DE2407944C2

DE2407944C2 - Hydraulischer Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE2407944C2
Application number: DE2407944A
Authority: DE
Inventors: André Lucien 92210 Saint-Cloud Pineau
Original assignee: Individual
Current assignee: Hutchinson Aerospace and Industry Inc
Priority date: 1973-02-19
Filing date: 1974-02-19
Publication date: 1983-11-10
Also published as: FR2218508B1; DE2407944A1; US3897856A; FR2218508A1; GB1466876A

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Schwingungsdämpfer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der FR-PS 14 92 211 ist ein Lager mit einem äußeren zylindrischen Hohlkörper bekannt der an seiner Basis durch eine Platte verschlossen ist und an einem Träger festgeschraubt werden kann. Im Inneren des zylindrischen Hohlkörpers befindet sich ein Gummiteil, das sich mit seinem Umfangsrand an der Innenwand des Hohlkörpers abstutzt und in seiner Mitte an eine Lastaufnahmestange anschließt die koaxial zu dem zylindrischen Hohlkörper ist Das Gummiteil stutzt sich ferner auf eine elastisch nachgiebige Kappe, die zwischen <kr Platte und dem Rand des zylindrischen Hohlkörpers eingeklemmt ist Ein solches Gummilager besitzt eine sehr hohe Kapazität der Absorbierung von Stößen ohne Beschädigungs- oder Bruchgefahr.

Aus der FR- PS 12 69 203 ist ein Gummilager bekannt bei dem ein Gummiteil mit einer in einer Kammer eingeschlossenen Gasmenge zusammenwirkt

Aus der DE-AS 1114 062 und aus der DE-AS 10 87 846 ist es bekannt eingeschlossene Gasmengen zu

so Dämpfungszwecken heranzuziehen, indem sie über Offnungen mit der Umgebung in Verbindung stehen. Die letztgenannte Druckschrift zeigt ferner das Einschließen einer Gasmenge zwischen einer Gehäusewand und einem federnden Gummielement

Aus der US-PS 27 81869 ist ein hydraulischer Schwingungsdämpfer bekannt dessen Ansprechen durch Gaspolster im Arbeitsraum verbessert wird.

Aus der FR-PS 3S8 231 ist es bereits bekannt bei einem Schwingungsdämpfer eine Kompensationskammer zwischen einer Membran und dem Boden eines zylindrischen Hohlkörpers vorzusehen.

Aus der GB-PS 7 48 469 ist ein hydraulischer Schwingungsdämpfer bekannt, der ein Kissen aus Zellenmaterial mit geschlossener. Zellen aufweist, welches die Funktion einer Kompensationskammer erfüllt und am Boden eines zylindrischen Hohlkörpers angeordnet ist.
Aus der DE-AS 13 00 367 ist ein hydraulischer bzw.

viskodynamisch arbeitender Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, der einen zylindrischen Hohlkörper aufweist, in dem sich ein mit der Lastaufnahmestange fest verbundener Kolben bewegt Dieser zylindrische Hohlkörper, der nah einem viskosen Strömungsmittel gefüllt ist, ist an seinem oberen Teil durch eine verformbare Membran geschlossen, an der die Lastaufnahmestange verankert ist Die gewünschte Schwingungsdämpfung wird durch die Drosselung des viskosen Strömungsmittels in Bohrun- to gen des Kolbens gegeben, die auf der inneren Hysteresis dieses Strömungsmittels beruht

Ein derartiger Schwingungsdämpfer liefert gute Ergebnisse, seine Anwenditngsmöglichkeiten sind jedoch aufgrund seiner Arbeitsweise beschränkt Wenn die verformbare Membran weich ist ist die Eigenfrequenz des Schwingungsdämpfers niedrig, und Schwingungen n?it niedriger Frequenz werden korrekt absorbiert Dagegen läßt jedoch die geringe mechanische Festigkeit der weichen Membran keine hohen innendrücke zu, die sich aus einem starken Stoß ergeben; dies bringt die Gefahr eines schneller. Verschleißes oder eines Platzens mit sich.

Wenn die Membran eine hohe Steifigkeit aurwetst hält sie die Stöße besser aus, die sich daraus ergebende höhere Eigenfrequenz beschränkt jedoch im selben Maße die Absorbierung der Schwingungen mit niedrigen Frequenzen, die bei zahlreichen Einrichtungen störend sind. Die allgemeine Anordnung des Schwingungsdämpfers hat ferner zur Folge, daß die verformba- *> re Membran für alle störenden Einwirkungen sehr empfindlich ist so daß besondere Maßnahmen für die Aufsteilung oder Montage des Schwingungsdämpfers ergriffen werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines K hydraulischen Schwingungsdämpfers, der eine niedrige Eigenfrequenz haben kann und gleichzeitig starke Stöße ohne Beschädigungs- oder Bruchgefahr absorbieren kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs I gelöst

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden mm unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutern. Es **· zeigt

F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erste Ausführungsform des hydraulischen Schwingungsdäimpfers;

Fig.2 einen schematichen Schnitt durch eine "^Λ Abwandlung des Schwingungsdämpfers von F i g. I und

F i g. 3 bis 6 Schnitte durch andere Ausführungsformen des hydraulischen Schwingungsdämpfers.

Der in F i g. 1 gezeigte hydraulische Schwingungsdämpfer besitzt einer äußeren zylindrischen Hohlliör- ^S5 per 1 aus Metall oder einem anderen wenig verformbaren Werkstoff, der an seiner Oberseite eine kreisförmige öffnung 2 und an seiner Unterseite einen zur Achse des Körpers senkrechten Flansch 3 besitzt.

Der Hohlkörper 1 enthält eine verformbare Mism- *° bran 4 aus einem Elastomermaterial mit niedrigem Elastizitätsmodul, die an seiner Innenwand anliegt, mfid zwar ausgenommen an dem Abschnitt 5 der Membran 4, der eine geringere Stärke aufweist und mit der Innenwand des Hohlkörpers eine ringförmige Kompensationskammer 6 zum Ausgleich der Volumenänderungen des Innenraums des Schwingungsdämpfers abgrenzt.

Die Membran 4 ist einerseits an der Innenfläche des Flansches 3 entlang und andererseits über die zentralen Öffnung 2 der Oberseite des Hohlkörpers 1 hinaus verlängert und ist durch eine Haftverbindung an einer zentralen Lastaufnahmestange 7 befestigt, die zur Aufnahme der aufzuhängenden Masse dient und mit einer Kolbenplatte Ta versehen ist Diese Einheit ist durch eine Platte 8 aus Metall abgeschlossen, die mit der Verlängerung der Membran 4 und dem Flansch 3 des Körpers 1 durch Vernieten, Verkleben oder eine andere Verbindungsart verbunden ist Der mit der Membran 4 ausgekleidete Hohlkörper 1 und die einen Boden bildende Platte 8 grenzen somit einen geschlossenen, dichten Raum ab. Dieser Raum ist mit einem viskosen Strömungsmittel wie SQikonöI gefüllt dessen Viskosität an den Verwendungszweck des Schwingungsdampfers angepaßt ist

Der in Fig.2 gezeigte hydraulische Schwingungsdämpfer besitzt abgesehen von den Elementen des Schwingungsdämpfer von F i g. 1 eine verformbare Membranscheibe 9 aus einem Elastomc mit wesentlich höherer Steifigkeit als die Membran 4. uiit der der zylindrische Hohkörpcr 1 ausgekleidet ist Diese Membranscheibe 9 ist an dem unteren Teil des Hohlkörpers 1 befestigt

Der Au'; en rand 10 dieser Membranscheibe 9 liegt an der ihm zugewandten Seite der Membran 4 an.

Wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist diese Einheit durch eine Metallplatte 8 geschlossen, die mit den Membranen 4,9 und dem Flansch 3 verbunden ist

Der Schwingungsdämpfer besitzt somit einen Innenraum, dessen Wände ausschließlich aus Membranen aus Elastomermaterial bestehen und der somit wie hn Fall von F i g. 1 vollständig geschlossen und dicht ist.

Die Membranscheibe 9 und die Platte 8 grenzen ferner eine dichte Absorptionskammer If ab, die mit Luft oder einem Inertgas gefüllt ist

Wie im vorhergehenden Fall ist der auf diese Weise abgegrenzte Innenraum mit einem viskosen Strömungsmittel wie SHikonöi gefüllt

Der in F i g. 1 gezeigte Schwingungsdämpfer bildet einen elastischen Träger mit hydraulischer viskoser Schwingungsdämpfung, der folgendermaßen arbeitet:

Unter der Einwirkung der aufzuhängenden Matse, die auf der Lastaufnahmestange 7 aufliegt wird das innere Strömungsmittel komprimiert und der daraus entstehende Druck wird von diesem Strömungsmittel mit gleicher Stärke auf alle Wände des Innenraums des Schwingungsdämpfers übertragen. Dieser Druck hält die innere Membran 4 an den Hohlkörper I angedrückt und verformt den Abschnitt 5 beträchtlich, da der Elastizitätsmodul des benutzten Elastomers gering ist und die Elastomerschicht dieses Abschnitts 5 eine geringe i.'tisrke hat

Die Eigenfrequenz des Schwingungsdämpfers, die durch den geschlossenen Raum bestimmt wird, der von dem mit der Membran 4 ausgekleideten Hohlkörper 1 und der Platte 8 abgegrenzt wird, ist somh praktisch eine Funktion von der Nachgiebigkeit des Abschnitts 5 der Membran 4. Auf diese Weise kann man niedrige Frequenzen erreichen, und zwar auch mit hohen Amplituden (beispielsweise bis zu ± 2,5 mniX

Das Problem der Dämpfung niedriger Frequenzen ist somit einwandfrei gelöst. Die aufgehängten Einrichtungen können jedoch hohe Stoßbeschleunigungen erhalten, die entweder durch den Normalbetrieb oder durch zufällige Umstände des Transports verursacht werden. Der in F i g. 2 gezeigte Schwingungsdämpfer eignet sich

besonders Tür den Betrieb unter solchen Bedingungen.

Bei Normalbetrieb verursacht der auf die Membranscheibe 9 einwirkende Druck aufgrund der Steifigkeit des benutzten Elastomers und der großen Dicke dieser Membran nur eine sehr geringe Verformung dieser Membran, so daß der Schwingungsdämpfer unter denselben Bedingungen wie der Schwingungsdämpfer von F i g. 1 arbeitet.

Wenn der Innendruck jedoch infolge einer Stoßbeschleunigung höher wird, so erfährt der Abschnitt 5 der Membran 4 eine starke Verformung, durch die er an die Innenfläche des Körpers 1 angedrückt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die Membran 4 also an den Körper 1 praktisch durchlaufend angedrückt, wobei der aus Metall gebildete Körper eine Bandage bildet, die die Verformung des Abschnitts 5 begrenzt und auf diese Weise seine Beschädigung verhindert Wenn der von dem Strömungsmittel übertragene Druck weiter ansteigt, so biegt sich die steife Membranscheibe 9 ihrerseits bis in eine Gleichgewichtsstellung durch. Zu M diesem Zeitpunkt kehrt sich der Zyklus um, und zwar bis zur vollständigen Dämpfung des Stoßes.

Die eigentliche Dämpfung wird durch die Drosselung des viskosen Strömungsmittels bei seiner Bewegung und insbesondere durch seinen Durchgang durch Öffnungen oder Umlenkorgane (nicht dargestellt) der an der Lastaufnahmestange 7 befestigten Platte 7a sowie durch die innere Hysteresis des Strömungsmittels gewährleistet

Der in F i g. 2 gezeigte Schwingungsdämpfer bildet jo also im Grunde zwei in Reihe geschaltete Schwingungsdämpfer, die nacheinander in Betrieb treten: Ein Niederfrequenz-Schwingungsdämpfer, der insbesondere zur Filterung der Schwingungen dient, und ein Schwingungsdämpfer mit hohem Stoßabsorptionsvermögen.

Nach Verschwinden der Stoßbeschleunigungen nimmt die Einheit ohne irgendeine Veränderung wieder ihre ursprüngliche Stellung ein. Die verformbare Membran 4 ist nämlich durch den Hohlkörper 1 ■»< > vollständig bandagiert, allerdings mit Ausnahme des Bereichs senkrecht unter der öffnung 2, der jedoch aufgrund der großen Stärke der Membran 4 an dieser Stelle gegen jede übermäßige Ermüdung geschützt ist

Der in F i g. 3 gezeigte Schwingungsdämpfer ist wie *5 der in Fig.2 gezeigte Schwingungsdämpfer ausgebildet Die Kompensationskammer 6 jedoch, die von dem Abschnitt 5 der Membran 4 und der Innenwand des Körpers 1 abgegrenzt wird, sowie die Absorptionskammer 11, die durch die Membranscheibe 9 und die Platte 8 abgegrenzt wird, sind jeweils über eine Bohrung 12 bzw. 13 mit geeignetem Durchmesser in dem Körper 1 bzw. in der Platte 8 belüftet Die auf diese Weise ausgebildeten Kammern 6,11 wirken als pneumatische Verzögerer unter der Einwirkung von Stößen, die die aufgehängte Last erfährt und die auf den Schwingungsdämpfer übertragen werden.

Bei dem in F i g. 4 gezeigten Schwingungsdämpfer ist anstelle der verformbaren Membranscheibe 9 der Fig.2 und 3 ein Kissen 9a aus Zellenmaterial mit geschlossenen Zellen vorgesehen.

Die in F i g. 5 und 6 gezeigten Schwingungsdämpfer unterscheiden sich von dem Schwingungsdämpfer von F i g. 2 nur durch die Anordnung der Kompensationskammer zwischen der Membran und der Innenwand des Hohlkörpers.

In Fig.5 ist der eine geringe Stärke aufweisende Abschnitt 5a der Membrar 4a im oberen Teil des Körpers 1 vorgesehen, so uaß sich die Kammer 6a ebenfalls am oberen Teii des Körpers befindet.

In Fig.6 ist der eine geringe Dicke aulweisende Abschnitt 5b der Membran 4b und damit die Kammer 6b, die durch diesen Abschnitt und die Innenwand des Körpers 1 abgegrenzt wird, im unteren Teil dieses Körpers angeordnet.

Bei alien Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfers liegt die Membran 4, 4a, 46 an der Innenwand des Hohlkörpers I an; gemäß einer weiteren AusfUhiungsform ist sie wenigstens teilweise daran durch eine Haftverbindung befestigt.

Eine andere Ausführungsform der in den F i g. 1,2 und 4 bis 6 dargesteüten Schwingungsdämpfer besitzt ebenfalls Bohrungen 12 und 13 zur Belüftung der Kammern 6 und 11, um eine pneumatische Verzögerung zu bewirken.

Wenn diese Kammern aber dicht verschlossen sind, sind sie mit Luft oder mit einem Inertgas gefüllt

Cc—,äS sinsr weiseren Ausführungsforro enthält da? aus Zellenmaterial bestehende Kissen 9a des in F i g. 4 gezeigten Schwingungsdämpfers ein Inertgas, wobei die Kompaktheit und die Kurve der statischen Verformung dieses Kissens an die Stärke und die Frequenz der von dem Schwingungsdämpfer auszuhaltenden Stöße angepaßt sind.

Alle beschriebenen Schwingungsdämpfer besitzen durch den Körper und entweder die Platte 8 oder die Membranscheibe 9 oder das Kissen 9a abgegrenzte Räume, die vollständig oder teilweise mit viskoser Flüssigkeit gefüllt sind

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

L Hydraulischer Schwingungsdämpfer mit einem äußeren zylindrischen Hohlkörper, der an seinem einen Eade eine axiale öffnung aufweist und an seinem anderen Ende durch eine Piatte geschlossen ist, mit einer die axiale Öffnung des Hohlkörpers verschließenden elastischen Membran, an der eine Lastaufnahmestange verankert ist, und mit einer den durch den Hohlkörper, die Platte und die elastische Membran begrenzten Hohlraum füllenden viskosen Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Membran (4, 4a, 4b) einen an der Innenseite der Hohlkörperwandung anliegenden Abschnitt und einen Abschnitt (5,5a, Sb) geringerer Stärke aufweist, der mit der Innenseite der Hohlkörperwandung eine Kompensationskammer (6,6a,6£>;abgrenzL
2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Membran (4, 4a, 4b). der <jer Lastaufnahmestange (7) gegenüberhegt, zwischen der den Scinnngungsdampfer verschließenden Platte (8) und einem Flansch (3) des Hohlkörpers(l) gehalten ist.
3. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4, 4a, 4b) wenigstens teilweise an der Innenseite der Hohlkörperwandung durch eine Haftverbindung befestigt ist
4. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der eine geringere Stärke aufweisende Abschnitt (5, 5a, 5b) der Membran (4, 4a, 4b) gegenüber dem zylinderförmigen Teil der riohlkörperwandung angeordnet ist
5. Schwingungsdämpfer nach e..iem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zusätzliches elastisches Element (9, 9a), das in dem der Lastaufnahmestange (J) gegenüberliegenden Teil des Hohlkörpers (1) angeordnet ist und dessen Umfangsabschnitt zusammen mit dem Bereich der Membran (4), der der Lastaufnahmestange (7) gegenüberliegt zwischen einem Flansch (3) des Hohlkörpers und der den Schwingungsdämpfer abschließenden Platte (8) gehalten ist wobei der die viskose Flüssigkeit enthaltende, dichte Raum durch den mit der Membran (4,4a, 4b) auf seiner Innenseite belegten Körper (1) und durch das elastische Element (9,9a)abgegrenzt ist
6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Steifigkeit des Elements (9, 9a^größer als die der Membran (4,4a, 4b)\st
7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet daß das elastische Element (9) aus einer verformbaren Membranscheibe besteht, die mit der den Schwingungsdämpfer abschließenden Platte (8) eine Absorptionskammer (11) abgrenzt.
8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element aus einem Kissen (9a) aus Zellenmaterial mit geschlossenen Zellen besteht, das auf der den Schwingungsdämpfer abschließenden Platte (8) aufliegt und mit einem Gas wie Luft oder ein Inertgas gefüllt ist.
9. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationskammer (6, 6a, 6b) mit einem Gas wie Luft oder ein Inertgas gefüllt ist
10. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet daß die Kompensationskammer (6,6a. 6b) über mindestens eine in dem Hohlkörper (1) vorgesehene Bohrung (12) belüftet ist
H. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet daß die Absorptionskammer (11) mix einem Gas wie Luft oder ein Inertgas gefüllt ίο ist
12. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionskammer (11) über mindestens eine in der Platte (8) vorgesehene Bohrung (13) belüftet ist
13. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Lastaufnahmestange (7) an ihrem im Inneren des Schwingungsdämpfers gelegenen Ende mit einer Kolbenplatte (Ja) versehen ist
14. Schwingungsdämpfer nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet daß die Kolbenplatte (Ja) mit Bohrungen und/oder Umlcnkorganen versehen ist