DE3412894A1 - Schwingungsdaempfungsvorrichtung mit unterschiedlicher daempfung in zwei richtungen - Google Patents

Description

W 45 094 (Gh/sm)

Schwingungsdämpfungsvorrichtung mit unterschiedlicher Dämpfung in zwei Richtungen

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung, insbesondere für Motorfahrzeuge, Lastwagen, Waschmaschinen und dgl., wobei die Vorrichtung unterschiedliche Dämpfungswirkung in zwei Verschieberichtungen hat. Eine solche Vorrichtung kann eine Mehrzahl von starren Rollelementen aufweisen, die zwischen einer Rollbahn aus viskoelastischem Material und einer metallenen Gleitbahn zweckentsprechender Gestalt angeordnet sind.

In der italienischen Patentanmeldung 20 050 A/62 ist eine Dämpfungsvorrichtung beschrieben und dargestellt, die in zwei Verschieberichtungen unterschiedliche Dämpfungswirkung hat.

Die in der genannten Patentanmeldung beschriebene Vorrichtung weist starre Rollelemente auf, die zwischen Laufbahnen aus viskoelastischem Material angeordnet sind, wobei eine solche relative Bewegung vorgesehen ist, daß die Rollemenente sich drehen, was zu einer Verformung des viskoelastischen Materiales führt, aus welcher sich ein Aufzehren von Energie ergibt. Es ist hierbei erforderlich, Kühlöl zuzuführen, um die starren Rollelemente, die das Bestreben haben, sich zu erhitzen, auf zulässigen Temperaturen zu halten und um das Abführen von Wärme in Richtung zur Außenseite zu erleichtern. Wenn kein Kühlöl zwischen den beiden viskoelastischen Laufbahnen oder Rollbahnen vorhanden ist, kann dies zu deren Verschleiß

und Zerstörung führen, wodurch die gesamte Vorrichtung unbrauchbar wird.

Es ist ersichtlich, daß durch das Vorhandensein von Kühlöl die Vorrichtung komplizierter wird mit sich daraus ergebenden erhöhten Kosten für die Dichtungen, Ölleitungen usw.

In der genannten italienischen Patentanmeldung sind verschiedene Ausführungsformen von Vorrichtungen zum Aufzehren von Energie beschrieben, unter anderem ein Stoßdämpfer, bei welchem die Stange und das Gehäuse konische Gestalt mit gleicher Konizität haben, so daß Schwingungen in den beiden Verschieberichtungen der Stange mit Bezug auf das Gehäuse unterschiedlich gedämpft werden.

Bei einer solchen Ausführung kann in den beiden Verschieberichtungen keine stark unterschiedliche Dämpfungswirkung erhalten werden, beispielsweise keine Dämpfungswirkung, die in einer der Verschieberichtungen freies oder nahezu freies Gleiten ermöglicht und in der anderen Richtung zu einer starken Bremswirkung führt.

Die genannten Nachteile sowie weitere Nachteile werden mittels einer Schwingungsdämpfungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung überwunden.

Ein erster Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, in den beiden Verschieberichtungen oder Gleitrichtungen unterschiedliche Dämpfungswirkung hervorzurufen .

Ein zweiter Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Vorhandensein von Kühlöl zwischen der Rollbahn und

der Gleitbahn der Rollelemente überflüssig zu machen, wodurch die Gestaltung und Ausführung der Vorrichtung vereinfacht wird.

Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, Teile der Vorrichtung im Falle der Beschädigung oder Zerstörung bequem auswechseln zu können, ohne daß die Gesamtvorrichtung erneuert werden muß.

Um die genannten Zwecke zu erreichen, wird gemäß der Erfindung von einer Schwingungsdämpfungsvorrichtung ausgegangen, die eine Stange aufweist, welche mit Bezug auf ein ortsfestes Gehäuse in zwei Richtungen axial verschiebbar ist. Gemäß der Erfindung ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von starren Rollelementen vorgesehen ist, die zwischen einer Laufbahn oder Rollbahn aus viskoelastischem Material und einer Gleitbahn aus Metall oder einem anderen starren Material angeordnet sind, wobei die Gleitbahn eine Ausnehmung aufweist mit sich allmählich vergrößernder Tiefe, so daß, wenn die Stange sich in einer Richtung verschiebt, die Rollelemente sich im tiefsten Teil der Ausnehmung anordnen und dadurch eine begrenzte Bremswirkung ausüben, während bei Verschiebung der Stange in entgegengesetzter Richtung die auf der viskoelastischen Lauf- oder Rollbahn rollenden Rollelemente sich im flachsten Teil der Ausnehmung anordnen und als Folge des Eindringens oder Eintretens in das viskoelastische Material eine starke Bremswirkung ausüben.

Gemäß einer bevorzugten Au.sführungsform der Erfindung bedeckt die Lauf- oder Rollbahn aus viskoelastischem Material die Stange, während die Gleitbahn.in Form einer oder mehrerer Gleitbahnen aus starrem Material an dem Ge-

häuse befestigt ist mit der Möglichkeit, ihren Abstand zur Stange radial zu regeln oder einzustellen.

Die starren Elemente können Rollen, Nadeln, Kugeln oder dgl. sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine axiale Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Dämpfungsvorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 3 ist eine der Fig. 2 ähnliche Querschnittsansicht einer abgewandelten Ausführungsform.

Fig. 4 ist eine der Fig. 2 ähnliche Querschnittsansicht einer abgewandelten Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei welcher die
starren Rollelemente zwischen zylindrischen Flächen angeordnete Kugeln sind.

Fig. 5 ist eine Teilansicht von Gleitbahnen, die bei der dargestellten Ausführungsform an der Stange gebildet sind.

Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der starren Rollelemente.

Fig. 7 ist eine teilweise im Schnitt gehaltene abgewandelte Ausführungsform einer Dämpfungsvorrichtung gemäß der Erfindung, bei welcher eine Stange ge-

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maß Fig. 5 und Rollelemente gemäß Fig. 6 verwendet sind.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Rollemente.

Fig. 9 ist eine graphische Darstellung, anhand von welcher als ein Beispiel eine typische Weg-Bewegung-Dämpfungskraft erläutert ist, wobei die unterschiedliche Dämpfungswirkung der Dämpfungsvorrichtung gemäß der Erfindung hervorgehoben ist.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung.

Die Dämpfungsvorrichtung 1 weist einen starren Schaft bzw. eine starre Stange 2 auf, die mit einem überzug oder einer Umhüllung 3 aus viskoelastischem Material versehen ist, vorzugsweise aus Nitrilkautschuk. Die Stange 2 ist weiterhin von einem starren Gehäuse 4 umgeben, in welchem die Stange 2 sich in beiden axialen Richtungen verschieben kann. Platten 5, von denen bei der dargestellten Ausführungsform vier vorhanden sind, und zwar je eine Platte 5 auf jeder Seite, sind mittels Schrauben 6 an dem starren Gehäuse 4 befestigt, welches gemäß Fig. 2 etwa quadratischen Querschnitt hat.

Die Befestigung der Platten 5 ist derart ausgeführt, daß ihr Abstand zu der viskoelastischen Umhüllung 3 geändert bzw. eingestellt werden kann, was grundsätzlich als Folge der Verwendung einer Schraubverbindung möglich ist.

Das Gehäuse 4 ist mit Löchern 7 versehen, in deren Bereich in den Platten 5 entsprechende Hohlräume 8 gebildet sind, die jeweils ein Profil 9 haben, die mit Bezug zu einer

waagerechten Ebene alle in der gleichen Richtung schräg verlaufen, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist, wobei der tiefste Teil jeder Ausnehmung 8 am gemäß Fig. 1 linken Ende der Ausnehmung 8 liegt.

In den Ausnehmungen 8 der Platten 5 sind starre Rollelemente 10 angeordnet, die bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 und 2 Rollen sind. Die starren Rollelemente 1 0 sind bei der dargestellten Ausführungsform zwischen einer Rollbahn aus vxskoelastischem Material, gebildet von der Umhüllung 3, und einer starren vorzugsweise metallenen Fläche angeordnet, die durch das Profil 9 einer Ausnehmung 8 in einer Platte 5 gebildet ist. Wenn der Schaft oder die Stange 2 relativ zu dem Gehäuse 4 axial bewegt wird, rollen die Rollen 10 auf der Rollbahn aus vxskoelastischem Material, die durch die Umhüllung 3 der Stange 2 gebildet ist, und gleiten auf einer metallenen Bahn, die von dem Profil 9 der entsprechenden Ausnehmung 8 gebildet ist. Wenn beispielsweise die Stange 2 gemäß Fig. 1 nach links bewegt wird, werden die Rollen 10 in der tiefsten Zone der Ausnehmungen 8 angeordnet, wie es in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellt ist, und in dieser Lage üben die Rollen 10 nur eine begrenzte Bremswirkung aus und erleichtern daher das Gleiten bzw. das Verschieben zwischen der Stange 2 und dem Gehäuse Wenn stattdessen die Stange 2 gemäß Fig. 1 nach rechts bewegt wird, rollen die Rollelemente 10 auf der viskoelastischen Bahn und werden in der flachsten Zone der Ausnehmung 8 angeordnet, wie dies in Fig. 1 mit ausgezogenen Linien dargestellt ist. In dieser Lage ergibt sich ein Eindringen der Rollelemente 10 in das viskoelastische Material, wodurch von den Rollementen 10 eine starke Bremswirkung ausgeübt wird.

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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 werden unterschiedliche Dämpfungswirkungen in den beiden Verschieberichtungen durch die Gestalt des Profils 9 der Ausnehmungen 8 hervorgerufen, und zwar im wesentlichen derart, daß bei Verschiebung der Stange 2 gemäß Fig. 1 nach links freie oder nahezu freie Verschiebung ermöglicht ist, und daß bei Verschiebung der Stange 2 gemäß Fig. 1 nach rechts eine starke der Verschiebung entgegenwirkende Bremswirkung hervorgerufen wird.

In dem Diagramm der Fig. 9 ist die gerade beschriebene Wirkung deutlich dargestellt, wobei in Fig. 9 die Dämpfungskraft auf der Ordinate in Relation zu den Bewegungen oder Verschiebungen von dem statischen vorbelasteten Zustand aus (Abszisse) dargestellt sind. Es ist ersichtlich, daß bei Verschiebungen der Stange 2 nach links (negative Abszisse) die Dämpfungskraft sehr gering ist, während bei Verschiebungen der Stange 2 nach rechts (po-.sitive Abszisse) die Dämpfungskraft sehr viel höher ist. Der Durchgang zwischen den maximalen Werten der Dämpfungskraft findet auf einer sehr kurzen Verschiebestrecke statt entsprechend der Bewegungsstrecke jeder Rolle 10 zwischen der tiefsten und der flachsten Stelle der Ausnehmung 8, wobei die beiden entsprechenden Stellungen der Rollen 10 in Fig. 1 mit gestrichelter bzw. mit ausgezogener Linie dargestellt sind.

Die unterschiedliche Dämpfungswirkung in den beiden Verschiebungsrichtungen der Stange 2 mit Bezug auf das Gehäuse 4 kann selbstverständlich geändert werden durch Ändern des Profiles 9 der Ausnehmungen 8 und durch Ändern oder· Einstellen des Abstandes der Platten 5 von der Stange 2 über die Schrauben 6.

Ein großer Vorteil der Dämpfungsvorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die in Wärme umgewandelte Energie, die als Folge der Hysterese des viskoelastischen Materials der Rollbahnen 3 proportional zur Summe der Partialprodukte der Bremskräfte der Rollen 10 für die Verschiebungen verloren geht, in der Umgebung über die Metallplatten 5 aufgezehrt wird. Auf diese Weise verbleiben die Rollen 10 auf einer ausreichend niedrigen Temperatur, und es ist nicht erforderlich, in der Zone zwischen den Lauf- oder Rollbahnen und den Rollen 10 Kühlöl vorzusehen. Höchstens ist ein gewöhnlicher Abschmiervorgang oder ein Einfetten erforderlich.

Gemäß Fig. 2, die eine Querschnittsansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist, hat die starre Stange 2 kreisförmigen Querschnitt, und auch die viskoelastische Umhüllung 3 hat Kreisprofil.

Im Gegensatz dazu hat gemäß Fig. 3 die Stange 2 Rechteck- oder Quadratquerschnitt wie auch die viskoelastische Umhüllung 3. Bei dieser Ausführungsform ist die Bremswirkung erhöht, da die Berührzone zwischen den Rollen 10 und der viskoelastischen Laufbahn 3 größer ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 haben alle die Dämpfungsvorrichtung bildenden Bauteile Kreisquerschnitt, und die starren Rollelemente 10 sind aus Kugeln gebildet, deren rechtwinklig zur Zeichenebene verlaufenden Achsen auf einer zylindrischen Fläche angeordnet sind. Die Rollelemente 10 sind dauernd zwischen der Rollbahn oder Laufbahn 3, die durch die die Stange 2 überdeckende Umhüllung gebildet ist, und einer metallenen Gleitbahn angeordnet, die direkt auf der Innenseite des Gehäuses 4 erhalten werden kann, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, oder die in einem Hilfskäfig gebildet werden kann.

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Anhand der Fig. 5, 6 und 7 wird eine weitere Ausführungsform einer Dämpfungsvorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.

Bei der in diesen Figuren dargestellten Ausführungsform weisen die starren Rollelemente 10, von denen in Fig. 6 nur eines dargestellt ist/ zwei Endrollen 11 auf, die mittels einer Stange 12 axial starr miteinander verbunden sind. Die Stange 2, die quadratischen oder rechteckigen Querschnitt hat, besitzt wenigstens an zwei gegenüberliegenden Flächen Nuten, deren Profil 13 die gleiche Funktion ausübt wie das Profil 9 der Ausnehmungen 8 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Im zusammengebauten Zustand (Fig. 7) gleitet die Verbindungsstange 12 der beiden Endrollen 11 an dem Profil 13 der Stange 2 entlang, während die Rollen 11 auf den Lauf- oder Rollbahnen 14 aus viskoelastischem Material rollen, die im Inneren des wieder mit 4 bezeichneten Gehäuses angeordnet sind.

Bei der gerade beschriebenen Ausführungsform werden die gleichen Ergebnisse wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform erhalten sowie auch weicheres Arbeiten als Folge der Vergrößerung des Verhältnisses zwischen dem Radius der Rollteile und dem Radius der Gleitteile der Rollelemente 10.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Rollelementes 10, bestehend aus einer Rolle 16, die mit axial vorragenden Stangen 15 versehen ist. Beim Zusammenbau gleiten die Stangen 15 auf metallenen Laufbahnen, während die Rolle 16 auf einer viskoelastischen Bahn rollt. Der zusammengebaute Zustand ist nicht dargestellt, ist jedoch bequem vorstellbar.

Beispielsweise ist anhand der Fig. 1 ersichtlich, daß und wie die Stange 2 zusammen mit der viskoelastischen Umhüllung 3 bequem ausgewechselt werden kann für den Fall, daß das viskoelastische Material verschlissen ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Stange 2 einen derartigen flachen Querschnitt haben, daß sie biegsam wird. Beispielsweise könnte sie aus verkautschuktem Stahlblech gebildet sein'.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich, beispielsweise könnten die Rollbahn und die Gleitbahn gegenüber der beschriebenen Ausführung ausgetauscht werden, so daß beispielsweise die Gleitbahnen der Stange 2 und die Rollbahnen dem Gehäuse 4 zugeordnet werden.

Insbesondere aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß bei Bewegung der Stange 2 gemäß dieser Figur nach links die Rollen 10 in den tiefsten Teil der Ausnehmungen 8 bewegt werden, in welcher Lage sie die viskoelastische Umhüllung wenn überhaupt nur geringfügig oder ohne Druck berühren, so daß nur eine geringe oder keine Bremswirkung ausgeübt wird.

Claims (10)

1. Patentansprüche

   Schwingungsdämpfungsvorrichtung/ die in zwei Verschieberichtungen einer starren Stange (2) mit Bezug auf ein ebenfalls starres Gehäuse (4) unterschiedliche Wirkung hervorruft, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von starren Rollelementen (10) vorgesehen ist, die zwischen einer Rollbahn (z. B. 3) aus viskoelastischem Material und einer oder mehreren gleichen metallenen Gleitbahnen begrenzter Weite angeordnet sind, von denen die letzteren durch das Profil (9) von Hohlräumen oder Ausnehmungen (8) gebildet sind, die eine variable Tiefe der Art haben, daß bei Bewegung der Stange (2) in einer Richtung die Rollelemente (10) im

   tiefsten Teil der Ausnehmungen (8) angeordnet werden, wodurch der Gleitvorgang erleichtert ist, während bei Bewegung der Stange (2) in entgegengesetzter Richtung die an der viskoelastischen Rollbahn rollenden Rollelemenge (10) am gegenüberliegenden Ende der Ausnehmungen (8) angeordnet werden, wodurch das Zusammenwirken mit dem viskoelastischen Material verstärkt und dadurch eine starke Bremswirkung ausgeübt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollbahn aus viskoelastischem Material die Stange (2) wenigstens teilweise bedeckt oder umhüllt (Umhüllung 3).
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbahnen an starren Platten (5) gebildet sind, deren Abstand von der Stange (2) vorzugsweise über Schrauben (6) einstellbar ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbahnen auf der Innenseite des starren Gehäuses (4) gebildet sind (Fig. 4).
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollelemente (10) Rollen sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollelemente (10) Kugeln sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollbahnen aus viskoelastischem Material in dem starren Gehäuse (4), und die Gleitbahnen an der

   .starren Stange (2) gebildet sind (Fig. 7).
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekenn-

   zeichnet, daß die Rollelemente jeweils Endrollen (11) aufweisen, die mittels einer Verbindungsstange (12) starr miteinander verbunden sind, und daß die Endrollen (11) die Rollelemente, und die Verbindungsstange (12) das Gleitelement ist (Fig. 6).
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollelemente (10) eine Rolle (16) aufweisen, die mit Endstangen (15) versehen ist, und daß die Rolle 16 das Rollelement, und die Endstangen die Gleitelemente sind (Fig. 8).
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das starre Element (2) flachen Rechteckquerschnitt besitzt, so daß es biegsam ist.