DE1243923B - Schwingungsdaempfende Vorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Irita.:

F16f

DeutscheKl.: 47 a-20

Nummer: 1243 923

Aktenzeichen: R 36762 ΧΠ/47 a

Anmeldetag: 10. Dezember 1963

Auslegetag: 6. Juli 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine schwingungsdämpfende Vorrichtung mit einer Anzahl zylindrischer Kissen aus vorverdichtetem feinem Metalldraht, welche um einen mittleren Anschlußteil radial angeordnet, außen von einem zylindrischen Gehäuse umgeben und gegen Verschiebung in Achsrichtung und in Umfangsrichtung gesichert sind. Schwingungsdämpfende Vorrichtungen dieser Art sind zur Lagerung von Rohren, Brennstoffleitungen u. dgl. in Fahrzeugen, Schiffen, Raketen oder in stationären Anlagen sowie zur Lagerung verwendbar. Nach der USA-Patentschrift 3 073 557 ist eine schwingungsdämpfende Vorrichtung bekannt, die eine Anzahl zylindrischer Kissen aufweist, die in einem Gehäuse durch kompliziert geformte zusätzliche Kissen befestigt sind.

Diese zusätzlichen Kissen haben die Aufgabe, die Lage der zylindrischen Kissen sowohl in axialer als auch in Umfangsrichtung zu stabilisieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vereinfachte Halterung der verwendeten Kissen innerhalb eines zylindrischen Gehäuses der schwingungsdämpfenden Vorrichtung zu schaffen, um die Bauweise der Vorrichtung insgesamt einfacher zu gestalten. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kissen über den größten Teil ihrer Länge zwischen zwei starren, mit einem mittleren Anschlußteil fest verbundenen Flanschen Hegen und daß der Umfang des mittleren Anschlußteils kleiner ist als die Summe der Durchmesser der einzelnen Kissen. Die starren Flansche begrenzen dabei mindestens 75% der Länge jedes Kissens.

Neben dem Vorteil der einfachen Halterung der Kissen zwischen den starren Flanschen des Anschlußteiles ergibt sich bei der Erfindung die Möglichkeit, ringförmige Kissen in dem Raum zwischen den Flanschen und dem zylindrischen Gehäuse anzuordnen, um Schwingungen und Stöße in axialer Richtung zu absorbieren. Die Gesamtabmessungen und das Gesamtgewicht der schwingungsdämpfenden Vorrichtung nach der Erfindung sind verhältnismäßig klein.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht, mit weggebrochenen Teilen, im wesentlichen nach der Linie 1-1 in F i g. 3 einer erfindungsgemäßen schwingungsdämpfenden Vorrichtung,

Fig. 2 eine Ansicht der Rückseite der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,

F i g. 3 eine Ansicht im Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht einer Ausfüh-

Schwingungsdämpfende Vorrichtung,
Anmelder:

Robinson Technical Products, Inc.,
Teterboro, N. J.(V.St.A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. Η. Ruschke und Dipl.-Ing. H. Agular,
Patentanwälte,

München 27, Pienzenauer Str. 2

Als Erfinder benannt:
Cecil Stanley Robinson,
Englewood, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 14. März 1963 (265 222)

rungsform eines radial wirkenden Kissens, das in der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung verwendet werden kann,

Fig. 5 eine schaubildliche Ansicht eines axial wirkenden Kissens für die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung,

F i g. 6 eine schaubildliche Ansicht des mittleren Anschlußteiles der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung und

Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Ansicht mit zwischen den Flanschen des Anschlußteiles eingesetzten Kissen.

Die in F i g. 1 bis 7 dargestellte schwingungsdämpfende VorrichtunglO ist besonders zur Lagerung von Motoren in Flugzeugen oder anderen Fahrzeugen geeignet. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist die Vorrichtung ein zylindrisches Gehäuse 14 auf. Das Gehäuse 14 ist mit dem Teil 12 durch die Schrauben 16 zu der gebrauchsfertigen schwingungsdämpfenden Vorrichtung verschraubt. Die rechteckigen Teile 12 und 18 decken sich und weisen Bohrungen 20 für Anschlußschrauben auf.

Der rechteckige Teil 12 ist mit einem zylindrischen Ansatz22 (Fig. 3) ausgebildet, der in das zylindrische Gehäuse 14 eintritt. Dies gewährleistet eine genaue Zentrierung des Teils 12 mit Bezug auf die zylindrische Innenfläche 24 des Gehäuses 14. Der Teil 12 ist mit einer mittigen Öffnung26 (Fig. 3) versehen, um einen Zugang zum Inneren der zusammengebauten VorrichtunglO zu ermöglichen. Das

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Gehäuse 14 ist mit einer kreisförmigen Endwand 28 versehen, die eine mittige Zugangsöffnung _:3Q: für einen ähnlichen Zweck hat.

Der mittlere Anschlußteil 32 der Vorrichtung 10 besteht aus einem nabenähnlichen Teil mit axial voneinander in Abstand befindlichen, sich radial erstrekkenden kreisföpnigen Flanschen 34 und 36. . Der Flansch 36 kann* gegebenenfalls als gesonderter Teil geformt und auf dem mittleren Anschlußteil 32 durch Schrauben 38 befestigt werden,: Wenn jedoch radial wirkende Kissen bestimmter nachstehend beschriebener Arten verwendet werden, braucht der Flansch 36 nicht abnehmbar zu sein und kann gegebenenfalls mit dem mittleren Anschlußteil 32 aus einem Stück geformt werden.

Der mittlere Anschlußteil 32 kann mit einer mittigen Bohrung 40 versehen sein, die einen abgesetzten Teil 42 aufweist, der gegebenenfalls ein Innengewinde hat. Die Bohrung kann dann zur Aufnahme eines Zapfens dienen. Gewöhnlich trägt dann der Zapfen ein Gewinde, das, gesehen in F i g. 3, nach links über den mittleren Anschlußteil 32 vorsteht, so daß eine nicht gezeigte Mutter auf das Ende des Zapfens durch die Öffnung 26 aufgeschraubt werden kann.

Die Teile zur Absorption von Schwingungen und Stößen in Richtung radial zur Achse des mittleren Anschlußteils 32 können beliebige der verschiedenen dargestellten und beschriebenen Formen haben. Beispielsweise werden in F i g. 1 und 3 mehrere im wesentlichen zylindrische Kissen44 der in Fig. 4 dargestellten Art verwendet. Jedes Kissen 44 ist aus verdichtetem feinem Metalldraht 45 hergestellt und in seinem Durchmesser so bemessen, daß es mit enger Passung zwischen die Flansche 34 und 36 des mittleren Anschlußteiles. 32 paßt (s. Fig.7). Ferner ist der TJmfang des mittleren Anschlußteiles 32 kleiner als die Summe. Wenn die Vorrichtung zusamengebaut wird, wird die gewählte Zahl von Kissen zwischen die. starren, mit dem mittleren Anschlußteil fest verbundenen Flansche 34 und 36 eingesetzt, und wenn die inneren Enden der Kissen fest gegen die Fläche 46 gepreßt werden, werden diese inneren Enden auch in der Umfangsrichtung der Fläche 46 zusammengepreßt. Die Kissen liegen über den größten Teil ihrer Länge zwischen den Flanschen 34, 36. Die a^dale. Länge der einzelnen zj'lindrischen Kissen 44 ist" so gewählt, daß diese sich radial über die Außenkanten der Flansche 34 und 36 hinaus und in IContaEt mit "der zylindrischen Innenfläche 24 des Genäuses'l4"erstrecken (s. Fig. 3). .

Ringförmige Kissen 60 sind femer zur Absorption von. Schwngungen und Stößen in der Achsrichtung der Bohrung 40 des Anschlußteils 32 vorgesehen. In Fig, 3 sind axial wirkende Kissen 60 dargestellt, die an ,der Außenseite der Flansche 34 und 36 in dem Raum zwischen den Flanschen und dem zylindrischen Gehäuse 14 angeordnet sind. Die Kissen 60 sind identisch, und eines derselben ist in Fig. 5 dargestellt., Jedes Kissen 60 ist aus vorverdichtetem feinem Metalldraht 61 hergestellt und hat die Form einer verhältnismäßig flachen Beilagscheibe mit einer Mittelöffnung 63, deren Durchmesser annähernd gleich dem Durchmesser der Öffnungen 26 und 30 ist. Der Außendurchmesser jedes Kissens 60 ist annähernd gleich dem Innendurchmesser des Gehäuses 14. Auch in diesem Fall sind die Kissen 60 eng innerhalb eines Raumes eingeschlossen, den sie im wesentlichen voll ausfüllen.

. ¹ 4 ;

. Gewöhnlich wird die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 10 mit in dem gewünschten Ausmaß vorbelasteten Kissen zusammengebaut. Beispielsweise werden die in Fig. 1 dargestellten radial wirkenden 5^Kissen 44 ^ach dew Anordnung auf dem Anschlußteil 3j2 fagial ,^^mengesdp^'.ljuiil zeitweilig, dunih nicht gezeigte Mittel eingespannt, um das Teilgebilde nach Fig. 9 zum Einsetzen in das zylindrische Gehäuse 14 vorzubereiten. Ferner wird die unbelastete

ίο Dicke der Kissen 60 so gewählt, daß beim Zusammenbau mit dem Anschlußteil 32 die kombinierte Dicke oder axiale Abmessung der beiden Kissen und der axialen Abmessung der Flansche 34 und 36 den axialen Endabstand zwischen den Innenflächen der Endwand 28 des Gehäuses 14 und des Teils 12 etwas überschreitet. Der Teil 12 wird dann gegen das benachbarte Kissen 60 gepreßt, um beide Kissen 60 zusammenzudrücken. Aus F i g. 1 ergibt sich, daß die Öffnungen 26 und 28 einen wesentlich kleineren Durchmesser als die Flansche 34 und 36 des Anschlußteiles 32 haben, so daß das Gehäuse 14 und der Anschlußteil 32 nur voneinander getrennt werden können, wenn dies absichtlich geschieht oder eine solche Stoßbelastung ausgeübt wird, daß der Anschlußteil 32 und/oder das Gehäuse 14 zerstört wird. Die Belastungen, die eine relative Bewegung zwischen dem Anschlußteil 32 und dem Gehäuse 14 in zur Achse der Bohrung 40 genau parallelen Richtungen herbeizuführen suchen, werden durch die Kissen 60 aufgenommen. Belastungen, welche das Bestreben haben, eine Relativbewegung in genau senkrecht zu dieser Achse verlaufenden Richtungen herbei2iiführen, werden durch die radial wirkenden Kissen 44 aufgenommen. Belastungen, welche das Bestreben haben, eine Relativbewegung in irgendeiner anderen Richtung herbeizuführen, werden durch die kombinierte Wirkung der radial und der axial wirkenden Kissen 44 und 60 aufgenommen.
Die in Fig. 4 dargestellten zylindrischen Kissen 44 werden aus Metalldraht z. B. dadurch hergestellt, daß ein Bündel Drähte oder ein Bündel aus einem aus Draht gewebten oder gewirkten Material in zylindrische Form verdichtet wird. Der Draht kann aus einem beliebigen hochfesten Federmaterial bestehen, soll jedoch rost- und/oder korrosionsbeständig sein, so daß korrosionsbeständiger Stahldraht von geeigneten ,Federungseigenschaften bevorzugt wird. Das Drahtbündel oder Drahtmaterialbündel wird vor dem Verdichten so zusammengebaut, daß ein wesentlicher Prozentsatz,, z. B. 50% oder mehr, des Drahtes die Form· einzelner »Längen« hat, die Drähte entweder getrennt oder an ihren Enden verbunden sind und im allgemeinen parallel zueinander und zur Achse des Zylinders liegen, zu welchem das Bündel geformt werden soll. Solche Draht-»Längen« werden mit'Kurven von engem seitlichem Abstand gekräuselt oder gekrümmt, "So daß sie eine im wesentlichen wellige Form haben. Wenn verarbeiteter Metalldraht verwendet ^ird, ist eine solche Kräuselung als Folge des- Web- oder Wirkvorgangs vorhanden. Daher ist jede »Länge« sehr ähnlich einer zusammenhängenden ausgeflachten Schraubenfeder, deren Achse sich in der Achsrichtung des Zylinders erstreckt. Das Bündel wird dann durch einen in der Richtung der Achse des Zylinders ausgeübten Druck zusammengedrückt. Es wird ein ausreichender Druck ausgeübt, um die Elastizitätsgrenze des Drahtes an vielen Stellen innerhalb des Bündels zur Bildung eines Kissens

Claims (2)

von der gewünschten Festigkeit zu überwinden. Das Zusammendrücken bildet Wellungen in den »Längen« des Drahtes oder verstärkt bestehende Wellungen. In jedem Falle ist eine sehr große Anzahl von Berührungspunkten des Drahtes mit sich selbst oder mit benachbarten »Längen« vorhanden sowie eine ähnlich große Zahl von verhältnismäßig kurzen Drahtbrücken, die sich zwischen den Berührungspunkten innerhalb des zusammengedrückten Körpers des Kissens erstrecken. Das Kissen 44 ist noch federnd, besonders in der Richtung seiner Achse, da eine sehr beträchtliche Zahl von »Draht-Längen« sich noch verwunden in Richtungen erstreckt, die zu dieser Achse annähernd parallel sind. Die Durchbiegung und Rückformung unter sich verändernden axialen Kräften über einen weiten Bereich von konstruktiv vorgesehenen Belastungen kann auf ein Ausmaß beschränkt werden, das für den jeweiligen besonderen Anwendungsfall erforderlich ist. Für den . hier vorgesehenen Fall kann die maximale Durchbiegung unter der maximal vorgesehenen Belastung auf wenige Zehntel Millimeter begrenzt werden. Das ringförmige Kissen 60 ist aus verhältnismäßig feinem Metalldraht bzw. Metalldrähten von der vorangehend beschriebenen Art hergestellt. Die Herstellung kann durch Wirken oder Verweben von Metalldraht, wie vorangehend beschrieben, und durch Rollen oder eine anderweitige Bündelung zu einem Ring erfolgen, worauf das Zusammendrücken unter sehr hohem Druck auf die für den besonderen Anwendungsfall erforderliche Endform und -dichte folgt. Die vorangehend in Verbindung mit den zylindrischen Kissen 44 beschriebene nichtlineare Polsterangswirkung und hohe Dämpfung sind in ähnhcher Weise charakteristisch für die letztbeschriebenen ringförmigen Kissen. Die gedrängte Bauweise nach der Erfindung ist sehr vorteilhaft für die Gesamtabmessungen und das Gesamtgewicht der Vorrichtung. Sie wird unter anderem durch die Zusammendrückbarkeit, das Lastaufnahmevermögen und die Temperaturtoleranz des verwendeten Dämpfungsmaterials ermöglicht. Die Vorteile, die sich aus der Zusammendrückbarkeit ergeben, wurden bereits erwähnt, und ein wichtiges Merkmal besteht darin, daß kein Raum für verdrängtes Dämpfungsmaterial vorgesehen werden muß, wie dies bei unzusammendrückbaren Materialien, wie Gummi, der Fall ist. Das Lastaufnahmevermögen der vorangehend beschriebenen Kissen beträgt je Flächeneinheit etwa das Zwanzigfache desjenigen von Gummi. In Düsenflugzeugen kann z. B. ein Triebwerk, das weniger als 900 kg wiegt, im normalen Betrieb Schubkräfte von 6800 kg oder mehr erzeugen. Ferner enthalten solche Triebwerke Teile von verhältnismäßig großem Durchmesser, welche sich mit 900 U/min oder mehr drehen können. Durch die Kreiselwirkung bei einer plötzlichen Flugbewegung des Flugzeuges oder bei einer Richtungsänderung treten an den Triebwerklagerangen häufig Kräfte auf, die sich zu dem normalen Schub addieren, so daß die Lagerungen hohen Beanspruchungen ausgesetzt werden. Die erfindungsgemäßen Kissen können unter enormen Drücken vorverdichtet werden, um den Draht zu einer dichten Masse bleibend zu verformen, die immer noch Federungseigenschaften hat, welche zur Absorption von Schwingungen von verhältnismäßig hoher Frequenz und kleiner Amplitude, die bei Strahltriebwerken auftreten, angemessen sind. Eine solche Isolierung wird durch die Verwendung von Kissen erzielt, die in der beschriebenen Weise hergestellt und angeordnet sind und die innerhalb ihrer Elastizitätsgrenze ohne weiteres Belastungen von etwa 700 kg/cm2 aufnehmen können im Gegensatz zu einer zulässigen Höchstbelastung von etwa 35 kg/cm2 für Gummi. Außerdem müssen Gummilagerungen gegen extreme Temperaturen geschützt werden. Es ist daher üblich,-, komplizierte Luflführungen vorzusehen, um Außenluftströme auf den Gummi mit dem Ziel zu richten, einen Teü der durch die Energieumwandlung im Gummi erzeugten Wärme wegzufuhren. Dies bedeutet, daß Gummi nicht innerhalb im wesentlichen voll abgeschlossenen Gehäusen, beispielsweise wie in F i g. 1 dargestellt, begrenzt werden kann, wenn er für Triebwerklagerungen verwendet werden soll. Die Fähigkeit der erfindungsgemäßen Kissen zur Übertragung und Abstrahlung von Wärme auf die Metallteile, in welchen sie eingeschlossen sind, erübrigt die Verwendung von zusätzlichen Kühlvorrichtungen oder Anordnungen. In diesem Zusamenhang ist zu erwähnen, daß beim Flugzeugbau die Forderung keineswegs ungewöhnlich ist, daß kein Teil eines Stahltriebwerks sich um mehr als etwa 3 mm mit Bezug auf denjenigen Teil der Flugzeugzelle bewegt, an dem das Triebwerk unter der jeweils konstruktiv vorgesehenen Belastung befestigt ist. Mit Hilfe der Erfindung läßt sich diese Forderung ohne weiteres gewöhnlich ohne jedes metallisches »Aufstoßen« in irgendeiner Richtung unter der vorgesehenen Höchstbelastung erzielen. Dies bedeutet, daß die Kissen immer noch mit rrichtlinear zunehmendem Widerstand nachgeben und immer noch Schwingungen der Triebwerke isolieren, wenn die vorgesehene Höchstbelastung erreicht wird. Patentansprüche:

1. Schwingungsdämpfende Vorrichtung mit einer Anzahl zylindrischer Kissen aus vorverdichtetem feinem Metalldraht, welche um einen mittleren Anschlußteil radial angeordnet, außen von einem zylindrischen Gehäuse umgeben und gegen Verschiebung in Achsrichtung und in Umfangsrichtung gesichert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kissen (44) über den größten Teil ihrer Länge zwischen zwei starren, mit dem mittleren Anschlußteil fest verbundenen Flanschen (34, 36) liegen und daß der Umfang des mittleren Anschlußteils (32) kleiner ist als die Summe der Durchmesser der einzelnen Kissen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starren Flansche (34, 36) mindestens 75 % der Länge jedes Kissens begrenzen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 345 507; USA.-Patentschriften Nr. 2 658 710, 3 073 557; Maschinenmarkt, Bd. 68 (1962), H. 23, S. 8 bis 10.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen