DE19536737A1 - Schwingungsdämpfer mit progressiver Federkennlinie und geringer inneren Reibung in integrierter Bauweise - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Schwingungsdämpfer mit progressiver Federkennlinie und geringer innerer Reibung in integrierter Bauweise zur Schwingungsisolation von Motoren, Maschinen und Aggregaten gegenüber ihrem Befestigungsort, die sich durch eine progressive Federkennlinie mit kleiner Hysterese beim Ein- und Ausfedern auszeichnen. Durch die kleine Hysterese der Federkennlinie werden geringe Reibkräfte und damit kleine Lagerkräfte erreicht, die zu einer guten Schwingungsisolation führen.

Stark progressive Federkennlinien sind vor allem dann erforderlich, wenn im Dauerbetriebsfall relativ kleine Lagerkräfte auftreten, aber kurzzeitig hohe Belastungen von den Schwingungsdämpfern aufgenommen werden müssen (z. B. Antriebsmotoren von Fahrzeugen).

Vorbekannt sind Ganzmetalldämpfer nach /1/, die zwar eine Federkennlinie mit der gewünschten Progressivität besitzen, aber durch ihre große innere Reibungs­ dämpfung Schwingungen mit kleinen Amplituden mit dynamischen Lagerkräften bis zur Größe der Reibkraft voll auf den Befestigungsort (z. B. Fahrzeugrahmen) übertragen, wodurch keine Schwingungsisolation gegeben ist.

Weiterhin sind Metall-Gummi-Schwingungsdämpfer nach /2/ bekannt, die zwar eine geringere Hysterese der Federkennlinie beim Ein- und Ausfedern als die Ganzmetall-Schwingungsdämpfer besitzen, aber deren Progressivität der Federkennlinie für eine optimale Schwingungsisolation der o.g. Anwendungsfälle zu gering ist.

D. h., es sind keine Schwingungsdämpfer in integrierter Bauweise bekannt, die in allen drei Koordinatenrichtungen stark progressive Federkennlinien mit kleiner Hysterese beim Ein- und Ausfedern aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei bekannten Metall-Gummi-Schwingungsdämpfern zur Aufnahme extremer Lasten die Progressivität der Federkennlinien wesentlich zu erhöhen, während im Dauerbetriebsbereich eine kleine Federsteifigkeit wirkt, die über kleine dynamische Lagerkräfte zu einer optimalen Schwingungsisolation des schwingenden Aggregates gegenüber seinem Befestigungsort führt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs genannten Mittel zur Anwendung kommen. Anhand der Zeichnungen Fig. 1-6 wird die erfindungsgemäße Ausführung erläutert.

Fig. 1 zeigt ein modifiziertes Keillager auf Basis des Keillagers NS 3.50 nach /2/. Das vorhandene Keillager NS 3.50 besitzt keine integrierten Anschläge zur Aufnahme extremer Lasten in allen drei Koordinatenrichtungen, so daß es zu Kollisions­ problemen der schwingungsgedämpft gelagerten Aggregate kommt (z. B. beim Auflaufstoß von Schienenfahrzeugen mit einer Längsbeschleunigung von 5g).

Das modifizierte Keillager besteht aus dem Gehäuse (1) den Gummisegmenten A, B und C sowie dem Metallkeil (2). Der Metallkeil (2) ist an Unter- und Oberkante (3) und (4) ballig ausgeführt, um bei Überwindung des Spaltes S1 oder S3 eine progressive Federkennlinie zu erzeugen. Weiterhin ist in Fig. 1 der Lagerbolzen (5) zum Aggregat mit Sicherungsring (6) dargestellt. Die Bohrungen (7) und (8) dienen zur Befestigung am Befestigungsort (z. B. Fahrzeugrahmen).

Fig. 2 zeigt die Schnittdarstellung von Fig. 1 aus der hervorgeht, wie bei Überwindung von Spalt S5 durch Bewegung des Aggregates (11) in y-Richtung der Gummi C zu einer progressiven Federkennlinie führt.

Da davon ausgegangen wird, daß die Schwingungsdämpfer paarweise an einem Aggregat eingesetzt werden (spiegelbildlich jeweils auf der gegenüberliegenden Seite), wird eine Bewegung des Aggregates (11) entgegen der y-Richtung vom Gummiteil C des gegenüberliegenden Schwingungsdämpfer begrenzt. Deshalb muß der Spalt S6<S5+Sc,max sein (Sc,max=maximale Eindrückung von Gummisegment C), um einen Hartanschlag Metall/Metall in Spalt S6 zu vermeiden.

Fig. 3 zeigt die Schnittdarstellung von Fig. 2 aus der die als Langloch (10) in der Gehäuserückwand (9) ausgeführte Federwegbegrenzung mit dem Anschlaggummi C zu ersehen ist. Für die Federwegbegrenzung in z-Richtung wird deshalb ein Langloch gewählt, um die statische Federeindrückung von Gummi A dahingehend zu kompensieren, daß nach Aufbringen der statischen Last etwa der gleiche Spalt S2≡S4 für maximale freie Schwingwege mit den weicheren Gummifedern A und B zur Verfügung steht, wodurch im Dauerbetriebsfall geringe dynamische Lagerkräfte für eine gute Schwingungsisolation erzielt werden.

Die Volumina und die Formgestaltung von Gummi und Metall sowie die Gummihärte der Gummisegmente A, B und C ist so zu wählen, daß die Federsteifigkeit von A nach C zunimmt.

Fig. 4 ist im Zusammenhang mit Fig. 1 und Fig. 3 zu betrachten und zeigt die progressive Federkennlinie in x-Richtung. Bei Bewegung des am schwingenden Aggregat angebrachten Lagerbolzens (5) in x-Richtung ist bis zur Überwindung des Spaltes S7 die weiche Feder A für den Dauerbetriebsbereich wirksam. Erst bei Miß­ brauchslasten, die zu Federwegen X<S7 führen, wirkt der Gummi C als Zusatzfeder und erzeugt die gewünschte progressive Federkennlinie,

Fig. 5 ist im Zusammenhang mit Fig. 2 und Fig. 1 zu betrachten und zeigt die progressive Federkennlinie in y-Richtung. Die prinzipielle Wirkungsweise ist analog zur Bewegung in x-Richtung nach Fig. 4 mit dem Unterschied, daß der Gummi C bei Federwegen Y<S5 wirksam wird.

Fig. 6 ist im Zusammenhang mit Fig. 2 und Fig. 3 zu betrachten und zeigt die progressive Federkennlinie in z-Richtung. Bei Bewegung des Lagerbolzens (5) in die negative z-Richtung ist bis zur Überwindung von Spalt S1 der weiche Gummi A wirksam, anschließend Gummi B und nach Überwindung von Spalt S2 der Gummi C. Bei Bewegung des Lagerbolzens (5) in positive z-Richtung wirkt bis zur Überwindung von Spalt S4 der Gummi C.

Der Gummi B ist für den Betrieb mit außergewöhnlichen Lasten vorgesehen (z. B. bei Fahrzeugmotoren mit maximalen Antriebsmoment beim Anfahren).

Literatur

/1/ STOP-CHOC SCHWINGUNGSTECHNIK GmbH & Co. KG. D-71265 Renningen. Katalog 1995
/2/ METZELER GIMETALL Industrie GmbH, D-56203 Höhr-Grenzhausen. Maßblatt Keillager NS3.50

Claims (7)

1. Schwingungsdämpfer mit progressiver Federkennlinie und geringer innerer Reibung in integrierter Bauweise zur Schwingungsisolation von Motoren, Maschinen und Aggregaten gegenüber ihrem Befestigungsort, gekennzeichnet dadurch, daß nach Überwindung bestimmter Federwege (Spalt S1. . .S7) Gummisegmente mit verschiedenen Federsteifigkeiten zum Einsatz kommen, die zu einer stark progressiven Federkennlinie (Fig. 4-6) führen.

2. Schwingungsdämpfer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Volumina, die Gummihärte und die Formgestaltung von Gummi und Metall so zu wählen ist, daß die Federsteifigkeit der Gummisegmente von A nach C zunimmt.

3. Schwingungsdämpfer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Federsteifigkeit von Gummisegment A und die Größe der Spalte so zu wählen ist, daß im Dauerbetriebsbereich die Gummisegmente B und C möglichst nicht wirksam werden, sondern erst bei außergewöhnlichen Betriebs- und Mißbrauchslasten.

4. Schwingungsdämpfer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß aufgrund der kleinen Federsteifigkeit und der geringen Dämpfung von Gummisegment A kleine dynamische Lagerkräfte zu einer guten Schwingungsisolation im Dauerbetrieb führen und zugleich Mißbrauchslasten wegen der hohen Federsteifigkeit C nicht zur Zerstörung des Schwingungsdämpfers führen.

5. Schwingungsdämpfer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß infolge der als Langloch (10) ausgeführten Federwegbegrenzung die statische Federeindrückung von Gummisegment A kompensiert wird, so daß unter statischer Last Spalt S2≡S4 wird, damit maximale freie Schwingwege für die weicheren Gummisegmente A und B zur Verfügung stehen.

6. Schwingungsdämpfer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei nicht paarweisen Einsatz auch eine in y-Richtung symmetrische Bauweise mit zusätzlicher spiegelbildlicher Ausführung der Gehäuserückwand (9) auf der rechten Gehäuseseite in Form einer geschlossenen Ausführung möglich ist.

7. Schwingungsdämpfer nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß für ausgewählte Anwendungen eine geschwindigkeitsproportionale Dämpfung zur Verbesserung des Schwingungsverhaltens dadurch zu erreichen ist, in dem die Spalte und der gesamte Innenraum des Schwingungsdämpfers mit einem hydraulisch dämpfenden Medium (gummiunschädlich) gefüllt wird, wobei eine Abdichtung nach außen über Verschlußkappen (z. B. Gummimanschetten) vorzunehmen ist.