beschaffen, daß sie das Dämpfungsglied 32 auswärts gegen die zylindrische Wand 13 des Gehäuses 10 drückt. Das Dämpfungsglied 32 ist entlang eines oder mehrerer Durchmesser in S egmente unterteilt, und diese Segmente werden auf diese Weise entsprechend der nach außen gerichteten Kraft der Feder 39 seitlich nach außen gegen die Wand 13 des Gehäuses 10 gedrückt. Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Dämpfungsglied ist längs eines Durchmessers in zwei Segmente 32 a und 32 b geteilt, wie in unterbrochenen Linien in Fig. 1 dargestellt. Der äußere Umfang oder die Dämpfungsfläche des Dämpfungsgliedes 32 ist an dem an der Wand 13 anliegenden Teil gekrümmt oder konvex.

Das Dämpfungsglied 32 liegt zwischen den im Abstand voneinander angeordneten Scheiben 22 und 23 des Tragzapfens 16, und es erfährt daher eine Vertikalbewegung innerhalb des Gehäuses 10, wenn der Tragzapfen 16 in bezug auf das Gehäuse eine vertikale Bewegung ausführt. Die Reibung der Peripherie des Dämpfungsgliedes 32 an der zylindrischen Gehäusewand 13 verursacht eine Dämpfungskraft, die wirksam jede Schwingung dämpft, die so geartet ist, daß sie eine vertikale Bewegungskomponente des Tragzapfens 16 in bezug auf das Gehäuse 10 verursacht. Die Größenanordnung dieser Dämpfungskraft kann durch die Wahl der Charakteristik der Feder 39 den Bedürfnissen angepaßt werden. Diese Charakteristik ist von der Charakteristik der Feder 26, die die Große der Dämpfungskraft für horizontale Schwingungen bestimmt, unabhängig wählbar. Als Material zur Herstellung des Dämpfungsgliedes 32 eignet sich beispielsweise Nylon, jedoch kann das Dämpfungsglied aus beliebigem anderen Material mit geeigneten Reibungseigenschaften hergestellt werden.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 ist der nach Fig. 2 ähnlich, jedoch ist hier die Scheibe 23 am Tragzapfen 16 in solcher Weise befestigt, daß sie an den Vertikal- und Horizontalbewegungen desselben teilnimmt. Folglich wirkt hier die Scheibe 23 als Schulter des Tragzapfens 16, während die Scheibe 22 auf diesem in vertikaler Richtung verschiebbar ist und von der Feder 25 in senkrechter Richtung zum Reibungsangriff am Dämpfungsglied 32 gedrückt wird. Das Dämpfungsglied 32 wird seinerseits zum Reibungsangriff auf die Schulter 23 gedrückt. In diesem Falle wirkt die Feder 25 als nachgiebiges Auflager und als Feder zur Dämpfung horizontaler Schwingungen, und die Größenordnung der Dämpfung in horizontaler Richtung ist durch ihre Charakteristik bestimmt.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Gehäuse 82 aus einer unteren Haube 83 und einer obenliegenden Grundplatte 85, die miteinander durch Lochösen 86 verbunden sind. Im unteren Teil des Gehäuses 82 ist eine einzige Kegelfeder 88 angeordnet, die die Last trägt. Ein Tragzapfen 89 ragt durch eine Öffnung 90 in der obenliegenden Platte 85 nach unten und ist mit einer daran starr befestigten Scheibe 92 ausgestattet. Der Außendurchmesser der Scheibe 92 ist größer als der Durchmesser der öffnung ■90 in der Platte 85, so daß dadurch der Tragzapfen 89 innerhalb des Gehäuses 82 festgehalten wird. Ein Gummiring 91 ist in der öffnung 90 der Oberplatte 85 montiert und wirkt als Polster. Das untere Ende des Tragzapfens 89 ist auf dem horizontalen Dämpfungsglied 93 aus Nylon gelagert, das auf einer zwischen dem Glied 93 und der Kegelfeder 88 eingefügten Metallscheibe 94 ruht. Der mittlere Teil der oberen Fläche des Gliedes 93 ist mit einer etwa kugelflächenförmigen Vertiefung 95 versehen, die als Sitz für das untere, ballige Ende 89 a des Tragzapfens 89 dient. Der Außendurchmesser des Gliedes 93 ist um ein geringes Maß kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 82, so daß eine übermäßige seitliche Bewegung des Gliedes 93 in bezug auf die Gehäusewand 83 verhindert, jedoch eine Vertikalbewegung in bezug auf die Wand 83 ermöglicht wird.

Das bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel verwendete Dämpfungsglied 96 ist ähnlich dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Dämpfungsglied 32 und ist mit einer ähnlichen Feder 98 aus einer einzigen Windung versehen, die in die zurückspringende Aussparung oder Rille 99 eingelegt ist und die Segmente des Dämpfungsgliedes 96 auswärts zum Rei-

bungsangriff an der Zylinderwand 83 des Gehäuses 82 drückt. Der Tragzapfen 89 trägt eine verschiebbare Reibscheibe 101, die direkt unterhalb des Dämpfungsgliedes 96 angeordnet und von der Kegelfeder 102 gegen dieses gedruckt ist, wobei das untere Ende der Kegelfeder 102 an der oberen Fläche des Flansches 89 b des Tragzapfens 89 abgestützt ist. Die Dämpfungskräfte in vertikaler und horizontaler Richtung können auf dieseWeise durch Wahl der Charakteristik der Feder 98 bzw. der Feder 102 voneinander unabhängig den Bedürfnissen angepaßt werden. Der kugelnächenförmige Sitz 95 im Glied 93 und das ballige Ende 89 α des Tragzapfens 89 im Verein miteinander erzeugen eine horizontal gerichtete Kraft, die bestrebt ist, den Zapfen 89 gegen die Mitte des Gehäuses 82 zurückzuführen, wenn er sich aus dieser Lage verlagert. Der Tragzapfen 89 besteht vorzugsweise aus Metall, damit die erforderliche Festigkeit gewährleistet ist, während das Glied 93 vorzugsweise aus Nylon oder anderem Material hergestellt ist, das dem Verschleiß Widerstand leistet, der durch die Wirkung der Gleitbewegung des balligen Endes 89 α des Tragzapfens 89 verursacht wird.

Das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel läßt ein Gehäuse 105 ähnlich den Gehäusen nach Fig. 2 und 3 erkennen. Ein Tragzapfen 106 ragt durch eine öffnung 108 in der oberen Wand des Gehäuses und trägt an seinem unteren Ende eine daran starr befestigte Scheibe 109. Diese Scheibe 109 ist auf einem Dämpfungsglied 111., das aus Nylon bestehen kann, gelagert. Das Dämpfungsglied 111 und der Tragzapfen 106 sind auf der Kegelfeder 112 gelagert, die mit dem schmalen Ende nach unten zwischen dem Dämpfungsglied 111 und dem Boden 118 des Gehäuses 105 eingefügt ist. Die obere Fläche des Dämpfungsgliedes 111 und die untere Fläche der Scheibe 109 sind mit etwa kugeligen Flächen 114 a versehen, die sich an ebene Flächen 114 anschließen. Die Kegelfeder 112 bildet ein nachgiebiges Auflager für die Last, und die kugeligen Flächen 114 a tragen zu einer horizontalen Rückführkraft oder einer horizontalen Federwirkung ähnlich der im Zusammenhang mit den Teilen 89 α und 95 (Fig. 4) beschriebenen Wirkung bei. Diese Rückführkraft bzw. horizontale Federwirkung stellt sich nach einer geringen Horizontalbewegung der Scheibe 109 aus ihrer Mittelstellung gegenüber dem Dämpfungsglied 111 ein. Die ebenen Flächen 114 gestatten eine solche geringe Horizontalbewegung vor dem Auftreten der horizontalen Rückstellkraft. Eine übermäßige Bewegung des Tragzapfens 106 nach oben oder nach der Seite wird von der verhältnismäßig schmiegsamen Nylonhülse 115 aufgefangen, die über den Tragzapfen 106 geschoben ist. Eine übermäßige Bewegung nach unten wird durch das Anstoßen des nach unten vorspringenden Flansches 117 des Dämpfungsgliedes 111 am Boden 118 des Gehäuses 105 abgefangen.

Der nach unten vorspringende Umfangsflansch 117 des Dämpfungsgliedes 111 ist mit einer zurückspringenden Aussparung oder Rille versehen, und innerhalb dieser ist, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2, eine aus einer einzigen Windung bestehende Feder 120 eingelegt. Das Dämpfungsglied ist entlang eines oder mehrerer Durchmesser in Segmente, ähnlich den Segmenten 32 a und 32 b nach Fig. 1, unterteilt, so daß die Feder 120 diese Segmente des Dämpfungsgliedes gegen die zylindrische Wand des Gehäuses 105 drückt und dabei eine Reibung erzeugt, die eine Schwingung in vertikaler Richtung dämpft. Eine Dämpfung der horizontalen Schwingung wird durch die Reibung zwischen der Scheibe und dem Dämpfungsglied 111 an der kugeligen Berührungsfläche 114 herbeigeführt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schwingungsdämpfendes Lager mit einem an einem Ende off enen Gehäuse, in welches ein federnd gelagerter Tragzapfen mit seitlichem Spiel hineinragt, wobei der Tragzapfen mit einem Dämpfungselement verbunden ist, das die axialen Bewegungen des Tragzapfens gegenüber dem Gehäuse mitmacht, während bei seitlichen Bewegungen des Tragzapfens durch Reibung gedämpfte Relativbewegungen gegenüber dem Dämpfungselement erfolgen, indem der Tragzapfen mit einer seitlich vorstehenden Reibungsfläche versehen ist, gegen die das Dämpfungsglied unter der Wirkung einer Feder drückt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (25, 26, 88, 112) gegen das Gehäuse (10, 82,

105) abstützt.

2. Schwingungsdämpfendes Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (25, 26, 88, 112) gleichzeitig den Tragzapfen (16, 89, 106) auf dem Gehäuse (10, 82, 105) abstützt.

3. Schwingungsdämpfendes Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (26, 88, 112) zwischen dem Tragzapfen (16, 89,

106) und dem der Gehäuseöffnung abgekehrten Ende des Gehäuses (10, 82, 105) angeordnet ist.

4. Schwingungsdämpfendes Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (26, 88, 112) das Dämpfungselement (32, 93, 111) abstützt und das letztere den Tragzapfen (89, 106) trägt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 772 419.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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