DE1288940B

DE1288940B - Antivibrationslagerung, insbesondere fuer Antriebsmaschinen von Schiffen

Info

Publication number: DE1288940B
Application number: DEY841A
Authority: DE
Inventors: Hartnell-Beavis Michael Carl; Ogilvie Myles Gordon; Goodwin Aubrey John Hutchinson
Original assignee: Yarrow and Co Ltd
Current assignee: Yarrow and Co Ltd
Priority date: 1963-07-12
Filing date: 1964-07-10
Publication date: 1969-02-06
Also published as: US3282542A; NO116347B; CH430340A; DK116700A; GB1064671A; GB1099841A; DK116700B; NL6407903A

Description

1 2

Die Erfindung betrifft eine Antivibrationslagerung, Welche Forderungen dies sind und wie durch die

insbesondere für Antriebsmaschinen von Schiffen. erfindungsgemäße Ausbildung eine besonders gün-

Solche Lagerungen werden insbesondere eingesetzt stige Lösung der dabei auftretenden Probleme er-

für den Einbau von Antriebsmaschinen in Schiffe reicht wird, soll im folgenden ausführlicher erläutert

oder Fahrzeuge, doch sind die Lagerungen gemäß 5 werden.

der Erfindung ebenso auch für Antriebsmaschinen Auf die Antriebsmaschine (im folgenden als

von ortsfesten Anlagen geeignet. Unter Antivibra- »Körper« bezeichnet) wirken periodische Kräfte

tionslagerung wird eine schwingungsdämpfende und ein, gegen die die Abstützung mittels des Anti-

-dämmende Lagerung verstanden. Vibrationslagers isoliert werden sollte. Zusätzlich

Die Erfindung geht aus von einer Antivibrations- io wirken statische Kräfte, die von dem Auflager

lagerung mit einem gasgefüllten, zwischen dem abzu- — der Abstützung — aufgenommen werden

stützenden Körper und einem Auflager angeordneten müssen.

Behälter variablen Volumens und mit einem Regel- Der Ausdrück »periodische Kraft« soll eine Kraft,

ventil, bestehend aus .einer Ventilkammer und einem die sich periodisch mit der Zeit ändert, oder eine

progressiv öffnenden yentilschieber, der bei Relativ- 15 Kraftkomponente, die sich periodisch mit der Zeit

bewegung des Körpers' zum Auflager in der Ventil- ändert, bezeichnen; der Ausdruck »konstante Kraft«

kammer verschieblieh,, ist für die Steuerung des wird verwendet, um entweder eine Kraft, die im

Durchtritts eines Fluids von einer Einlaß- bzw. zu wesentlichen über eine einzelne Periode der periodi-

einer Auslaßöffnung durch die Ventilkammer zu sehen Kraft konstant bleibt, oder eine Kraftkompo-

bzw. von einer Kammer konstanten Volumens, die ao nente, die im wesentlichen über eine einzelne Periode

mit dem Behälter in Druckverbindung steht. Eine der periodischen Kraft konstant bleibt, zu bezeich-

solche Antivibrationslagerung ist beschrieben in der nen; und der Ausdruck »isolieren« ist verwendet,

französischen Patentschrift 1152 495. Sie ist be- um sowohl eine vollständige NichtÜbertragung als

stimmt für die Abstützung von Fahrzeugkarosserien auch eine Übertragung mit Abschwächung einzu-

gegen das Fahrgestell und wird dort ausschließlich as schließen.

in Verbindung mit einer mechanischen Feder ver- Die konstante Kraft kann beispielsweise durch das wendet. Die beschriebene Ausbildung wird dort des- Gewicht des Körpers hervorgerufen werden, halb angewandt, weil beim Zusammenwirken der Bei der Abstützung der Antriebsmaschinen von Gasfeder mit der mechanischen Feder auf diese Fahrzeugen oder Schiffen können zusätzlich zu den Weise die Eigenfrequenz des Systems auch bei unter- ₃₀ periodischen Kräften, die durch das Arbeiten der schiedlicher statischer Belastung konstant gehalten Antriebsmaschinen entstehen, und der konstanten werden kann. In einem solchen Fall besteht aber Kraft, die vom Gewicht der Maschine herrührt, durch die Rückkopplung auf das Regelventil die Kräfte auf Grund der Bewegung des Schiffes oder Gefahr der Selbsterregung von Schwingungen, wenn Fahrzeuges (insbesondere bei einem Schiff vom nicht Vorsorge für eine entsprechende Dämpfung ₃₅ Schlingern des Schiffes), auf Grund der Drehmomentgetroffen wird. Bei der bekannten Anordnung erfolgt rückwirkungen der Maschine und auf Grund nicht die Dämpfung in der Weise, daß die Ventilschieber- ausgelasteter Druckleitungsverbindungen auftreten. Verstellung nicht direkt an die Schwingbewegung der Diese letzteren Kräfte ändern sich gewöhnlich wäh-Karosserie angekoppelt ist, sondern daß ein dämp- _ren(j _ei_ner einzelnen Periode der periodischen Kraft fendes Verzögerungsglied zwischengeschaltet ist. ₄₀ nicht merklich, und deshalb sind sie der konstanten

Eine andere bekannte Anordnung (deutsche Aus- Kraft hinzuzufügen, die vom Gewicht der Maschine legeschrift 1 089 282) betrifft eine hydraulisch-pneu- herrührt, mit dem Ergebnis, daß die gesamte konmatische Federvorrichtung für Fahrzeuge und sucht stante Kraft, die eine Antivibrationslagerung überdie Aufgabe zu lösen, eine zusätzliche Druckpumpe tragen können muß, vergrößert ist. Andererseits für die Hydraulikflüssigkeit zu vermeiden. Bei der ₄₅ können solche Kräfte auch seitlich wirken oder Komdort beschriebenen Anordnung erfolgt zwar die ponenten haben, die seitlich wirken, und die Anti-Ventilschieberverstellung proportional zur Relativ- Vibrationslagerungen gemäß der Erfindung sind gebewegung Fahrzeugkarosse—Rad, doch sind Dämp- eignet sowohl für die seitliche als auch für die vertifungsmittel oder andere Mittel zur Unterdrückung k_ai_e Abstützung der Maschinen, von Eigenschwingungen nicht vorgesehen. Allerdings ₅₀ Die Güte einer Antivibrationslagerung wird geerfolgt die Schwingungsdämpfung im Fahrzeugbau wohnlich für eine gegebene Frequenz durch Angabe in der Regel durch speziell dafür vorgesehene Stoß- ihres Übertragungsvermögens ausgedrückt, d. h. dämpfer. _ durch Angabe des Verhältnisses.der.Amplitude der

Eine weitere bekannte Anordnung, die pneu- periodischen Kraft derjenigen Frequenz, die von der matische Abstützungen betrifft, ist in der franzö- 55 Lagerung auf die Abstützung übertragen wird, zur sischen Patentschrift 1 232 510 beschrieben. Hier ist Amplitude der periodischen Kraft derjenigen Frezwischen dem Behälter mit variablem Volumen und quenz, die dem von dem Lager abzustützenden Köreiner Kammer konstanten Volumens eine außer- per erteilt wird.

ordentlich kleine Gasdurchtrittsöffnung vorgesehen. Die einfache übliche Antivibrationslagerung, d. h., Damit soll erreicht werden, daß für kurzzeitige Be- 60 eine Lagerung, die eine Elastizität aber vernachlässiglastungen nur der Behälter mit variablem Volumen bare Masse aufweist (ζ. B. eine Feder), arbeitet, inals Feder wirkt, während bei Änderungen der stati- dem sie dem Körper eine periodische Bewegung abschen Belastung ein Gasaustausch durch diese Öff- hängig von der erteilten periodischen Kraft auszunung stattfinden kann. führen gestattet. Bei Vernachlässigung der geringen,

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antivibrations- 65 bei derartigen Lagerungen vorliegenden Dämpfungslagerung zu schaffen, die für die besonderen Anfor- kraft läßt die periodische Bewegung des Körpers derungen bei der Lagerung von Maschinen ausgebil- zwei Kräfte entstehen: Die Trägheitskraft des Kördet ist. pers (die proportional zum Quadrat der Frequenz

3 4

der periodischen Bewegung und zur Auslenkung des Kraft und die von der Lagerung ausgeübte Kraft Körpers aus seiner Gleichgewichtslage ist) und eine ausgleicht, wobei die maximalen Auslenkungen des Kraft (die proportional zur Auslenkung des Körpers Körpers rasch verringert werden,
aus seiner Gleichgewichtslage ist), die von der sta- Bei Frequenzen größer als ]/2 mal der Resonanztischen Steifigkeit der Lagerung selbst herrührt. Diese 5 frequenz ist das Übertragungsvermögen der Lagebeiden Kräfte, die (wie hiernach erläutert) nicht in rung kleiner als Eins, und die Lagerung bewirkt desPhase miteinander sind, gleichen zusammen die dem halb eine Abschwächung der erteilten periodischen Körper erteilte periodische Kraft aus. Die auf die Kraft.

Abstützung (das Auflager) übertragene Kraft ist Demgemäß muß bei einer einfachen üblichen

proportional zur Auslenkung des Körpers aus seiner io Antivibrationslagerung die Resonanzfrequenz niedrig

Gleichgewichtsstellung, und daher hängt das Über- im Vergleich mit der Frequenz aller periodischen

tragungsvermögen der Lagerung von der maximalen Kräfte, die von der Lagerung abgeschwächt werden

Auslenkung des Körpers, hervorgerufen durch eine soll, gehalten werden. Wenn sich, was normalerweise

erteilte Kraft gegebener Größe, ab. Da beide von der Fall ist, die Steifigkeit der Lagerung nicht mit

der periodischen Bewegung des Körpers herrühren- 15 der Frequenz ändert, ist die Resonanzfrequenz pro-

den Kräfte proportional zur Auslenkung des Körpers portional zur Quadratwurzel der Lagerungssteifig-

aus seiner Gleichgewichtslage sind, hängt das Über- keit, und deshalb bedeutet die Forderung, daß die

tragungsvermögen der Lagerung von den relativen Resonanzfrequenz genügend niedrig sein soll, daß

Größen und Phasen dieser zwei Kräfte in Beziehung die statische Steifigkeit der Lagerung relativ niedrig

zur erteilten periodischen Kraft ab. 20 _sei_n muß. Weiterhin ist bei für eine gute Abschwäch-

Bei niedrigen Frequenzen kann die Trägheitskraft wirkung der Lagerung ausreichend hohen Frequenvernachlässigt werden, und die Steifigkeit der Lage- zen die Amplitude der periodischen Körperbewegunrung muß deshalb der gesamten erteilten Kraft ent- gen nahezu unabhängig von der Steifigkeit des Lagegenwirken. Das Übertragungsvermögen der Lage- gers, und daher ist die Größe der von der Lagerung rung ist unter diesen Bedingungen effektiv gleich 25 auf die Abstützung übertragenen Kraft direkt proEins, d.h., die Lagerung überträgt eine konstante portional der statischen Steifigkeit der Lagerung, Kraft ohne Abschwächung. woraus sich ein weiterer Grund dafür ergibt, die

Wenn die Frequenz größer wird, ist die Trägheits- statische Steifigkeit der Lagerung so klein wie mögkraft des Körpers anfangs kleiner als die von der Hch zu machen. Eine geringe statische Steifigkeit hat Lagerung ausgeübte Kraft, und das bedeutet, daß die 30 jedoch den großen Nachteil, daß die konstanten, von Auslenkung des Körpers (und demzufolge die Trag- der Lagerung zu übertragenden Kräfte große Ausheitskraft des Körpers) in Phase mit der erteilten lenkungen des Körpers relativ zur Abstützung entKraft ist. Unter diesen Bedingungen muß die Steifig- stehen lassen. Das Gewicht des Körpers stellt selbst keit der Lagerung sowohl die erteilte Kraft als auch nicht das schwierigste Problem dar, und zwar aus die Trägheitskraft des Körpers ausgleichen. Dem- 35 zwei Gründen: Erstens ist die durch das Gewicht gemäß muß die von der Lagerung ausgeübte Kraft des Körpers verursachte Auslenkung, wenn auch bei größer sein als im statischen Fall, und das Übertra- geringer Steifigkeit der Federung, sehr groß, konstant gungsvermögen der Lagerung ist größer als Eins. und kann zugelassen werden. Weiterhin ist das ÜberWenn die Frequenz weiterhin anwächst, wächst auch tragungsvermögen bei wesentlich größeren Frequendas Übertragungsvermögen weiter an, bis die Größe 40 zen als der Resonanzfrequenz wirkungsmäßig gleich der Trägheitskraft des Körpers der von der Lagerung für Körper von verschiedenem Gewicht, solange die ausgeübten Kraft gleich wird. Bei der Frequenz, bei Steifigkeit der Federung in den verschiedenen Fällen der dieses auftritt (diese ist die Eigenfrequenz der so getroffen ist, daß die Resonanzfrequenz gleich Schwingung des Körpers auf seiner Lagerung), ist das gehalten ist. Die konstanten Kräfte, die beispiels-System in Resonanz, und die Auslenkung des Kör- 45 weise vom Schlingern eines Schiffes, von Drehpers (und dementsprechend das Übertragungs- momentrückwirkungen und nichtentlasteten Druckvermögen der Lagerung) nimmt eine unbestimmte leitungsverbindungen herrühren, lassen jedoch sehr Größe an. Unter diesen Bedingungen wird der er- große Schwierigkeiten entstehen, da sie nicht über teilten Kraft überhaupt nicht entgegengewirkt, da lange Perioden konstant bleiben, uxd jede durch die die Trägheitskraft des Körpers und die Steifigkeit der 50 erforderliche Steigerung der statischen Steifigkeit der Lagerung einander exakt ausgleichen. Lagerung erhöht die Resonanzfrequenz.

Oberhalb der Resonanzfrequenz wird die Trag- Diese Probleme sind viel schwieriger als bei beiheitskraft des Körpers größer als die von der Lage- spielsweise der Abfederung einer Karosserie gegen rung ausgeübte Kraft, was bedeutet, daß die Aus- Fahrbahnstöße. Denn dort interessiert allein das Verlenkung des Körpers (und dementsprechend die 55 halten der Karosserie, die bei niederfrequenten Trägheitskraft des Körpers) in Gegenphase mit der Kräften mit der Eigenfrequenz federnd ausgelenkt erteilten Kraft ist. Die von der Lagerung ausgeübte werden darf, wobei nur für eine angemessene Dämp-Kraft ist dann in Phase mit der erteilten Kraft, und fung zu sorgen ist. Bei aufwendigen derartigen demzufolge muß die Trägheitskraft des Körpers so- Systemen — wie oben angedeutet — wird man höchwohl die erteilte Kraft als auch die von der Lagerung 60 stens Sorge tragen, diese Eigenfrequenz konstant zu ausgeübte Kraft ausgleichen. Für nur wenig oberhalb halten, auch bei wechselnder Belastung der Kader Resonanzfrequenz liegende Frequenzen bedeutet rosserie. Diese letztere aber ändert sich während der dies, daß die maximale Auslenkung des Körpers Fahrt nicht mehr. Das Verhalten der Räder dagegen (und daher das Übertragungsvermögen der Lagerung) ist relativ belanglos. Bei der Lagerung von Antriebsgroß ist. Wenn jedoch die Frequenz weiter anwächst, 65 maschinen hingegen muß das Verhalten sowohl des steigt die Trägheitskraft des Körpers (die, wie oben Auflagers (der Abstützung) als auch das der Mafestgestellt, proportional zum Quadrat der Frequenz schine (des Körpers) selbst berücksichtigt werden, ist) rasch an, so daß die Trägheitskraft die erteilte Auch, wie oben ausgeführt wurde, ist gerade das

5 6

Verhalten bei Anregung im Bereich der Resonanz- d) und daß die Bemessung der Drosselöffnung an

frequenz kritisch. die Ventilüberschneidung derart angepaßt ist,

Der dauernde Wechsel der konstanten Kräfte _{daß dag Verhaltnis} ^j_{1n Bereich der zu erwar}.

— etwa die Änderung der Drehzahl der Antriebs- JR

maschine mit entsprechend sich ändernden Gegen- 5 tenden Amplituden unterhalb des für die Selbstdrehmomenten, die als konstante Kräfte wirksam erregung des schwingfähigen Systems kritischen werden — erschwert noch die Lösung solcher Pro- Wertes bleibt, worin N das Verhältnis des Zeitbleme. mittelwertes (über einen Halbzyklus) der das

Die bekannte Einführung einer Rückkopplung in Regelventil durchfließenden Fluidmenge zur

Form einer Stellungsrückführung vermag zwar das io Amplitude der Relativbewegung ist und R die

Verhalten der Lagerung zu verbessern. Doch wird Impedanz der Drosselöffnung ist.
damit ein geschlossener Regelkreis geschaffen, in dem

einmal angeregte Schwingungen nicht wie bei einer Eine proportionale Betätigung des Ventilschiebers,

offenen Schleife alsbald abklingen, sondern die Ge- die sich aus der proportionalen Übertragung der

fahr der Selbsterregung besteht. Andererseits soll die 15 Stellungsänderung des Körpers relativ zum Auflager

Rückführung gerade bei niedrigen Frequenzen, bei ergibt, führt nicht notwendigerweise auch zu einer

denen die Amplituden entsprechend groß sind, be- amplitudenproportionalen Rückführung. Dafür wäre

sonders schnell ansprechen, was eine große Emp- nämlich erforderlich, daß das Regelventil linear ar-

findlichkeit — also eine große Schleifenverstärkung beitet. Das erfindungsgemäß vorgesehene Regelventil

im Regelkreis — bedingt. ao ist aber nicht nur ein solches, das den Durchfluß

Zur Unterdrückung von Schwingungen ist es be- stetig oder progressiv freigibt, sondern es ist zusätzkanntlich erforderlich, daß eine der jeweiligen Ver- lieh eine sogenannte Ventilüberschneidung vorstärkung angepaßte Dämpfung in den Regelkreis gesehen. Dies bedeutet, daß bei geringen Amplituden eingeführt wird. Da die Stellungsrückführung in den des Körpers relativ zum Auflager — und damit gebekannten Systemen bestenfalls amplitudenpropor- as ringen Verschiebungen des Ventilschiebers in der tional wirkt, die Dämpfung in der Regel aber eben- Ventilkammer im Bereich um dessen Mittelstellung— falls amplitudenproportional ist, ergeben sich so die Rückführung überhaupt keine Wirksamkeit entlange keine Schwierigkeiten, als die Verstärkung im faltet. Dies ist aber gerade der Bereich, bei dem die Regelkreis konstant ist. Andererseits ist es aber er- durch die Drosselöffnung eingeführte Dämpfung nur wünscht, eine Stellungsrückführung vorzusehen, bei 30 wenig wirksam ist. Man kann nun, um Schwingungen der die Empfindlichkeit des Regelventils — und mit Sicherheit zu verhindern, unter gleichzeitiger Andamit die Verstärkung — nicht konstant ist, sondern passung der Ventilempfindlichkeit an die jeweils dem jeweiligen Anregungsfall sich automatisch an- vorliegende Amplitude, die oben angegebene Bepaßt. Eine Lösung für dieses Problem schlägt die messung vornehmen, die im Ergebnis dazu führt, Erfindung vor; dabei wird nicht nur die Empfindlich- 35 daß der für die Selbsterregung kritische Wert der keit des Regelventils veränderbar gemacht, sondern Schleifenverstärkung bei der kritischen Phasenlage zugleich wird auch die Dämpfung entsprechend an- (Anregung im Bereich der Resonanzfrequenz) unter gepaßt, um so Unstabilität (Schwingneigung) in allen Eins bleibt.

vorkommenden Fällen — d. h. bis zu den maximal Die Empfindlichkeit des Regelventils, die mit N

auftretenden bzw. durch die jeweilige Konstruktion 40 bezeichnet ist, ergibt sich aus der jeweiligen Menge

überhaupt möglichen Anregungsamplituden — von des Fluids, die bei einer vorgegebenen Amplitude

vornherein zu unterbinden. durch das Regelventil fließt. Diese Menge ist über

Es versteht sich, daß bei hohen Anregungsfrequen- den (beispielsweise sinusförmigen) Verlauf der Amzen und damit kleinen Amplituden die erfindungs- plitude über der Zeit zu mitteln. Es ist klar, daß bei gemäße Antivibrationslagerung sich »normal« ver- 45 der angegebenen Bauart des Ventils mehrere Behalten soll, d. h., daß die Stellungsrückführung un- reiche zu unterscheiden sind:
wirksam wird. Im Bereich um die Mittelstellung des Ventilschie-

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung, bers (kleine Amplituden) ist die Durchflußmenge

ausgehend von einer Anordnung, wie sie in der fran- gleich Null, der Wert N ist ebenfalls gleich Null,

zösischen Patentschrift 1 152 495 beschrieben ist, 50 Bei zunehmenden Amplituden nimmt JV progressiv

jedoch ohne die dort vorgesehene mechanische zu, und zwar nicht linear, weil ja der »Null-Bereich«

Feder, vor, bei jedem Zyklus mit durchlaufen wird, sondern

progressiv.

a) daß die Relativbewegung zwischen Körper und _{Bei weiter zune}hmenden Amplituden wird wäh-Auflager m an sich bekannter Weise propor- _{55 rend} j_edes Halbzyklus die gesamte Durchflußöffnung tional auf das Regelventil übertragen wird, freigegeben werden; da jedoch die Zeitdauer für das

b) daß der Ventilschieber in seiner Mittellage, die Durchlaufen der Nullstellung im Verhältnis zur Geder Gleichgewichtslage des Körpers entspricht, ^saB^^ec. ^deS ?^yM"^{S g}u-^mget ™^rd'^{mmmt die} p^mP- und in einem vorgegebenen Bewegungsbereich findlichkeit auch weiterhin zu Durch die so gekennbeiderseits davon den Durchtritt von Fluid ^6o zeichnete Charakteristik wird eine gute Anpassung durch die Ventilkammer vollständig sperrt und ^an.^den Verlauf der Dämpfung erreicht und die Staerst bei Auslenkung über diesen Bereich (Ventil- ^{bllltat unter allen} denkbaren Bedingungen sicherüberschneidungsbereich) hinaus den Fluiddurch- gestellt. ,„,_..„ . ,.., , ,

tritt progressiv freigibt, ^{Der Ve}f^{lauf der} ^^amP^ ~ **&&&? *mJh

65 die Impedanz der Drosseloffnung, die bekanntlich

c) daß die Gasdurchflußverbindung zwischen dem als Quotient zwischen dem Druckunterschied beider-Behälter und der Kammer konstanten Volumens seits der Drosseloffnung und der zugeordneten Gaseine an sich bekannte Drosseloffnung aufweist durchströmmenge definiert ist — über der Ampli-

tude beginnt bei Null und steigt dann etwa quadratisch. Der genaue Verlauf, d. h. die numerischen Werte der Impedanz, ergibt sich aus der Bemessung einerseits des Behälters und der volumenkonstanten Kammer, andererseits aus der Bemessung der Drosselöffnung.
Der kritische Wert für die Selbsterregung, der von

N
dem Quotienten -^- nicht überschritten werden darf,

ist durch die Konstanten des Systems gegeben, nämlieh durch die Eigenfrequenz, durch die von der Abstützung auf den Körper ausgeübte Gegenkraft (Produkt aus dem Gasdruck im Behälter und seiner Auflager-Querschnittsfläche) und durch das Volumen der volumenkonstanten Kammer sowie durch den adiabatischen Kompressionsmodul des eingeschlossenen Gases.

Die Größe dieses kritischen Wertes ist ersichtlich von der jeweiligen Auslenkungsamplitude unabhängig, während bei der Anordnung gemäß der Erfindung sowohl N als auch R mit der Amplitude wachsen.

Im folgenden soll die Kombination aus volumenkonstanter Kammer und in Reihe geschalteter Drosselöffnung als »Isolierelement« bezeichnet werden.

Der Ausdruck »wirksame Steifigkeit des Isolierelements« ist als das Verhältnis des Produkts aus dem Quadrat der Auflagerquerschnittsfläche des volumenveränderlichen Behälters und aus dem adiabatischen Kompressionsmodul des Gases in der Isolier-Element-Kammer zu dem Volumen des Gases in der Isolier-Element-Kammer definiert. Der Ausdruck »die wirksame Steifigkeit der volumenveränderlichen Kammer« ist als das Verhältnis des Produkts aus dem Quadrat der Auflagerquerschnittsfläche des volumenveränderlichen Behälters und aus dem adiabatischen Kompressionsmodul des in dem Behälter eingeschlossenen Gases zu dem Gasvolumen in dem Behälter definiert.

Die auf den zu lagernden Körper wirkende Kraft kann bei Vernachlässigung der Dämpfungskraft in eine Komponente, die in Phase mit der Auslenkung des Körpers relativ zur Abstützung ist, und in eine Komponente, die in Phase mit der Beschleunigung des Körpers relativ zur Abstützung ist, aufgeteilt werden. Die niedrigste Frequenz, bei der die Amplitude der Resultierenden dieser Komponenten gleich Null ist, ist im folgenden als Resonanzfrequenz bezeichnet.

Die Größe R hängt vom Verhältnis der wirksamen Steifigkeit der Kammer des Isolierelements zur wirksamen Steifigkeit des volumenveränderlichen Behälters ab, und sie ist bei kleinen Amplituden der Körperschwingung unmittelbar proportional zur Quadratwurzel aus der Amplitude der Körperschwingungen. Wenn die Empfindlichkeit des Regelventils mit abnehmender Amplitude ebenfalls abnimmt, kann ein stabiles Arbeitsverhalten ohne übermäßige Herabsetzung der Empfindlichkeit des Regelventils bei großen Amplituden erreicht werden. Es ist also nach der Erfindung möglich, die Anordnung so zu treffen, daß trotz Änderungen in der konstanten, dem Körper erteilten Kraft die Lage des Körpers relativ zur Abstützung innerhalb enger Grenzen konstant bleibt, so daß die Lagerung eine sehr hohe statische Steifigkeit besitzt.

Da der Wert der Drosselöffnungsimpedanz mit der Amplitude ansteigt, sind mit hohen Werten relativ große Bewegungen verbunden, die auftreten können, falls der abgestützte Körper durch äußere Kräfte bei seiner Eigenfrequenz angeregt wird. Dieser hohe Wert von R läßt eine Kraft entstehen, die der Bewegung entgegenwirkt und darauf abzielt, die Amplitude der Bewegung zu begrenzen. Die auf diese Art erreichte Dämpfung ist im allgemeinen viel größer als die durch eine übliche Federlagerung erreichte.

Wenn die Frequenz der dem Körper erteilten periodischen Kraft über die Eigenfrequenz hinaus ansteigt, wird die Impedanz des Isolierelements größer, und das pneumatische Lager, das durch den volumenveränderlichen Behälter gebildet wird, neigt dazu, sich im wesentlichen gleich wie eine einfache übliche Antivibrationslagerung zu verhalten, die man erhalten würde, wenn die Öffnung in dem Isolierelement verschlossen würde. Ein befriedigendes Übertragungsvermögen bei hohen Frequenzen kann daher leicht erreicht werden. Da die Trägheitswirkung des Körpers proportional zum Quadrat der Frequenz und zur Auslenkung des Körpers ist, ist die Amplitude der Körperschwingung bei hochfrequenten periodischen Kräften äußerst klein, und die Bewegung des Körpers beeinflußt die Arbeit des Regelventils nicht.

In vielen Fällen wird man ebenso wie auch schon bei bisher üblichen pneumatischen Antivibrationslagerungen als Fluid eine Flüssigkeit, vorzugsweise ein Hydrauliköl, verwenden. In einem solchen Fall ist es natürlich erforderlich, die pneumatische Seite und die hydraulische Seite voneinander zu trennen, wozu zweckmäßig eine bewegliche Zwischenwandung vorgesehen wird. Diese ist vorzugsweise in der Kammer konstanten Volumens angeordnet, wie es nach der französischen Patentschrift 1 152 495 bekannt ist.

Die Kammer konstanten Volumens kann, gemeinsam mit dem volumenveränderlichen Behälter, eine Baugruppe bilden, die zwischen dem Körper und dem Auflager angeordnet ist, wie es nach der französischen Patentschrift 1 232 510 bekannt ist.

Für die proportionale Betätigung des Ventils wird am einfachsten der Ventilschieber (oder die Ventilkammer) mit dem Körper und die Ventilkammer (oder der Ventilschieber) mit dem Auflager direkt mechanisch verbunden.

Als Fluid kann aber auch ein Gas dienen. Die Bauart für das Regelventil wird der Art des Fluids anzupassen sein.

Vorteilhafterweise wird als Regelventil ein Trommelventiltyp angewandt, d. h., der Innenraum der Ventilkammer ist insgesamt zylindrisch, und der Ventilschieber ist von der Form einer im wesentlichen zylindrischen Trommel, die axial beweglich in der Ventilkammer angeordnet und mit Ausnehmungen versehen ist, um bei geöffnetem Regelventil eine Verbindung herzustellen. Die Trommel kann einen mittleren Abschnitt von verringertem Durchmesser haben, um eine ringförmige Ausnehmung zu bilden, oder geschlitzt sein. Vorzugsweise stehen die Einlaß- und die Auslaßöffnung mit Ringnuten in Verbindung, die in der Wand der Ventilkammer angebracht sind. Statt dessen kann das Regelventil auch so ausgebildet sein, daß die Ventilkammer ein Paar paralleler Flächen aufweist, in denen Öffnungen angebracht sind, und der Ventilschieber kann in Gleitkontakt mit den erwähnten Flächen stehen.

909 506/Π64

9 10

Die erforderliche Empfindlichkeit des Regelventils in der Wand der Ventilkammer angebrachte Ringnut kann durch eine geeignete Gestaltung der Öffnungen 11a führt. Die Trommel 8 besteht aus einem oberen oder, wenn ein Trommelventil mit geschlitzter Trom- Teil 12, der zum Abschließen der Ringnut 9 a dient, mel verwendet wird, durch geeignete Gestaltung der einem mittleren Teil 13 von verringertem Durch-Schlitze erreicht werden. 5 messer (vgl. Fig. 2) und einem unteren Teil 14, der

Der volumenveränderliche Behälter kann flexible zum Abschließen der Ringnut 11 α dient und am Bälge besitzen. Vorzugsweise besitzt der volumen- Auflager S befestigt ist. Die Länge des mittleren Teils veränderliche Behälter ein erstes starres Glied, das 13 der Trommel 8 ist etwas kleiner als der Abstand eine an einem Ende offene Kammer bildet, ein zwischen den inneren Rändern der Ringnuten 9 a zweites festes Glied, das sich in die Kammer durch io und 11a, so daß dort ein Stellungsbereich der Tromderen offenes Ende hinein erstreckt, und eine mel 8 vorliegt, bei dem die Ringnuten 9 α und 11a flexible Membran, die an beiden starren Gliedern vollständig abgedeckt sind. Der Weg, den die Trombefestigt ist und eine Abdichtung zwischen den bei- mel 8 von ihrer zentralen Stellung aus beschreiben den starren Gliedern bildet, von denen eins an dem muß, um der einen oder der anderen Ringnut 9 α Körper und das andere an der Abstützung befestigt 15 und 11a Zutritt zu verschaffen, ist oben als Ventilist. Überschneidungsbereich definiert worden. Wenn eine Wenn die oder jede der Zwischenwände ein der Ringnuten 9 a oder lla nicht abgedeckt ist, steht flexibler Balg ist, weist dieser vorzugsweise die Form die benachbarte Öffnung 11 bzw. 9 über den den eines Sackes auf, der innerhalb der Kammer kon- ringförmigen mittleren Teil 13 umgebenden Raum stanten Volumens befestigt ist. 20 in Verbindung mit der Auslaßöffnung 10.

Verschiedene Ausführungsformen von Antivibra- Die Einlaßleitung 15 führt von einer geeigneten

tionslagerungen gemäß der Erfindung werden nun Pumpe, die nicht gezeigt ist und die derart ausgebilbeispielsweise in größerer Ausführlichkeit und unter det sein soll, daß sie die Flüssigkeit bei einem geeig-Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, von neten, im wesentlichen konstanten Druck zuführt, denen zeigt 25 zur Einlaßöffnung 9. Die Auslaßleitung 16 führt von

F i g. 1 einen Vertikalschnitt einer Ausführungs- der Auslaßöffnung 11 zu einem Flüssigkeitsreservoir form der Antivibrationslagerung, (nicht gezeigt), aus dem die Pumpe die Flüssigkeit

Fig.2 einen Achsschnitt in vergrößertem Maß- entnimmt.

stab eines Teils des Regelventils der in F i g. 1 ge- Von der Arbeitsöffnung 10 führt eine Leitung 17

zeigten Lagerung, 30 zu einer Öffnung in einer Stirnwand der zylindrischen

F i g. 3 ein Schaubild, das sich auf das in F i g. 2 volumenkonstanten Kammer 18. In der anderen gezeigte Regelventil bezieht, Stirnwand der Kammer 18 befindet sich eine kleine

F i g. 4 ein Schaubild, das die Empfindlichkeits- Drosselöffnung 19, von der aus eine Leitung 20 zu kennlinie des in F i g. 2 gezeigten Regelventils dar- einer Bohrung 21 führt, die in dem unteren starren stellt, 35 Teil 5 angebracht ist und mit dem Innenraum der

F i g. 5 ein Schaubild, das die Impedanzkennlinie Bälge 3 in Verbindung steht. Das Regelventil 2 steht des Isolierelements nach der in F i g. 1 gezeigten daher mit den Bälgen 3 durch eine Leitung in Ver-Ausführungsform der Antivibrationslagerung dar- bindung (die aus den Rohren 17 und 20 und der stellt, Bohrung 21 besteht), in der ein Isolierelement ange-

F ig. 6 ein Schaubild, das sich auf die Stabilität 40 ordnet ist, das durch die Kammer 18 und die Drosseides in F i g. 1 gezeigten Regelventils bezieht, Öffnung 19 gebildet wird. Die dem Regelventil 2 zu-F i g. 7 ein Querschnittsbild einer zweiten Ausfüh- geführte Flüssigkeit ist gegenüber dem Gas in den rungsform der Antivibrationslagerung, Bälgen 3 durch einen flexiblen Sack 22 getrennt, der

F i g. 8 einen Querschnitt durch einen Teil einer innerhalb der Kammer 18 befestigt ist.
dritten Ausführungsform der Antivibrationslagerung. 45 Unter normalen Arbeitsbedingungen gleicht die Wie in Fig. 1 der Zeichnungen gezeigt, umfaßt durch den Druck in der pneumatischen Lagerung 1 die erste Ausführungsform des Antivibrationslagers hervorgerufene Kraft die Kraft aus, die durch die ein pneumatisches Lager, das insgesamt mit der Be- auf den abzustützenden Körper B wirkende Schwerzugsziffer 1 bezeichnet ist, und ein Regelventil, das kraft hervorgerufen wird. Die Luftmenge in dem insgesamt mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet ist. Im 50 pneumatischen Lager 1, der Kammer 18 und der Einsatz sind die pneumatische Lagerung 1 und das benachbarten Verbindungsleitung 20 ist derart ge-Regelventil 2 zwischen einem zu lagernden Körper B wählt, daß unter diesen Bedingungen der flexible und einem Auflager bzw. einer Abstützung S ange- Sack 22 die Kammer 18 in ungefähr zwei gleiche ordnet. Hälften teilt, von denen die eine Luft und die andere

Das pneumatische Lager 1 umfaßt flexible Bälge 3, 55 Flüssigkeit enthält.

die ein Gas enthalten und aus Gummi oder Metall Die Abmessungen der Kammer 18 und der

hergestellt sein können und die zwischen dem oberen Drosselöffnung 19 sind derart gewählt, daß die wirk- bzw. unteren festen Teil 4 und 5 angeordnet sind. same Steifigkeit des Luftvolumens in der Kammer

Das Regelventil 2 ist vom Typ eines Trommel- 18 ungefähr gleich der wirksamen Steifigkeit des ventils und besteht aus einer zylindrischen Ventil- 60 pneumatischen Lagers 1 ist, und die Querschnittskammer 6, die an ihrem oberen Ende verschlossen fläche der Kammer in Richtung quer zur Durch- und starr über das Verbindungsglied 7 mit dem Strömungsrichtung kann ungefähr das Tausendfache Körper B verbunden ist, und aus dem Ventilschieber der Fläche der Drosselöffnung 19 betragen,
in Form einer Trommel, die insgesamt mit Bezugs- Die Lagerung arbeitet auf folgende Art: Die

ziffer 8 bezeichnet ist. Die Ventilkammer 6 besitzt 65 Drosselöffnung 19 trennt die Flüssigkeit in dem eine Einlaßöffnung 9, die in eine in der Wand der System wirkungsvoll von den hochfrequenten Druck-Kammer angebrachte Ringnut 9 α führt, eineArbeits- schwingungen, die in dem Gas infolge der periodiöffnung 10 und eine Auslaßöffnung 11, die in eine sehen Kräfte, die dem Körper B erteilt werden, auf-

treten. Infolgedessen benimmt sich das pneumatische Lager 1 in Gegenwirkung auf die periodischen Kräfte im wesentlichen gleich wie eine einfache gewöhnliche Schwingungsisolierung, und durch geeignete Wahl der Abmessungen kann erreicht werden, daß das pneumatische Lager 1, aufgefaßt als eine einfache gewöhnliche Vibrationsisolierung, eine genügend niedrige »statische Steifigkeit« besitzt, um sicherzustellen, daß die erforderliche Abschwächung der periodischen Kräfte erreicht wird. Bei Abwesenheit jeglicher Veränderung in der konstanten auf den Körperß ausgeübten Kraft bleibt die Stellung des Regelventils 2 derart, daß die Arbeitsöffnung 10 weder mit der Einlaßöffnung 9 noch mit der Auslaßöffnung 11 in Verbindung steht.

Wenn jedoch die konstante Kraft, die den Körper B gegen das Auflager.? drückt, anwächst, so daß sich der Körperß abwärts bewegt, wird hierdurch die Ventilkammer 6 nach unten bewegt, und wenn der obere Teil der Trommel 8 einen Teil der Ringnut 9 α nicht abdeckt, fließt die Flüssigkeit durch die Ventilkammer 6 von der Einlaßöffnung 9 zur Arbeitsöffnung 10. Infolgedessen fließt die Flüssigkeit durch die Leitung 10 in die Kammer 18, was zu einem Anstieg des Gasdrucks in der Kammer 18 führt und das Gas zwingt, in die Bälge 3 zu strömen. Dies hält so lange an, bis der Gasdruck in den Bälgen einen ausreichend hohen Wert annimmt, um den Körper B relativ zur Abstützung S aufwärts zu bewegen, bis in eine solche Höhe, bei der ein erneutes Schließen des Regelventils 2 bewirkt wird.

Wenn die konstante Kraft, die den Körper B auf die Abstützung S drückt, abnimmt, so daß sich der Körper/? genügend weit aufwärts bewegt, um den unteren Teil 14 der Trommel 8 zu einer Freigabe eines Teils der Ringnut lla zu veranlassen, dann wird die Arbeitsöffnung 10 mit der Auslaßöffnung 11 in Verbindung gebracht, mit dem Ergebnis, daß die Flüssigkeit durch die Ventilkammer 6 von der Arbeitsöffnung 10 zur Auslaßöffnung 11 fließt. Hierdurch wird eine Abnahme der Flüssigkeitsmenge in der Kammer 18 bewirkt, mit dem Ergebnis, daß etwas Gas aus den Bälgen 3 herausströmt. Dies hält so lange an, bis der Gasdruck in den Bälgen 3 ausreichend gefallen ist, um den Körper B abwärts zu bewegen, bis zu dem Punkt, an dem das Regelventil 2 wieder schließt.

Trotz der geringen »statischen Steifigkeit« des pneumatischen Lagers 1, betrachtet als eine einfache übliche Antivibrationslagerung, ist daher die statische Steifigkeit der Antivibrationslagerung insgesamt sehr hoch, so daß große Änderungen in der konstanten, dem Körper B erteilten Kraft, vorausgesetzt, daß sie nicht zu plötzlich auftreten, nur eine sehr geringe vertikale Auslenkung des Körpers B bewirken.

In Fig. 3 der Zeichnungen ist die Durchflußmenge (Q) der Flüssigkeit durch die Arbeitsöffnung 10 als Funktion des Abstandes (x) zwischen dem Körper B und der Abstützung S dargestellt für Werte von χ größer oder gleich X₀; x₀ gibt den Wert von χ an, bei dem die Trommel 8 und der Körper B in ihrer Mittelstellung sind. Es wird angenommen, daß keinerlei Leckverluste der Flüssigkeit durch das Regelventil 2 auftreten, wenn dieses geschlossen ist. Der Verlauf von Q(x) ist für zwei verschiedene Drücke P₁ und F₂ (P₂ > P₁) der Flüssigkeit in der Leitung 15 dargestellt (wobei ein konstanter Druck an der Arbeits- und der Auslaßöffnung angenommen ist).

Es zeigt sich, daß (für jede Kurve) Q = O ist für XO₁, wobei X₁ der Abstand zwischen dem Körper B und der Unterstützung S ist, bei dem der untere Teil 14 der Trommel 8 die Ringnut 11 α zusammen mit der Entleerungsöffnung 11 freizugeben beginnt, und daß, wenn χ weiterhin ansteigt, Q zunächst mit einer zunehmenden und dann mit einer im wesentlichen konstanten Rate anwächst. Wenn das Regelventil die vollgeöffnete Stellung erreicht, in der

die gesamte Ringnut 11 α freigegeben ist, beginnt -~

abzunehmen, bis Q im wesentlichen konstant wird. Die gerade Linie 23 ist eine Tangente an die Kurve für P₁ bei χ = x₂, wobei x₂ derart gewählt ist (willkürlich), daß

γ γ -~ γ γ

2 1 1 0'

was der Wert für die Überschneidung ist. Es ist zu erkennen, daß bei χ = x₂ die Neigung der Kurve-^, die der Empfindlichkeit N des Regelventils gleich ist, klein ist (unter der Annahme, daß der Flüssigkeitsdruck an der Entleerungsöffnung 11 konstant ist, und bei Vernachlässigung der Änderungen im Druck der Flüssigkeit an der Ausgangsöffnung 10). Bei der Kurve für P₂ ist die Empfindlichkeit bei χ = X₂ größer, und es ist klar, daß der Flüssigkeitsdruck nicht zu hoch sein darf, falls eine Instabilität vermieden werden soll.

Für x<Cx₀ ist der Verlauf von Q (x₀—x) im wesentlichen gleich dem Verlauf von Q (x—X₀) für x>x₀, aber die Druckdifferenz zwischen Einlaßöffnung 9 und Auslaßöffnung 10 wird im allgemeinen verschieden von der Druckdifferenz zwischen der Ausgangsöffnung 10 und der Entleerungsöffnung 11 sein. Ein Anstieg des Drucks, mit dem die Flüssigkeit der Einlaßöffnung 10 zugeführt wird, erbringt eine gesteigerte Empfindlichkeit und dementsprechend eine gesteigerte Instabilitätsgefahr.

In Fig. 4 der Zeichnungen ist die Empfindlichkeit N des Regelventils 2 (die sich bei höheren Frequenzen etwas verändern kann) gezeigt für den Bereich der Eigenfrequenz als eine Funktion von x—x₀, d. h. als eine Funktion für die vertikale Auslenkung des Körpers B aus seiner zentralen Stellung, für zwei verschiedene Flüssigkeitsdrücke P₁ und P₂ an den Einlaßöffnungen 9 (P₂^P₁ und denselben Gleichgewichtsgasdruck in den Bälgen 3 angenommen).

In Fig. 5 der Zeichnungen ist die Impedanz des Isolierelementes im Bereich der Eigenfrequenz als Funktion von |x—x_o[ gezeigt.

In F i g. 6 der Zeichnungen ist das Verhältnis -=-

im Bereich der Eigenfrequenz gezeigt als Funktion von I x—x_o| für zwei verschiedene Flüssigkeitsdrücke P₁ und P₂ an den Einlaßöffnungen. Die horizontale

Linie 24 stellt den kritischen Wert von -=- dar. Es

ist zu sehen, daß für einen Einlaßdruck P₂ ein konstantes Arbeiten nur erreicht wird, wenn die Amplitude der Auslenkung des Körpers B den Wert x_c—x₀\ nicht überschreitet, daß aber bei einem Einlaßdruck P₁ ein stabiles Arbeiten für alle angenommenen Werte von |x—X₀ [ erreicht wird. Bei dieser Untersuchung wurde angenommen, daß die Dämpfung in dem System nur von dem Isolierelement herrührt.

13 14

Die zweite Ausführungsform der Antivibrations- 69 bilden zusammen eine flexible und bewegliche lagerung umfaßt ein pneumatisches Lager, das in Zwischenwand, die das Gas in der Isolierkammer 57 Fig. 7 der Zeichnungen gezeigt ist, und ein Regel- von der Flüssigkeit im Innern des Gliedes 61 trennt, ventil (nicht gezeigt in Fig.7), das das gleiche ist, Bei einer relativen Bewegung zwischen den Glie-

wie das in F i g. 1 und 2 gezeigte Regelventil 2. Das 5 dem, an denen die Membranen 62 und 69 befestigt Isolierelement bildet eine Baugruppe mit dem pneu- sind, führen diese Rollbewegungen aus. matischen Lager. Unter normalen Arbeitsbedingungen gleicht die

Wie in Fig. 7 gezeigt, umfaßt das pneumatische durch den Druck in dem volumenveränderlichen Lager, das zwischen dem Körper B und der Ab- Behälter 74 hervorgerufene Kraft die durch die Einstützung S liegend gezeigt ist, ein oberes Endstück 57, io wirkung der Schwerkraft auf den abzustützenden das an dem Körper B befestigt und an seiner Unter- Körper B hervorgerufene Kraft aus. Die Luftmenge seite mit einer zylindrischen Ausnehmung versehen in dem Behälter 74 und der Kammer 77 ist derart ist, und ein unteres Endstück, das insgesamt mit der gewählt, daß sich unter diesen Bedingungen das Bezugsziffer 58 bezeichnet ist und mit einem zen- innere hohlzylindrische Glied 61 ungefähr in der tralen aufrecht stehenden zylindrischen Teil 59 ver- 15 Mitte seiner Bahn befindet.

sehen ist. Zwischen den Endstücken 57 und 58 sind Die Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform

ein äußeres hohlzylindrisches Glied, das insgesamt der Antivibrationslagerung ist analog der des ersten mit der Bezugsziffer 60 bezeichnet und an seinem Ausführungsbeispiels. Infolge der Abnahme der unteren Ende offen ist, und ein inneres hohlzylin- Querschnittsfläche zwischen dem volumenveränderdrisches Glied 61, das ebenfalls an seinem unteren 20 liehen Behälter 74 und dem gasgefüllten Teil der Ende offen ist, angeordnet. Isolierkammer 77 und weiterhin infolge der Abnahme

Das äußere hohlzylindrische Glied 60 ist mit dem zwischen dem gasgefüllten und flüssigkeitsgefüllten oberen Endstück 57 über eine ringförmige flexible Teil der Isolierkammer 77 wird das äußere hohl-Membran 62 (z. B. aus Gummi) verbunden. Der zylindrische Glied 60 normalerweise in fester Beäußere Randteil der Membran 62 ist zwischen der 25 rührung mit dem unteren Endstück 58 gehalten. Unterseite des Endstücks 57 und dem ringförmigen Daher ist das Verhalten des volumenveränderlichen Flansch 63, der mit Schrauben 64 an dem oberen Behälters 74 analog dem der in F i g. 1 gezeigten Endstück 57 befestigt ist, eingeklemmt, und der Bälge 3.

innere Randteil der Membran 62 ist zwischen der Die zweite Ausführungsform der Antivibrations-

Oberseite des äußeren hohlzylindrischen Gliedes 60 30 lagerung hat den Vorteil, daß das innere hohlzylin- und einem Ring 65, der an dem Glied 60 mittels drische Glied 61, falls das Gas aus dem volumen-Schrauben 66 befestigt ist, eingeklemmt. veränderlichen Behälter 74 entweichen sollte, all-

Das äußere hohlzylindrische Glied 60 ist horizon- mählich aufsteigt, bis die Platte 71 eventuell die tal in einen oberen Teil 67 und einen unteren Teil 68 Unterseite des Oberteils des Gliedes 60 berührt, geteilt. Wo der obere und der untere Teil aneinander 35 während der Ring 65 gegen das obere Endstück 57 anstoßen, sind diese mit nach außen sich erstrecken- anstößt, und daß danach die Lagerung als eine vollden ringförmigen Flanschen versehen, zwischen ständig hydraulische Lagerung arbeitet. Dieses wird denen der äußere Randteil einer kreisförmigen zwar eine viel ungünstigere Schwingungsdämpfung flexiblen Membran 69 (z. B. aus Gummi hergestellt) geben, aber der Körper B wird in einer korrekten eingeklemmt ist und die durch Schrauben 70 zusam- 4° Lage zur Abstützung 5 verbleiben. Es ist natürlich mengehalten sind. Der innere Teil der flexiblen wichtig, daß die Länge des Gliedes 61 ausreichend Membran 69 ist zwischen der Oberseite des inneren sein sollte, um der Lagerung eine derartige Arbeitshohlzylindrischen Gliedes 61 und einer Platte 71, weise zu erlauben.

die an dem Glied 61 mittels Schrauben 72 befestigt Die dritte Ausführungsform der Antivibrations-

ist, eingeklemmt. 45 lagerung weist ein pneumatisches Lager auf, das in

Das innere hohlzylindrische Glied 61 bildet mit Fig. 8 der Zeichnungen gezeigt ist, und ein Regeldem aufrecht stehenden zylindrischen Teil 59 des ventil (nicht gezeigt in Fig. 8), das dem in Fig. 1 unteren Endstückes 58 eine Gleitpassung, und eine und 2 gezeigten Regelventil 2 gleicht. Gleitdichtung ist in Form der zwei Dichtungsringe 73 In Fig. 8 ist das pneumatische Lager zwischen

vorgesehen. 50 dem Körper B und der Abstützung S liegend gezeigt.

Das obere Endstück 57, das äußere hohlzylin- Das Lager hat eine obere Platte 80, auf der der drische Glied 60 und die flexible Membran 62 bilden Körper B ruht und an der ein vorspringender Teil 81 zusammen einen volumenveränderlichen Behälter 74, befestigt ist. Der vorspringende Teil 81 erstreckt sich in den das Gas unter Druck durch eine Bohrung 75 in eine zylindrische Höhlung 82, die durch eine rohreintreten kann, die in dem oberen Endstück 57 ange- 55 förmi?e Fortsetzung 83 des Gliedes 84 gebildet ist. bracht und durch einen Schraubstopfen 76 verschlos- Die Höhlung 82 ist durch eine flexible Membran 85 sen ist. abgeschlossen, die sich über die Fortsetzung 83

Das äußere hohlzylindrische Glied 60 ruht auf erstreckt. Ein Ring 86 ist in dem äußeren Rand der dem unteren Endstück 58 und bildet zusammen mit Membran 85 eingebettet und zwischen dem Glied 84 dem Glied 61 und der Membran 69 eine Kammer 77, 60 und einem ringförmigen Glied 87 gehalten, das an die mit dem volumenveränderlichen Behälter 74 dem Glied 84 befestigt ist. Die Membran 85 besitzt durch die Drosselöffnung 78 an der Oberseite des einen mittleren flachen Teil, der von einem zweiten Gliedes 60 verbunden ist. Der Hohlraum innerhalb in die Membran eingebetteten Ring umgeben ist, und des Gliedes 61 ist mit dem Regelventil (nicht gezeigt) der Ring 88 paßt in eine Nut an der Seite des vordurch eine Bohrung 79 im unteren Endstück 58 in 65 springenden Teils 81, so daß die sich ergebende Verbindung. Die Kammer 77 und die Drosselöffnung Materialdeformation in der Nachbarschaft des Rinbilden zusammen ein Isolierelement. Das innere ges 88 den mittleren flachen Teil der Membran 85 hohlzylindrische Glied 61 und die flexible Membran fest gegen die flache Unterseite des vorspringenden

Teils 81 hält. Der Bereich zwischen den beiden Ringen 86 und 88 biegt sich bei einer relativen Bewegung zwischen dem vorspringenden Teil 81 und dem Glied 84 und führt eine Rollbewegung aus, und die Höhlung 82 bildet infolgedessen einen volumenveränderlichen Behälter.

Als ein Beispiel für ein geeignetes Material kann die Membran 85 aus einem ölbeständigen, durch Lagen aus Kunstfasergewebe verstärktem Gummi bestehen. Diese Lagen können um die Ringe 86 und 88, die aus Stahl hergestellt werden können, gewickelt sein.

Das Glied 84 ist an seiner unteren Seite mit einer Ausnehmung versehen. Eine entsprechende Ausnehmung ist an der oberen Fläche der Grundplatte 89 vorgesehen, auf der das Glied 84 ruht, und die beiden Ausnehmungen bilden zusammen eine diskusförmige Höhlung 90. Eine flexible Membran 91 ist zwischen dem Glied 84 und der Grundplatte 89 eingeklemmt und teilt die Höhlung 90 in zwei Teile. Die Höhlung ao 90 bildet eine Kammer konstanten Volumens, die mit dem volumenveränderlichen Behälter 82 durch eine Drosselöffnung 92 in Verbindung steht, die in dem Glied 84 angebracht ist. Die Drosselöffnung 92 weist direkt in den Behälter 82. Eine Leitung 93 führt in den unteren Teil der Höhlung 90 und steht andererseits mit dem Regelventil (nicht gezeigt) in Verbindung, das Flüssigkeit in den unteren Teil der Höhlung 90 liefert. Eine Zuführungsleitung 94, die in dem Glied 84 vorgesehen ist, führt eine Anfangscharge von Luft in den volumenveränderlichen Behälter 82. Ein metallischer Einsatz 95, der in die flexible Membran 91 eingebettet ist, schützt diese Membran dann, wenn diese gegen die Mündung der Zuleitung 93 gedrückt wird (z. B. dann, wenn die Flüssigkeitszufuhr zum Regelventil ausfällt).

Als ein Beispiel für geeignete Materialien kann die Membran aus einem ölbeständigen Gummi hergestellt sein, und die vom Regelventil zugeführte Flüssigkeit kann öl sein.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform der Antivibrationslagerung ist ähnlich der der ersten Ausführungsform. Diese Ausführungsform kann auch dann, wenn als Fluid ein Gas dient (im einfachsten Fall Luft), für einen Gebrauch geeignet sein. In diesem Fall ist die Membran 91 wegzulassen. Dann ist auch nicht mehr nötig, die Zuführungsleitung 94 zum Füllen des volumenveränderlichen Behälters zu benutzen.

Jede dieser drei Ausführungsformen der hierin beschriebenen Antivibrationslagerungen ist für eine Anwendung beim Abstützen der Hauptantriebsmaschine beispielsweise von Schiffen geeignet.

Falls erforderlich, können mehrere pneumatische Lager für einen Einbau zwischen dem Körper und dem Auflager vorgesehen werden, wobei Leitungen eine Verbindung zwischen den Regelventilen und jedem der pneumatischen Lager herstellen.

Claims

Patentansprüche: 60

1. Antivibrationslagerung, insbesondere für Antriebsmaschinen von Schiffen, mit einem gasgefüllten, zwischen dem abzustützenden Körper und einem Auflager angeordneten Behälter variablen Volumens und mit einem Regelventil, bestehend aus einer Ventilkammer und einem progressiv öffnenden Ventilschieber, der bei Relativbewegung des Körpers zum Auflager in der Ventilkammer verschieblich ist für die Steuerung des Durchtritts eines Fluids von einer Einlaß- bzw. zu einer Auslaßöffnung durch die Ventilkammer zu bzw. von einer Kammer konstanten Volumens, die mit dem Behälter in Druckverbindung steht, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die Relativbewegung zwischen Körper (B) und Auflager (S) in an sich bekannter Weise proportional auf das Regelventil (2) übertragen wird,

b) daß der Ventilschieber (12,13, 14) in seiner Mittellage, die der Gleichgewichtslage des Körpers entspricht, und in einem vorgegebenen Bewegungsbereich beiderseits davon den Durchtritt von Fluid durch die Ventilkammer (6) vollständig sperrt und erst bei Auslenkung über diesen Bereich (Ventilüberschneidungsbereich) hinaus den Fluiddurchtritt progressiv freigibt,

c) daß die Gasdurchflußverbindung (20) zwischen dem Behälter (3, 74, 82) und der Kammer konstanten Volumens (18, 77,90) eine an sich bekannte Drosselöffnung (19, 78, 92) aufweist

d) und daß die Bemessung der Drosselöffnung (19, 78, 92) an die Ventilüberschneidung

derart angepaßt ist, daß das Verhältnis -5-

im Bereich der zu erwartenden Amplituden unterhalb des für die Selbsterregung des schwingfähigen Systems kritischen Wertes bleibt, worin N das Verhältnis des Zeitmittelwertes (über einem Halbzyklus) der das Regelventil durchfließenden Fluidmenge zur Amplitude der Relativbewegung ist und JR die Impedanz der Drosselöffnung ist.

2. Antivibrationslagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise als Fluid eine Flüssigkeit dient und die Flüssigkeit von der Gasfüllung des Behälters (3, 74, 82) mittels einer beweglichen Zwischenwandung (22, 61 + 69, 91) getrennt ist, wobei die Zwischenwandung in der Kammer (18,77,90) konstanten Volumens angeordnet ist.

3. Antivibrationslagerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Zwischenwandung flexibel ist und die Form eines flexiblen Sackes (22, 91) aufweist, der innerhalb der Kammer konstanten Volumens (18, 90) befestigt ist, die zwei Einlasse (17, 19; 93, 92) besitzt, von denen einer eine Verbindung mit dem Innenraum des flexiblen Sackes herstellt und der andere eine Verbindung nur mit dem Teil des Kammerinnenraums herstellt, der außerhalb des flexiblen Sackes liegt.

4. Antivibrationslagerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine direkte mechanische Verbindung (7) zwischen dem Körper (B) und dem Ventilschieber (8) bzw. der Ventilkammer (6) sowie zwischen dem Auflager (S) und der Ventilkammer (6) bzw. dem Ventilschieber (8).

5. Antivibrationslagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekann-

909 506/1164

ter Weise die Kammer konstanten Volumens (77, 90) einen Teil der Anordnung zwischen Körper (B) und Auflager (S) bildet und nur durch eine Wand (67, 48) von dem Behälter variablen Volumens (74,82) getrennt ist, wobei die Drosselöffnung (78,92) in der Trennwand (67, 84) angeordnet ist.

6. Antivibrationslagerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Glied (63) aufweist, das mit einer insgesamt zylindrischen Ausnehmung versehen ist, ein erstes insgesamt hohlzylindrisches Glied (67, 68), dessen eines Ende offen ist und dessen am geschlossenen Ende liegender Teil sich insgesamt koaxial in die Ausnehmung erstreckt, eine erste flexible Membran (62), die an dem Glied und dem ersten hohLzylindrischen Glied unter Bildung des volumenveränderlichen Behälters (74) befestigt ist, ein zweites insgesamt hohlzylindrisches Glied (61), dessen eines Ende offen ist und dessen am geschlossenen Ende liegender Teil sich koaxial

in das erste hohlzylindrische Glied (67, 68) erstreckt, eine zweite flexible Membran (69), die an dem ersten und zweiten hohlzylindrischen Glied unter Bildung der konstanten Volumenkammer (77) innerhalb des Hohlraums des ersten hohlzylindrischen Gliedes (67) befestigt ist, und eine in der geschlossenen Endwand des ersten hohlzylindrischen Gliedes (67) angebrachte Öffnung, die die Drosselöffnung zwischen dem volumenveränderlichen Behälter (74) und der Kammer (77) bildet, sowie ein insgesamt zylindrisches Glied (59), das sich koaxial innerhalb des zweiten hohlzylindrischen Gliedes (61) erstreckt und eine Gleitdichtung (73) mit diesem bildet, und eine Leitung (79), die in Verbindung steht mit dem Innenraum des zweiten hohlzylindrischen Gliedes (61), und daß von dem ersterwähnten Glied (63) und dem letzterwähnten zylindrischen Glied (59) im Einbauzustand eines an dem Körper (B) und das andere an dem Auflager (S) befestigt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen