DE2632444A1

DE2632444A1 - Vibrationen abschirmendes montageelement

Info

Publication number: DE2632444A1
Application number: DE19762632444
Authority: DE
Inventors: Charles M Salerno; Dale W Schubert
Original assignee: Barry Wright Corp
Current assignee: Hutchinson Aerospace and Industry Inc
Priority date: 1975-10-10
Filing date: 1976-07-19
Publication date: 1977-04-21
Also published as: US4029305A; JPS5943656B2; FR2327449B1; JPS5247182A; GB1558501A; CA1055971A; IT1073682B; FR2327449A1; BR7606375A

Description

Patentanwälte ϊ^
Dr. Ing. Walter Abitz Dr. Dieter F. t-Aori · (^

Dr. Hans-A. Brauns ' ₁₉, _{Juli 1976}

Hunden 86, Pienzenauerttr. 28

B-186-D

BARRY WRIGHT" CORPORATION

680 Pleasant Street _s Watertown, Mass. 02172,

V.St.A.

Vibrationen abschirmendes Montageelement.

Die Erfindung bezieht sich auf federnde Montierungen
und Halterungen für bewegliche oder feststehende Gerätschaften und insbesondere auf eine Verbesserung und Abänderung der in der US-Patentschrift 3 836 134 vom 17.
September 1974 beschriebenen Erfindung eines "Pneumatischen Isolators" (Russell T. Lowe).

Kraftfahrzeugaufhängungen sind hinsichtlich ihrer dynamischen Wirkung im allgemeinen so ausgelegt, daß dem
Benutzer maximaler Fahrkomfort geboten wird. Dagegen wird im Schlepperbau und bei der Konstruktion landwirtschaftlicher Geräte die Aufhängung oftmals vorwiegend im Hinblick auf die Betriebsnotwendigkeiten des Fahrzeugs und möglichst geringen Kostenaufwand ausgebildet, wobei ein

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Kompromiß mit den infolge der langdauernden Einwirkung von starken Erschütterungen auftretenden Ermüdungserseheinungen und den Unbequemlichkeiten für den Geräteführer gesucht werden muß. Derartige Ermüdungserseheinungen und Unbequemlichkeiten ließen sich erheblich herabsetzen, wenn man Aufhängungssysteme entwickelte, die eine maximale Dämpfung der typischen von dem Fahrzeug ausgehenden und auf den Benutzer des Fahrzeugs übergehenden Vibrationen und Stöße bei den Frequenzen hervorriefen, gegenüber denen die Empfindlichkeit des menschlichen Körpers am größten ist. Um dieses Ziel zu erreichen, ist eine erhebliche Schwingungsdämpfung bei dem Grundschwingungswert eines sitzenden Menschen vorzusehen. Dazu muß die Resonanzfrequenz des schwingungsdämpfenden Abschirm- oder Pufferorgans Zim folgenden als "Isolator" bezeichnet) bei oder unter 2 Hz liegen. Das Schwingungsspektrum üblicher Lastwagen- und Schlepperfahrerhaus-Aufhängungspunkte weist starke Schwingungskomponenten bei ungefähr 2 Hz auf. Würde man bei den vorhandenen Fahrerhausaufhängungen die Isolatorresonanz deutlich unter 2 Hz bringen, so wurden dynamische Erschütterungen bei den Frequenzen, die den Fahrer besonders belästigen, wesentlich herabgesetzt werden, aber der Isolator müßte dazu in unerwünschtem Maße vergrössert werden und es wären dynamische Auslenkungen und niederfrequente Schaukelbewegungen zu erwarten. Es empfiehlt sich aber auch nicht, zurDämpfung der Isolatoren Stoßdämpfer aus dem Automobilbau zu verwenden, weil sie bei höheren Frequenzen zum Blockieren neigen und somit die Wirkungsweise der Isolatoren verschlechtern statt sie zu verbessern.

Der Erfindung liegt daher in erster Linie die Aufgabe zugrunde, neue und verbesserte Isolatoren für Fahrzeugaufhängungen oder andere Aufhängungssysteme zu entwickeln, die dazu dienen, die Vibrationsbeschleunigungen, die auf den

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Fahrer oder Mitfahrer eines Fahrzeugs einwirken, erheblich herabzusetzen.

Als weiteres Erfindungsziel ist die Entwicklung von Isolatoren für Fahrerhausaufhängungen mit einer Eigenfrequenz unter 2 Hz und starker Dämpfung anzusehen.

Ferner soll die Erfindung eine Fahrerhausaufhängung angeben, die ohne Vornahme grundlegender Änderungen an der Gesamtkonstruktion des Fahrerhauses verwendet werden kann.

Die pneumatische Aufhängung gemäß der Erfindung soll ferner als Aufhängung eines Fahrerhauses in einer Weise anwendbar sein, daß die Schwingungseinwirkungen auf den Fahrzeugführer sich in befriedigenden Grenzen halten.

Ein weiteres Erfindungsziel ist die Entwicklung eines höheneinstellbaren pneumatischen Isolators, der als primäre Fahrzeugaufhängung oder auch als sekundäres Aufhängungssystem, z.B. für einen Fahrzeugsitz oder ein Fahrerhaus, dienen kann.

Ziel der Erfindung ist ferner eine neue, niederfrequente Schwingungen absorbierende Montageeinrichtung, die zwischen eine Last und eine Unterlage gesetzt werden kann.

Ferner soll eine relaxationsgedämpfte pneumatische Aufhängung für ein Fahrzeug angegeben werden, wobei wirksame Dämpfungseinrichtungen für die kritischen Frequenzen eines sitzenden Menschen vorgesehen sind. Um das zu erreichen, sind keine zusätzlichen Stoßdämpfer und/oder Puffer erforderlich, und die von dem Fahrzeug herrührenden niederfrequenten Schwingungen werden nicht in störender Weise verstärkt.

Diese und weitere. Aufgaben der Erfindung werden gelöst durch

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einen pneumatischen Isolator, der in seiner bevorzugten Ausführungsform etwa einer Tandemanordnung von zwei pneumatischen Isolatoren nach dem USA-Patent 3 836 134 entspricht. Die Tandemanordnung der Isolatoren läßt eine verhältnismässig große Luftkammer entstehen, die an eine Druckluftquelle angeschlossen ist. Eine Dämpfungsöffnung sorgt für die verlangte Dämpfung, ohne die Abschirmung hoher Frequenzen zu verschlechtern; die öffnung ist in einer die Luftkammer mit einem Luftbehälter verbindenden Leitung vorgesehen. Das Volumen des Luftbehälters ist vorzugsweise größer als das Volumen der Luftkammer. Bei einer bevorzugten Anwendungsform der Erfindung wird ein hochempfindliches Druckluftventil zur Regulierung des Luftdrucks im Inneren des pneumatischen Isolators und Luftbehälters benutzt, damit die abgestützte Last auf einer vorgesehenen Höhe gehalten werden kann. Bei einer weiteren bevorzugten Anwendungsform werden zwei derartige Isolatoren benutzt, um das hintere Ende eines mit seiner Vorderseite drehbar angebrachten Fahrerhauses zu tragen.

Weitere Einzelheiten und zahlreiche mit der Erfindung verbundene Vorteile werden beschrieben oder ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, die folgendes darstellen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen pneumatischen Isolator in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Fahrzeugs mit pneumatischen Isolatoren, die das hintere Ende des Fahrzeugs abstützen;

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines vollständigen Systems für die Aufhängung eines Fahrerhauses mit zwei pneu-

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matischen Isolatoren der in Fig. 1 gezeigten Art.

In den Figuren beziehen sich übereinstimmende Bezugszahlen auf jeweils gleiche Bauteile.

Bei dem Isolator nach Fig. 1 handelt es sich um ein Hohlzylindergebilde, das zwei genau übereinstimmende Hohlzylinderblöcke 2 und 2A aufweist, die aus einem Elastomerwerkstoff hergestellt und gegeneinander verstürzt angeordnet sind. Jeder Block ist an seinem einen Ende von einer Abschlußwand 4 verschlossen, während das entgegengesetzte Ende an einem sehr starren Ring 6 befestigt ist, der vorzugsweise aus Stahl oder einem anderen Metall oder einer Metallegierung besteht. Die Blöcke 2 und 2A und der Ring 6 bilden zusammen eine dichte Luftkammer 8. Der Ring 6 kann an den beiden Blöcken durch Anformen der Blöcke an den Ring befestigt werden, vorzugsweise erfolgt die Befestigung aber auf der Grundlage einer chemischen Verbindung mit Hilfe eines bei 10 angedeuteten Kleben mittels. Vorzugsweise ist ferner die Seitenwand 28 jedes Blockes mit einer nach innen vorspringenden Lippe 14 versehen, (vgl. Figur), um die Flächengröße der Endfläche des Blocks zu vergrössern, mit der dieser an den Ring 6 geklebt werden kann. Die Abschlußwand 4 ist mit den Blöcken zu einem einheitlichen Bauteil verbunden und besteht ebenfalls aus einem Elastomerwerkstoff, so daß sie als Membran wirken kann. Zwar kann man die Abschlußwände 4 auch unabhängig von den Blöcken herstellen und an diesen durch chemische Verbindung oder Schmelzschweißen anbringen; vorzugsweise werden jedoch Block und Abschlußwand in der gezeichneten Weise als einstückes Bauteil ausgeführt.

In jeder Abschlußwand 4 ist ein verhältnismässig dünnwandiger

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ringförmiger Membranbereich vorgesehen, der in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien 16 und 18 angedeutet ist, sowie ein verhältnismässig starrer kreisförmiger Mittelteil, bei dem es sich um den in Fig. 1 durch die Linien 18 abgegrenzten Bereich handelt; vorzugsweise aber nicht notwendigerweise ist dieser Mittelteil als Vorsprung 20 ausgebildet, der aus der Wandaussenseite hervortritt. Der Mittelteil 20 ist vorzugsweise durch eine Endplatte 22 verstärkt, die in geeigneter Weise an dem Mittelteil angebracht ist, beispielsweise durch chemisches Verbinden. Je nach der vorgesehenen Anwendung des Isolators kann eine bzw. können zwei Platten 22 vorgesehen sein, um sie an dem einen bzw. den beiden abzuschirmenden Organen zu befestigen. Zum Beispiel kann man an der Platte 22 einen Stopfen 24 anbringen, der in eine passende Ausnehmung in dem Mittelteil 20 eingreift und sie ausfüllt, wobei eine Sackbohrung mit Innengewinde 26 in der Platte koaxial zu dem Stopfenteil vorgesehen werden kann; ein Verbindungselement mit Gewinde kann dieses Ende der Isolatoranordnung mit einem der beiden abzuschirmenden Organe verbinden.

Vorzugsweise erhält die Innenseite der Seitenwand 28 jedes Blocks über einen Bruchteil ihrer Längserstreckung Kegelstumpfform; dieser Abschnitt beginnt an der Abschlußwand 4, sodaß die Seitenwand einen verhältnismässig dickwandigen Abschnitt 30 am Zusammenschluß mit der Abschlußwand 4 aufweist, und die Stärke der Innenwand nimmt (vorzugsweise linear) mit zunehmender Entfernung von der Abschlußwand ab. Der Vorteil des Abschnitts 30 mit verhältnismässig großer Wanddicke ist darin zu sehen, daß er dafür sorgt, daß der größte Teil der elastischen Formänderung, die bei der Verbiegung der Abschlußwand 4 auftritt, praktisch vollständig von dem kreisringförmigen Membranteil aufgenommen wird, und dadurch ist es möglich, die geforderte Hubzone unabhängig von dem erforderlichen Volumen der Isolatorkammer zu wählen.

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Die Seitenwand jedes Elastomerblocks ist gegen radiale Dehnung, d.h. Dehnung von der Block-Längsachse nach aussen, durch eine Anzahl mit Abstand voneinander angeordneter Verstärkungsringe 32, die vorzugsweise aus Stahl bestehen, aber auch aus einem anderen Material hoher Zugfestigkeit, beispielsweise einer Aluminiumlegierung, bestehen können, verstärkt. Die Ringe sollen eine Ausbauchung des Blocks unter der Wirkung des Luftdrucks verhindern und ausserdem die Horizontalstabilität verbessern, wodurch sich eine Verbesserung der Beziehung zwischen statischer Last und Biegung des Blocks ergibt.

Die Ringe 32 sind vorgeformt, und vorzugsweise werden, wie bei der gezeichneten Ausführungsform, die Blöcke um die Ringe geformt (d.h. die Ringe werden in dem Formhohlraum, in dem jeder Block geformt wird, vor dem Einbringen des Elastomers angebracht) so daß die Ringe in die Aussenseite 34 der Blöcke teilweise eingebettet und mit ihr verbunden sind. Die Ringe 32 können nach einer anderen Ausführungsweise aber auch über den jeweiligen Block gestreift und dann durch eine chemische Verbindung an ihrem Platz gehalten werden. Im letztgenannten Fall werden die Ringe etwas unterdimensionxert, so daß sie mit Kraftaufwand auf den Block gebracht werden müssen. Wenn auch Ringe mit kreisförmigem Querschnitt des Ringmaterials bevorzugt werden, so kann man natürlich auch Ringe mit anderer Querschnittsform verwenden, z.B. Ringe in Form von zusammenhängenden flachen Bändern ähnlich den Reifen, die die Dauben eines Holzfasses zusammenhalten. In jedem Fall haben die Ringe einen solchen Abstand voneinander, daß sie die Blöcke nur in Bereichen,die voneinander Abstand haben, verstärken und die elastische Verformung der Blöcke nicht beeinträchtigen. Ein Ring 32 liegt in einer Ebene, die durch jeweils eine Abschlußwand verläuft, so daß eine erhöhte horizontale Steifigkeit und Stabilität für das obere und das untere Isolatorende erzielt wird. An den einander gegenüberstehenden

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Enden der Blöcke 2 und 2A ist ein Ring entbehrlich, weil die horizontale Stabilität an diesen Enden dadurch erzielt wird, daß sie an den Verbindungsring 6 angesetzt sind. Die Zahl der Ringe 32 wird entsprechend der axialen Länge der Blöcke gewählt.

Die Ausführungsform nach Fig. 1 sieht ausserdem eine Einrichtung vor, durch die die Kammer 8 mit Druckluft oder einem anderen unter Druck stehenden, geeigneten Fluid versorgt wird. Im Zusammenhang damit ist eine Bohrung in dem Ring 6 vorgesehen, durch die ein unter Druck stehendes Fluid in die Kammer 8 eingeführt werden kann. Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, weist der Ring 6 einen innenliegenden, radial verlaufenden Fortsatz in Form einer zylindrischen Muffe 36 mit einer Einlaßöffnung 38 auf. Diese öffnung besitzt an ihrem äusseren Ende eine doppelte Aussparung, eine erste engere Aussparung 40 mit einem Gewinde zur Aufnahme einer Büchse 42 und eine zweite weitere Aussparung 44 mit einem Gewinde zur Aufnahme einer Leitung 46, die zu einem Luftbehälter 50 führt. Im Aussparungsbereich 40 der öffnung 38 befindet sich ein ' Dämpfungselement 48. Dieses ist zwischen der Büchse 42 und einer rechtwinkligen Schulter eingeklemmt, die an dem übergang von der öffnung 38 zu der Aussparung 40 ausgebildet ist. Das Dämpfungselement 48 kann unterschiedlich ausgeführt sein (z.B. als poröser Stopfen aus Sintermetall oder offenzelligem Kunststoffschaum), vorzugsweise besteht es aber aus einem porösen Stopfen, der durch Aufrollen eines Stückes Metalldrahtgewebe zu einer Spiralrolle und Ausüben eines Axialdrucks auf die Rolle entsteht, so daß sich ein dichter, homogener, poröser Stopfen entsprechend der Lehre des US-Patents 2 334 263 vom 16. November 1943 (Ralf L. Hartwell) und der französischen Patentanmeldung, veröffentlicht am 15. März 1975 als Veröffentlichung Nr. 2 241 037, ergibt. Ein solcher Stopfen wirkt als pneumatisches Dämpfungselement, denn es läßt den

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Fluidstrom besser laminar gerichtet in den Isolator ein- und aus ihm heraustreten. Das Dämpfungselement 48 und die Isolatorkammer 8 bilden zusammen ein relaxationsgedämpftes System, das nur minimale Nutzlastbeschleunigungen und maximale Isolatordämpfung in Abhängigkeit von üblichen Einschwingerregungen der Gerätschaften der Landwirtschafts- und Schlepper-Ausrüstungsindustrie hervorruft.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Fahrerhausaufhängungen, an denen Isolatoren der obenbeschriebenen Art eingesetzt sind. Das Fahrzeug kann beispielsweise aus einem Sattelschlepper 52 mit einem Rahmen 54 und einem Fahrerhaus 56 bestehen, das um eine Horizontalachse 58 aufwärts und vorwärts schwenkbar angeordnet ist. Das hintere Ende des Fahrerhauses wird an seinen gegenüberliegenden Seiten von zwei Stellgliedern 6OA und 6OB getragen, die wie vorstehend beschrieben gebaut sind. Die Bodenplatte 22 jedes Isolators ist mittels einer in die Gewinde-Öffnung 26 geschraubten Gewindebolzens an den Rahmen 54 geschraubt. Die Membranen an den oberen Enden der beiden Geräte 6OA und 6OB sind in entsprechender Weise mit dem Fahrerhaus 56 verschraubt. Ein Vorratsbehälter 5OA ist an dem Fahrzeugrahmen 54 befestigt. Der Vorratsbehälter 5OA besitzt zwei Leitungen 46A bzw. 46B, die mit den Büchsen 42 der Isolatoranordnungen 6OA bzw. 6OB verbunden sind. Ferner ist an dem Rahmen 54 mit Hilfe eines Bügels 62 ein Höhenregulierventil 64 üblicher Bauart angebracht. Das Ventil 64 weist einen schwenkbaren Höhentasterarm 66 mit einer Justierschraube 68 auf, die sich gegen die Unterseite des Führerhauses 56 legt. Das Ventil 64 besitzt drei Öffnungen. Die eine Öffnung 70 ist durch eine Leitung 72 mit dem Luftvorratsbehälter 5OA verbunden. Eine zweite Öffnung 74 steht über eine geeignete Lei tung mit einer (nicht gezeichneten), an dem Schlepper befindlichen Druckluftquelle in Verbindung; üblicherweise ist die Druckluftquelle ein Luftverdichter, der von dem Motor des

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Schleppers angetrieben wird. Die dritte öffnung 76 führt in die Umgebungsluft. Das Ventil 64 ist mit einem (nicht gezeichneten) Ventilelement versehen, das so mit dem Tasterarm 66 verbunden ist, daß es sich aus einer mittleren Gleichgewichtsstellung in eine erste oder eine zweite Wirkstellung bewegen läßt. Das Ventil 64 ist so ausgebildet, daß, wenn das wirkende Ventilelement sich in der Gleichgewichtsstellung befindet, sowohl die Zuführungsöffnung 74 als auch die Auslaßöffnung 76 gegenüber der Luftvorratsöffnung 70 abgesperrt ist. Wird das Ventilelement in der einen Richtung in die erste Wirkstellung (nachstehend als "Zuführstellung'¹ bezeichnet) geführt, so ist die öffnung 74 zur öffnung 70 hin offen, so daß Luft aus der DruckluftguelIe in den Vorratsbehälter. 50A strömen kann. Wird das Ventilelement in entgegengesetzter Richtung in die zweite Wirkstellung (nachstehend als "Auslaßstellung" bezeichnet) geführt, so wird die öffnung 76 zu der öffnung 70 hin geöffnet, so daß Luft aus dem Vorratsbehälter 5OA an die Aussenluft abgegeben werden kann. Das Ventil ist so angebracht, daß sein Ventilelement sich in der Gleichgewichtsstellung befindet, wenn der Arm praktisch horizontal steht (d.h. parallel zu der Ebene des Fahrzeugrahmens 64), und ausserdem so, daß eine Aufwärtsbewegung des Arms 66 das Ventil in seine Auslaßstellung verschiebt, während eine Abwärtsbewegung die Verstellung des Ventils in seine Zuführstellung bedeutet. Ferner ist das Ventil 64 so ausgebildet, daß der Arm 64 normalerweise durch Federkraft nach oben gedrückt wird, so daß das Ventil bei unbelastetem Arm Luft aus dem Vorratsbehälter 5OA in die Umgebung austreten läßt. Der Sinn, den Arm 66 so vorzubelasten, daß das Ventil sich normalerweise in seiner Auslaßstellung befindet, besteht darin, eine "Ausfallsicherung" einzubauen, die dafür sorgt, daß, wenn infolge eines Unfalls oder aus anderen Gründen die Fahrerhauslast plötzlich von den Isolatoren entfernt wird, das Ventil die Isolatoren automatisch entlüftet und dadurch verhindert, daß sie über-

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massig geladen und dadurch möglicherweise beschädigt werden.

Wie weiter unten im einzelnen beschrieben wird, stellt das Ventil 64 eine Servoeinrichtung dar, die den Luftdruck in den beiden Isolatoren zu- oder abnehmen läßt, damit das Fahrerhaus eine vorbestimmte Gleichgewichtslage über dem Rahmen 54 einhält. Konstruktionseinzelheiten des Ventils 64 brauchen sicher nicht mitgeteilt zu werden, weil es sich um ein übliches Bauteil handelt und weil stattdessen auch andere Ventile mit Höhenabtastung verwendet werden können. Das Ventil 64 ließe sich durch Ventilanordnungen nach den US-Patenten 3 749 339 und 3 281 101 (vgl. auch US-Patente 3 189 303 und 3 730 473 wegen Höhensteuerventile), aber auch durch andere Ventile ersetzen.

Zur Beschreibung der Wirkungsweise des Höhensteuerventils sei angenommen, daß das von den Isolatoren 6OA und 6OB getragene Gewicht des Fahrerhauses 56 und daß der von der in den beiden Luftkammern 8 und dem Luftvorratsbehalter 5OA abgeschlossenen Luft ausgeübte Druck anfangs so aufeinander abgestimmt sind, daß die Last 'des Fahrerhauses sich in einer Höhe im Gleichgewicht befindet, bei der der Arm 66 und damit das Ventil 64 in der Gleichgewichtsstellung stehen. Wenn das Gewicht des Fahrerhauses 56 zunimmt, weil etwa ein Fahrgast in das Fahrerhaus einsteigt, wird das Gleichgewicht zwischen der Belastung und dem Luftdruck in den Isolatoren gestört, was zur Folge hat, daß das hintere Ende des Fahrerhauses absinkt. Wenn das eintritt, bewegt sich der Arm 66 abwärts und bringt dadurch das Ventil 64 in seine Zuführstellung, so daß Luft aus der Druckluftquelle in den Luftvorratsbehalter 5OA und dadurch in die Isolatoren 6OA und 6OB geführt wird. Wenn der Luftdruck in den beiden Isolatoren zunimmt, suchen die Membranen der beiden Isolatoren sich in axialer

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Richtung voneinander zu entfernen, wodurch das hintere Ende des Fahrerhauses in die Gleichgewichtsstellung angehoben wird. Die Aufwärtsbewegung setzt sich fort/ bis der Arm 66 wieder seine Gleichgewichtsstellung erreicht hat, woraufhin die Ventilöffnung 74 zu der öffnung.70 hin geschlossen und eine weitere Druckbeaufschlagung der Isolatoren unterbunden wird.

Wenn umgekehrt die Größe der Belastung ausreichend vermindert wird, etwa weil ein Fahrgast aus dem Fahrerhaus aussteigt, sucht das hintere Ende des Fahrerhauses sich nach oben zu bewegen, wodurch der Arm 66 so weit verstellt wird, daß die Auslaßöffnung 76 zu der öffnung 70 hin geöffnet wird, so daß Luft aus dem Luftvorratsbehälter 5OA und damit aus den beiden Isolatoren abströmen kann. Da der Druck in den beiden Isolatoren abnimmt, senkt sich das hintere Ende des Fahrerhauses zur Gleichgewichts stellung hin, und wenn diese Stellung, erreicht ist, läßt der Arm 66 das Ventil 64 die Auslaßöffnung 76 zu der Öffnung 70 hin schließen, wodurch der Luftaustritt aus dem Vorratsbehälter 5OA und den beiden Isolatoren beendet wird. " ■ - -

Vorzugsweise ist das Ventil 64 so ausgebildet, daß der Ventilbetätigungsarm 66 sich ein Stück weit aufwärts oder abwärts bewegen kann, ohne daß das Ventilelement aus seiner Gleichgewichtsstellung verlagert wird. Dadurch wird die Geschwin-* digkeit begrenzt, mit der die Höhensensoren nachgestellt werden können, und wird verhindert_r daß die Last um die Gleichgewichtslage pendelt. Das gleiche Ergebnis läßt sich mit einem Nadelventil in den von dem Vorratsbehälter zu den Isolatoren laufenden Leitungen erzielen, denn das Nadelventil erlaubt eine Steuerung der Korrekturgeschwindigkeit, so daß ein Pendeln verhindert wird.

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Wird das Fahrzeug so betrieben, daß Rahmen 54 und Fahrerhaus 56 sich in Form von Vibrationen gegeneinander verlagern, so wird die Luft in den beiden Isolatoren abwechselnd verdichtet und entlastet, wodurch Schwingungsenergie gespeichert und wieder freigegeben wird. Bei der Erregung von Vibrationen von dem Rahmen 54 aus, kann das Fahrerhaus diesen Vibrationsverlagerungen nur begrenzt folgen, weil die Resonanzfrequenz der beiden Isolatoren wesentlich niedriger liegt als die Frequenz der Schwingungserregung. Darüber hinaus dämpft das Dämpfungselement 48 den durch Vibrationen hervorgerufenen Luftstrom zwischen den Isolatoren und dem Luftvorratsbehälter.

Vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, sind der Arm 66 und das (nicht gezeichnete) Ventilelement des Ventils 64 so angeordnet und miteinander verbunden, daß der Arm 66 normalerweise gegen die Fahrerhäusunterseite gedrückt wird, wodurch es sich erübrigt, den Arm mechanisch mit dem Fahrerhaus zu verbinden. Auf diese Weise läßt es sich vermeiden, daß das Ventil oder sein Betätigungsarm 66 versehentlich beschädigt wird, wenn das hintere Ende des Fahrerhauses sich um ein grösseres Stück aufwärts bewegt, beispielsweise wenn das Fahrerhaus abgehoben wird. Bei bestimmten Anwendungsfällen kann es jedoch möglich oder empfehlenswert sein, den Arm 66 oder ein ihm entsprechendes Teil mit der Last mechanisch zu verbinden.

Vorzugsweise ist ferner eine Einrichtung zur Begrenzung des Weges vorgesehen, um den das Fahrerhaus während der Vibrationserregung gegenüber dem Rahmen angehoben werden kann; dadurch soll eine Beschädigung der Isolatoren verhindert werden. Die Einrichtung ist vorzugsweise als Halteseil in Form von Metallkabeln 82 ausgeführt, die an ihren Enden mit Ringschrauben 84 an Rahmen 54 und Fahrerhaus 56 befestigt sind (vgl. Fig. 3).

Wenn die Vorrichtung mit ihrer Nennlast beaufschlagt ist, d.h. wenn das System sich in der Gleichgewichtsstellung befindet,

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sind die druckluftbeaufschlagten Membranen nicht durchgebogen, und der größte Teil der Drucklast wird von den Luftfedern getragen, während die Blöcke 2 und 2A der beiden Isolatoren den Rest aufnehmen. Vorausgesetzt, die zugeführte Last liegt in dem Lastbereich, für den die Isolatoranordnungen vorgesehen sind, und die Kammern 8 sind in dem für die Nennlast erforderlichen Druck beaufschlagt, so schirmen Membran und tragende Luftsäule die von dem Isolator getragene Ausrüstung und die Halterung, an der der Isolator angebracht ist, dynamisch ab. Genauer gesagt: so lange die Isolatoren druckbeaufschlagt sind und die Belastung für den Zustand der Druckbeaufschlagung nicht zu hoch ist, wird die Last überwiegend von den Membranen und den tragenden Luftsäulen aufgefangen, die zusammenwirken, um die Kräfte zu vermindern, die von der Ausrüstung auf die Tragelemente übertragen werden, sofern die Ausrüstung die Quelle für Vibrationen und/oder Stöße ist, und ferner die dynamische Auslenkung zu vermindern, die auf die Ausrüstung von den Tragelementen übertragen wird, wenn die Tragelemente die Quelle von Vibrationen und/oder Stoßen sind.

Wenn die aufgebrachte Last den festgelegten Belastungsbereich übersteigt, oder wenn der Luftdruck in den Kammern 8 wesentlich unter den für die Nennbelastung erforderlichen Druck absinkt, werden die Membranen in die Blöcke 2 und 2A hinein gebogen. Diese Durchbiegung führt nicht nur zu einer elastischen Verformung der Abschlußwände 4 sondern auch zu einem übermässigen, von diesen Wänden auf die Enden der Blöcke 2 und 2A ausgeübten Zug, so daß die Blöcke 2 und 2A einen wachsenden Anteil der Last aufnehmen. Sollte die Durchbiegung so weit anwachsen, daß die getragene Ausrüstung und der Rahmen die Enden der Blöcke berühren, so wird die zugeführte Last praktisch vollständig von den Blöcken getragen, die dann in einem Ausmaß

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axial zusammengedrückt und in radialer Richtung gedehnt werden, das von der Steifigkeit der Blöcke und der Höhe der zugeführten Belastung abhängt.

Ein Gegenstand und ein Vorteil der Erfindung ist die Anbringung einer Isolatoranordnung, die in befriedigender Weise mit unterschiedlichen Belastungen innerhalb eines vorgesehenen Belastungsbereichs funktioniert. Das wird erreicht durch Anwendung unterschiedlicher Luftdrücke bei Belastungen unterschiedlicher Größe, um eine Nennbelastung der Membran und eine Einstellung der Luftfedersteifigkext zu erzielen, ferner dadurch, daß die Blöcke 2 und 2A eine so große Federsteif igkeit erhalten, daß sie ausreicht, um eine Last innerhalb des vorgesehenen Belastungsbereichs zu tragen und mit der Fähigkeit praktisch linear mit der wachsenden Belastung zusammengedrückt zu werden, wenn die zugeführte Belastung die Obergrenze des genannten Bereichs überschreitet.

Die vorstehend beschriebenen Isolatoren v/eisen einige Vorteile gegenüber den Isolatoren nach dem US-Patent 3 836 134 auf. Einerseits verringert die Anbringung von zwei Membranen anstelle von einer Membran erheblich den Weg, längs dessen jede Membran sich bewegen muß, und die elastische Dehnung für eine gegebene Belastungsdurchbiegung, und daher können die erfindungsgemäßen Isolatoren bei gegebenem Membrandurchmesser eine grössere Belastungsdurchbiegung zulassen als Isolatoren mit einer einzigen Membran. Zweitens haben die Membranen eine grössere Betriebslebensdauer, weil sie nicht so stark beansprucht werden (unter der Voraussetzung gleicher Belastungsdurchbiegung für beide Isolatorenarten). Drittens enthalten die hier beschriebenen Isolatoren ein grösseres Luftvolumen ohne Zunahme des Isolatordurchmessers, und das ist günstig, weil die Resonanzfrequenz umso niedriger ist je größer das Volumen- der Luftfeder ist. Die Anwendung eines

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Luftvorratsbehälters ist vorteilhaft, weil dadurch keine Notwendigkeit mehr besteht, die Gesamtgröße der Isolatoren zur Erzielung einer niedrigen Resonanzfrequenz zu erhöhen, und ferner kann man dann eine Dämpfungseinrichtung der obenbeschriebenen Art benutzen. Die weiteren Vorteile ergeben sich für den Fachmann von selbst. .

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Claims

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P at.e. nt'ansprüche

[ 1. /Zwischen zwei Elemente einzuschaltende Vorrichtung als V-/ Vibrationen abschirmendes, elastisch nachgiebiges Montageelement niedriger Resonanzfrequenz, gekennzeichnet durch:

einen ersten und einen zweiten Hohlblock (2, 2A), die jeweils eine Längsachse und auf dieser Längsachse mit Abstand voneinander ein erstes und ein zweites Ende aufweisen, wobei die ersten Enden offen sind und einander gegenüberstehen und jeder Block eine praktisch ebene, elastisch verformbare Membran aufweist, die an dem zweiten Ende des Blocks angebracht ist und dieses Ende abschließt, und

ein Ringteil (6) zwischen den genannten ersten Enden der Blöcke (2", 2A) , der die beiden Blöcke in Tandemanordnung miteinander verbindet, so daß die Innenräume der Blöcke eine einheitliche abgeschlossene Kammer (8) bilden, die durch ein kompressibles Fluid druckbeaufschlagbar ist, wobei die genannten Blöcke (2, 2A) elastisch verformbar sind, so daß sie unter einer parallel zu der genannten Achse einwirkenden Druckbelastung kürzer werden können, und wobei die genannten Membranen und das druckbeaufschlagte Fluid in der genannten Kammer (8) nach Art einer Luftfeder zusammenwirken, deren Federsteifigkeit längs der genannten Achse geringer ist als die Federsteifigkeit der genannten Blöcke (2, 2A).

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit der genannten Kammer (8) in Verbindung stehende Einrichtung zum Einleiten eines Druckfluids in die genannte Kammer (8).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einrichtung eine Öffnung (38) in dem genannten Ringteil (6) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Verbinden einer der genannten Membranen mit einem der beiden Elemente.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der beiden Membranen in ihrer Mitte mit einem Vorsprung (20) ausgestattet ist und ferner eine Einrichtung aufweist, mit der die genannte Membran mit einem der beiden Elemente verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Befestigungseinrichtung einen Hohlteil mit Innengewinde (24, 26) aufweist, der konzentrisch zu der genannten Achse in den genannten Vorsprung (20) eingeschlossen ist.
7. Federnde Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Blöcke (2, 2A) Zylinderform haben

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und ausserdem eine Anzahl von in gegenseitigem Abstand angeordnete Verstärkungsringe (32) aufweisen, die um die Aussenseite der genannten Blöcke geführt sind und diese berühren, um die Radialausdehnung der genannten Blöcke so klein wie möglich zu halten.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine öffnung (38) in der genannten Kammer (B), einen Vorratsbehälter (50A) , eine erste Leitung (46A, B), die den genannten Behälter (50A) mit der genannten öffnung verbindet, eine Quelle für ein druckbeaufschlagtes kompressibles Fluid und eine Ventilanordnung (64), mit der wahlweise Fluid in den genannten Behälter (50A) geleitet und aus ihm abgelassen werden kann nach Maßgabe von Änderungen der Größe der von einem der genannten Elemente auf das andere der genannten Elemente ausgeübten Belastung, mit dem Ziel, zwischen den genannten Elementen einen vorgesehenen Gleichgewichtsabstand aufrecht zu erhalten.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Ventileinrichtung ein Ventil mit drei öffnungen aufweist, von denen die erste öffnung (70) mit dem genannten Behälter (50A) in Verbindung steht, eine zweite öffnung (74) an die genannte Quelle angeschlossen ist und eine dritte öffnung (76) zur Umgebungsluft führt, und daß die genannte Ventileinrichtung ausserdem dazu eingerichtet ist, die genannte erste öffnung (70) wahlweise mit der genannten zweiten oder der genannten dritten öffnung (74 oder 76) zu verbinden.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet, durch eine zwischen dem genannten Behälter (50A) und der genannten Kammer (8) vorgesehene Dämpfungseinrichtung (48) zum Dämpfen der Schwingungen des Fluidstroms zwischen dem genannten Behälter (50A) und der genannten Kammer (8).
11. Isolatorvorrichtung zum Einschalten zwischen zwei Elemente mit dem Ziel, die Größe der mechanischen Schwingungen herabzusetzen, die von dem einen Element auf das andere übertragen werden, gekennzeichnet durch ein Hohlgebilde, das einen Innenraum umschließt und eine Längsachse aufweist,

eine längs der genannten Achse angeordnete erste und zweite Einrichtung, die an jeweils einem der gegenüberliegenden Enden des genannten Gebildes angebracht sind, wobei die genannte erste und zweite Einrichtung den genannten Innenraum derartig abschließen, daß einedruckbeaufschlagbare Kammer entsteht, und wobei die genannte erste und zweite Einrichtung jeweils eine Membran aufweisen, die sich praktisch rechtwinklig zu der genannten Achse erstreckt, und

eine mit der genannten Kammer in Verbindung stehende Einrichtung zum Einbringen eines druckbeaufschlagten Fluids in die genannte Kammer,

wobei die genannte Membran aus elastisch verformbarem Material besteht, so daß sie gebogen und gedehnt werden kann und sich dadurch zu dem ersten bzw. zweiten Ende des genannten Gebildes, hin bzw. von dem ersten bzw. zweiten Ende des genannten Gebildes weg bewegt, um das Fluid in der genannten Kammer zu komprimieren oder druckzuentlasten im Einklang mit dem Druck des genannten Fluids und

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nach Maßgabe von Änderungen einer Druckbelastung, die parallel zu der genannten Achse wirkt, wobei ferner das genannte Hohlgebilde zumindest teilweise aus elastisch verformbarem Material besteht und die genannten Membranen an dem genannten Gebilde so angebracht sind, daß praktisch die gesamte, parallel zu der genannten Achse aufgebrachte Druckbelastung von den genannten Membranen und dem in der Kammer enthaltenen Fluid aufgenommen wird, bis die genannte Belastung einen vorgegebenen Wert übersteigt, und wobei, wenn die genannte Belastung den genannten vorgegebenen Wert übersteigt, praktisch die gesamte Last von dem genannten Hohlgebilde getragen wird.
12. Isolator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Membranen aus.dem gleichen Material bestehen wie das genannte Hohlgebilde und ein einheitliches Bauteil mit dem genannten Hohlgebilde darstellen.
13. Isolator nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Anzahl in gegenseitigem Abstand stehender Verstärkungsringe, die koaxial zu der genannten Achse des genannten Hohlgebildes angeordnet sind, um zu verhindern, daß das genannte Hohlgebilde seitwärts von der genannten Achse weg ausgebaucht wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Membranen eine Einrichtung zur Befestigung der genannten Membranen an den genannten Elementen aufweisen.

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