DE2252952A1

DE2252952A1 - Vibrationsstossdaempfer

Info

Publication number: DE2252952A1
Application number: DE2252952A
Authority: DE
Inventors: Jean Andre Taviere; Pascal Xavier Taviere
Original assignee: Caoutchouc Industriel de Rochassieux
Current assignee: EMAC MAULEON-SOULE FR
Priority date: 1971-11-30
Filing date: 1972-10-28
Publication date: 1973-06-07
Also published as: CH562413A5; NL172884C; US3845924A; BR7208392D0; NL172884B; JPS4863169A; ES409159A1; GB1408584A; IT970923B; SE392332B; DE2252952C2; JPS5829417B2; DE7239938U; NL7202580A; FR2158775A5; BE791972A

Description

Caoutchouc Industriel de Rochassieux SA La Bridoire / Frankreich

Vibrations stossdämpfer

Die Erfindung betrifft die Ausbildung eines Vibrationsstossdämpfers mit mehreren Elementen aus elastischem Material zur Verwendung als Unterlage für Maschinen oder Geräte aller Art, welche entweder selbst Ausgangspunkt von Vibrations schwingungen oder aber solchen von aussen ausgesetzt sind, um die Ausbreitung dieser Schwingungen in dem einen oder dem anderen Sinne zu vermeiden. Man spricht hierbei im ersten Fall von aktiver und im zweiten Fall von passiver Iso-. lation der Maschine bzw. des Gerätes.

Der Vibrations stossdämpfer hat ferner die Aufgabe die Eigenschwingungen der Maschine zu dämpfen, um deren Stabilität zu gewährleisten. Diese Stabilität ist vor allem deswegen erforderlich, um die Maschine gut zu erhalten und eine einwandfreie Funktionsweise der Maschine, eine

ein
sorgfältige Arbeit und/grösstmögliches Arbeitstempo aufrecht erhalten zu können.

0909/C559.12D.1 - BIl/KW/eb

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Bekanntlich unterscheidet man zwei Hauptarten von Vibrationsstossdämpfern, und zwar solche, deren Starrheit konstant ist, d.h. deren Kraft/Deformations-Kurve in ihrem linearen Bereich verwendet wird, und solche mit einer nicht linearen Kraft/Deformations-Kurve. Dieses Verhältnis kann abhängig oder die Folge sein von einem erhöhten Kompressionsgrad des elastischen Materials oder aber auch von der Art der Ausbildung des Dämpfers, um eine derartige Nichtlinearität zu erhalten.

Bei Stossdämpfern der zweiten Art findet man Au ε bildung en, wie sie in den französischen Patenten 1 291 308 und 1 517 606 beschrieben sind. Diese bekannten Stossdämpfer besitzen Unregelmässigkeiten in ihrer Struktur, insbesondere in ihren Höhen, um dadurch einerseits die Wirksamkeit des Stossdämpfers ( Dämpfungsfaktor) und andererseits seine Belastungsmöglichkeit zu erhöhen.

Diese Stossdämpfer der zweiten Art weisen jedoch gleichwohl den Nachteil auf, dass ihre Eigenfrequenz in einem verhältnismässig grossen Umfang mit der Belastung variiert, indem diese Eigenfrequenz mit zunehmender Belastung abnimmt und umgekehrt.

Diese Erscheinung stellt einen beachtlichen Nachteil dar, denn die Belastung ist praktisch niemals gleichxnässig auf die verschiedenen Auflage- oder Aufhängepunkte der Maschine verteilt. Für eine grosse Anzahl von Maschinen kommt noch hinzu, dass sich diese Schwingungen im Laufe des Betriebes ändern. Es war daher bisher äusserst schwierig, von vornherein und sofort alle Resonanzerscheinungen an einem oder mehreren Auflage- oder Aufhängepunkten der Maschine zu vermeiden. Man kenrt auch die nachteiligen Folgen derartiger Erscheinungen, insbesondere hinsichtlich der Erhaltung und Funktionsfähigkeit der Maschine, der Zuverlässigkeit der auszuführenden Arbeit und der Produktivität.

Man hat dann versucht, elastische Puffer aus Stahl zu verwenden, einem Material, durch dessen stossdämpfende Grundeigenschaften man

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eine konstante Eigenfrequenz innerhalb relativ weiter Belastungsgrenzen hatte. Aber selbst mit einer sehr ausgearbeiteten Ausbildung wie diejenige dieser Stoss dämpf er, erhält man keine so vorteilhaften Eigenschaften für eine Antivibrationsisölation wie mit Stossdämpfern aus anderen elastischen Materialien, wie Elastomere» insbesondere hinsichtlich der inneren Reibungsviskosität, des kennzeichnenden Verlustwinkels und der geringen Schallübertragung. Darüber hinaus erfordert die Herstellung derartiger Stossdämpfer naturgemäss auch höhere Herstellungskosten*

Zweck und Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Vibrationsstossdämpfers mit einer gleichbleibenden Eigenfrequenz, indem dem elastischen Material, aus welchem der Stossdämpfer gefertigt ist, eine besondere Form/geben wird»

Ein solcher Vibrations stossdämpfer mit mehreren Elementen aus elastischem Material ist hierzu erfindungsgemäss gekennzeichnet durch Dämpfung s elemente mit von der Dämpf er mitte aus nach dessen Umfang zu abnehmender Höhe, wobei die Oberfläche dieser Elemente wenigstens näherungsweise derjenigen eines Paraboloiden entsprechen, dessen Achse mit der Dämpferachse selbst zusammenwirkt*

Diese besondere Form gestattet, dem erfindungsgemässen Stossdämpfer eine stabile Eigenfrequenz für unterschiedliche Belastungen zwischen 1 und 15 zu verleihen. Hierdurch ist der Stossdämpfer in einem weiten Anwendungsbereich einsetzbar, welcher von sehr leichten Geräten bis zu sehr schweren Maschinen reicht, und zwar in einer aus serordentlich

Ausgeringen Verschiedenartigkeit seiner/führung. Gleichzeitig Verleiht diese besondere Form dem Stossdämpfer eine grosse Wirksamkeit hinsichtlich der Dämpfung, der Uebertragung und Begrenzung von Schwingungsamplituden, selbst bei Resonanz.

Bei einer zweckmässigen Ausbildung des erfindungsgemässen Vibrationsstossdämpfers sind ringförmige Dämpferelemente um eine zylindrisches

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Mittelelement angeordnet.

Ein Vertikalschnitt, welcher durch die Dämpferachse und das äusserste Dämpfungselement geht.ist durch die besondere Form des Dämpfers wenigstens näherungsweise ein Teil des Paraboloides, dessen Achse parallel zur Ebene des Dämpfers liegt.

Es ist ferner möglich, den erfindungsgemässen Stossdämpfer mit einer diskusförmigen Abdeckung zu versehen, deren konkave Unterseite eine solche Paraboloidkrümmung aufweist, dass die Abdeckung bei unbelastetem Dämpfer nur auf dem zylindrischen Mittelelement aufliegt.

Es ist ferner möglich, die Dämpfungselemente abnehmbar auf einer Basisplatte anzuordnen, welche mit Einrichtungen, beispielsweise Rippen, zur radialenHalterung der Elemente ausgestattet ist.

Für eine optimale Wirksamkeit ist es ferner vorteilhaft, für den erfindungsgemäss ausgebildeten Vibrationsstossdämpfer eine von der Dämpf er mitte aus nach aussen, von einem zum anderen Dämpferelement nach einer geometrischen Progression im Verhältnis von weniger als oder gleich 2 zunehmende Starrheit vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein konstanter Wert der Resonanzeigenschwingung und damit der Eigenfrequenz erhalten werden kann durch das Zusammenwirken einer bestimmten Anzahl gekrümmter Versteifungen aus Dämpfungselementen, die konzentrisch um die Achse des Auflagedruckes angeordnet sind und die in ihrer mittleren Höhe in einem geometrischen Verhältnis abnehmen.

Hierbei wurden ausgezeichnete Ergebnisse, vor allem dann erhalten, wenn die mittlere Höhe der Dämpfungs elemente in der Weise abnimmt, dass die Starrheit des Dämpfers selbst nach einer geometrischen Progression im Verhältnis 2 zunimmt. Der Verhältniswert 2 ist jedoch

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nicht zwingend, denn es ist möglich, auch ein geringeres Progressionsverhältnis zu wählen, was die Möglichkeit gibt, den Stossdämpfer an eine Resonanz schwingung so genau anzupassen, wie es wünschenswert ist, ■

Um die Wirksamkeit weiter zu verbessern,ist es selbstverständlich möglich, die Anzahl der ringförmigen Dämpferelemente zu erhöhen.

Für die Praxis genügt es jedoch zur Erzielung vorteilhafter Ergebnisse, eine geometrische Progression im Verhältnis von 2 und fünf konzentrisch angeordnete Ringelemente vorzusehen, wobei die Schwankung der Resonanzschwingung innerhalb eines Bereiches von + 5 % liegt.

In den beigefügten Zeichnungen sind beispielsweise Ausführung sformen eines erfindungsgemäss ausgebildeten Vibrations stossdämpfer s dargestellt, wobei zeigen;

Fig. 1 die Seitenansicht eines Schnittes entlang I-1 aus Fig. 2

einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Draufsicht hiervon und

Fig. 3 die Seitenansicht eines Vertikalschnittes einer anderen

Ausführungsform.

Hierbei zeigt Fig. 1 die eine Hälfte eines Vibrationsstossdämpfers,

der während die andere Hälfte symmetrisch zu/Mittelachse Y-Y¹ des Dämpfers angeordnet ist. Dieser Dämpfer besteht aus fünf Dämpfung selementen 1, 2, 3, 4 und 5, welche konzentrisch zueinander angeordnet sind. Sie werden untereinander zusammengehalten mittels Sektoren 6, 7, 8 und 9 von geringer Höhe, an welchen sie einstückig angearbeitet sein können. Diese Sektoren 6 bis 9 halten die Dämpfungselemente in konzentrischer Lage um die Dämpferachse Y-Y¹.

Das verwendete Fertigung s mate rial für den Dämpfer ist ein geeignetes Elastomer, wie Neopren oder ein Polynitril.

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Die Höhe der Dämpfungselemente 1 bis 4 nimmt von der Dämpfermitte aus nach aus sen hin ab, und zwar entsprechend einer Kurve, welche näherungsweise eine Parabel mit der Achse Y-Y¹ ist. Der Schnitt des äusseren Dämpfungselementes 5 besteht ebenfalls aus einem Parabel-

2
teil y = 2 px der Achse X-X¹.

Bei einem Vibrationsstossdämpfer für Belastungen von beispielsweise 100 bis 1500 kg, einen Durchmesser von 122 mm, ρ = 3, 7 mm und χ = 11,6 mm nimmt die Höhe der Därnpfungselemente 1 bis 4, ausgehend von der Mittelachse Y-Y", entsprechend einer Kurve ab, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Abnahme der mittleren Höhe AH , AH , &Η , ΔΗ. ändert sich näherungsweise nach einer geometrischenProgression im Verhältnis 2.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung des erfindungsgemässen Vibrations s toss dämpf er s sind die elastischen Dämpfungselemente mit einer metallischen ,Abdeckung 11 versehen, welche diskusförmig ausgebildet ist. Diese Abdeckung weist eine ebene Oberfläche 12 auf, auf welcher das zu dämpfende Gerät oder die Maschine ruht. Die Unterseite 13 der Abdeckung weist eine konkave Paraboloidkrümmung auf, deren Krümmung jedoch etwas geringer ist als diejenige der Oberflächen 10 der Dämpfungselemente. Auf diese Weise liegt diese Abdeckung bei unbelastetem Dämpfer nur auf dem zylindrischen Mittelelement auf und kommt erst mit zunehmender Belastung auf die einzelnen Dämpfungselemente zu liegen, und zwar ausgehend von der Dämpfermitte nach aussen, je nach dem Ausmass der zunehmenden Belastung.

In der Mitte ist diese Abdeckung 11 auf ihrer Unterseite 13 mit einem stumpfkonischen Vorsprung 14 versehen, welcher in eine entsprechend ausgearbeitete Vertiefung 15 in dem Mittelelement 1 des Dämpfers eingreift, um die Abdeckung 11 gegenüber dem übrigen Dämpfer zu zentrieren.

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Bei der abgewandelten Ausführungsform nach Fig. 3· sind die konzentrischen, elastischen Dämpfungselemente 16 und 17 einfach auf eine Basisplatte 18 aufgesetzt, welche mit rippenartigen Vorsprüngen 19, 20 und 21 versehen ist. Diese rippenartigen Vorsprünge 19 bis 21 sind um 120 zueinander angeordnet und dienen zur radialen Halterung der Dämpfung s elemente in ihrerkonzentrischen Lage. Diese Ausführungsform verleiht dem erfindungsgemäss ausgebildeten Vibrations s to s s dämpf er einen noch weiteren Anwendungsbereich, da hiermit die elastischen Dämpfungselemente in beliebiger Weise, den jeweiligen Erfordernissen entsprechend miteinander kombiniert werden können.

Die Ausbildung des erfindungsgemässen Vibrationsstossdämpfers ist nicht auf die konzentrische Anordnung ringförmiger Dämpfungselemente beschrankt, da es auch ohne weiteres möglich ist, Dämpfungselemente in anderer Form und in beliebiger Weise um den Mittelbereich des Stossdämpfers anzuordnen.

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Claims

PATENTANSPRUECHE

( I.' Vibrationsstossdämpfer mit mehreren Elementen aus elastischem Material, gekennzeichnet durch Dämpfungselemente (l-5;l6,17) mit von der Dämpfermitte aus nach dessen Umfang zu abnehmender Höhe, wobei die Oberflächen (lO) dieser Elemente wenigstens näherungsweise derjenigen eines Paraboloiden entsprechen, dessen Achse mit der Dämpferachse (Y-Y') zusammenfällt.
2. Dämpfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ringförmige Dämpferelemente (2-5;17) um ein zylindrisches Mittelelement (1;16).
3. Dämpfer nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen durch die Dämpferachse (Y-Y') und das aus sere Dämpfungselement (5) gehenden Vertikalschnitt, welcher wenigstens näherungsweise ein Teil des Paraboloiden ist, dessen Achse parallel zur Ebene des Dämpfers liegt.
4. Dämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine diskusförmige Abdeckung (11), deren konkave Unterseite (I3j eine solche Paraboloidkrümmung aufweist, dass die Abdeckung bei unbelastetem Dämpfer nur auf dem zylindrischen Mittelelement n(1) aufliegt.
5. Dämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch abnehmbare Dämpfungselemente (16,17) auf einer Basisplatte (18) mit Einrichtungen (19-21) zur radialen Halterung der Elemente.
6. Dämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch

der
eine von/Dämpfer mitte aus nach aussen, von einem zum anderen Dämpfungs element nach einer geometrischen Progression im Verhältnis von weniger als oder gleich 2 zunehmende Starrheit.

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