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Federkörper für elastische Lagerungen
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Die Erfindung bezieht sich auf aus Gummi oder gummiähnlichem Kunststoff
ohne Verstärkungseinlagen in Form eines Hohlprofilstranges hergestellte Federkörper
für elastische Motor- und Maschinenlagerungen.
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Elastische Lagerungen von Maschinenaggregaten unter Verwendung von
zumindest aus der statischen Belastung vorwiegend auf Druck beanspruchten Gummi-Federkörpern
sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Abgesehen von Gummi-Metall-Verbundelementen,
deren Herstellung aber schwierig und aufwendig ist und die infolgedessen die Gesamtlagerung
erheblich verteuern, entsteht in allen Fällen aus der Befestigung der Federkörper
an den gegeneinander abgestützten Bauteilen eine mehr oder weniger ausgeprägte Problematik
mit ihre Einsatzmöglichkeiten einschränkenden Unsicherheiten, wobei häufig auch
noch dem Bestreben nach günstiger Frequenzabstimmung die vorgegebenen konstruktiven
Möglichkeiten entgegenstehen und zu nicht immer befriedigenden Kompromißlösungen
zwingen. Der Erfindung liegt als Aufgabe eine neuartige Gestaltung der Gummi-Federkörper
zugrunde mit dem Ziel, ihre freizügige und universelle Anwendung in elastischen
Lagerungen aller Art mit einfachen, zuverlässigen und unter allen Umständen wirksamen
Befestigungsmitteln zu ermöglichen und dabei den Zwang zu die Gebrauchstüchtigkeit
der Gesamtlagerungen beeinträchtigenden Zugeständnissen irgendwelcher Art von vornherein
zu vermeiden.
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Nach der Erfindung zeichnen sich Federkörper der eingangs genannten
Art
dadurch aus, daß der Querschnitt des Hohlprofilstranges wenigstens angenähert die
Konturen eines gleichschenkeligen Trapezes oder abgestumpften gleichschenkeligen
Dreieckes mit einer symmetrisch ausgerichteten Ausnehmung von geometrisch ähnlicher,
aber um 1800 umgekehrter Querschnittsform aufweist, wobei die Querschnittsfläche
der Ausnehmung in einer etwa 1/8 bis 1/4 der gesamten Querschnittsfläche des Federkörpers
entsprechenden Größenordnung bemessen sein kann.
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Die Erfindung führt zu einem Hohistrang-Federkörper, der trotz einfacher
und übersichtlicher Querschnittsgestaltung die nach der AuFgabenstellung in ihn
gesetzten Erwartungen voll erfüllt. Die winkeivarset2-te Anordnung der dem Strangquerschnitt
in kleinerem Maßstab gleichgestalteten Ausnehmung führt zur Ausbildung zweier mit
Abstand von der Symmetrieachse nebeneinanderstehender Randleisten von wiederum trapezförmigem
Querschnitt, die unbeeinflußt von den in die Ausnehmung eingebrachten Befestigungsmitteln
mit ihrer gesamten Querschnittsfläche zur Federungsarbeit herangezogen werden können.
Es wird dadurch möglich, mit vergleichsweise niedriger Bauhöhe tiefe Abstimmungen
bis zu 5 Hz gegenüber Erregerfrequenzen von etwa 10 Hzaufwärts zu erreichen.
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Wenn größere Einbauhöhen verfügbar sind, kann die Eigenfrequenz durch
Aufeinandersetzen jeweils zweier Federkörper um den Faktor 1,4 noch weiter vertieft
werden. Die Federkörper können in diesem Falle wahiweise mit den kürzeren oder mit
den längeren Parallelseiten aneinander aufliegen. Die gleichsam paarige Unterteilung
des Strangquerschnittes wirkt sich in einem zwar schubweichen,aber außerordentlich
seitenstabilen Verformungsverhalten aus und macht die neuartigen rederkörper daher
besonders zum Auflagern beispielsweise von Verdichtern, Motoren und ähnlichen Aggregaten
mit ausgeprägten Torsicnsschwingungen im Drehzahlbereich geeignet. Zum Befestigen
genügen in die Ausnehmung eingesetzte einfache Metallschienen, wobei stets der Vorteil
einer Gummi-Zwischenlage unter Vermeidung unmittelbarer metallischer Flächenberührung
nach oben oder unten mit der Gefahr von Kantenpressungen und Übertragung hochfrequenter
Schwingungen gegebe ist. Als Hohl stränge gleichbleibender Querschnittsform können
die Federkörper in wirtschaftlicher Weise nach dem Strangpreßverfchr -praktisch
endlos hergestellt und je nach Bedarf auf Länge gesctnnivten
werden.
Dies bietet gleichzeitig die Voraussetzung für die exakte Anpassung jeweils eines
Strangformates an eine Vielzahl unterschiedlischer, in weiten Grenzen voneinander
abweichender Einsatzfälle und Belastungen.
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In praktischer Ausführung des Erfindungsgedankens sollten die nichtparallelen
Seitenkanten der Ausnehmung parallel zu den jeweils ihnen abgekehrten nichtparallelen
Außenkanten ausgerichtet sein. Es empfiehlt sich darüber hinaus, wenigstens eine
der parallelen AuflagerflAchen i; unbelasteten Zustand des Federkörpers im Bereich
der Ausnehmung - in der Projektion gesehen - geringfügig, z.B. mit einer Hörte in
einer Größenordnung bis zu wenigen Zehntel Millimetern, auszusölben, um :m Einbauzustand
ein ganzflächiges Anliegen an dem abgestützten bzw. dem abstützenden metallischen
Bauteil zu sichern.
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Zum Verdeutlichen der Erfindung ist ein Ausführungsbeispiel in dr
Zeichnung schematisch dargestellt. In der Zeichnung ist: Fig. 1 das Querschnittsbild
eines erfindungsgemäßen Gummi-Federkörpers: Fig. 2 ein einbaufertiger Federkörper
in perspektivischer Ansicht in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab und Fig. 3
ein Druckstauchungsdiagramm eines erfindungsgemäßen Federkörpers.
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Der gezeichnete Federkörper 4 ist als Hohlprofilstrang aus einer Kautschukmischung
ohne Verstärkungseinlagen nach dem Strangpreßverfahren in zunächst größerer Länge
hergestellt und nachträglich durch einen mechanischen Schneidevorgang auf das für
den Einzelfall benötigte Maß abgetrennt. Er hat die Querschnittsform eines gleichschenkeligen
Trapezes mit den Parallelseiten a, b und den unter gleichen Schrägwinkeln verlaufenden
nichtparallelen Seiten c, c. Symmetrisch zur Mittellinie des Trapezquerschnittes
ist eine ebenfalls nach einem gleichscheneligen Trapez mit den Parallelseiten d,
e und den nichtparalleenSeiten
f, f gestaltete, gegenüber den äußeren
Konturen des Stranges 4, aber um 1800 verdrehte durchgehende Ausnehmung 5 eingeformt.
Beide Trapezflächen sind im geometrischen Sinne einander ähnlich, so daß die jeweils
voneinander abgekehrten nichtparallelen Seiten c, c und f, f parallel zueinander
ausgerichtet sind. Die in Fig. 1 oben gezeichnete kürzere Parallelseite b ist mit
einer auf den Bereich der längeren Parallelseite d der Ausnehmung 5 beschränkten
geringfügigen Auswölbung 14 ausgebildet.
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Zum Einbauen in ein Stützlager werden die auf die passende Länge zugeschnittenen
Federkörper 4 gemäß der perspektivischen Darstellung in Fig. 2 mit in die Ausnehmung
5 eingeschobenen Metallschienen 6, 7 versehen. Für die Funktion der Lagerung ist
die Einbaurichtung ohne Bedeutung; mit Rücksicht auf die günstigeren Befestigungsmöglichkeiten
empfiehlt sich die Anordnung mit nach oben gekehrter längerer Parallelseite a, weil
in diesem Falle die längere Parallelseite d der Ausnehmung 5 zum Aufnehmen einer
breiteren Schiene 6 im Fußbereich zur Verfügung steht. Die obere, schmalere Schiene
7 kann mittels einer durch den Gummi geführten nichtgezeichneten Schraube an dem
ebenfalls nichtgezeichneten aufgelagerten Bauteil befestigt werden. Die untere,
breitere Schiene 6 ist dagegen an beiden Stirnenden des Federkörpers 4 aus der Ausnehmung
5 herausgeführt und über Gummiunterlagen 16 mit der Stützfläche verbunden. Sie könnte
wahlweise stattdessen auch abgekröpft sein und unmittelbar auf der Stützfläche aufliegen.
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Aus dem Druckstauchungsdiagramm gemäß Fig. 3 geht der mit wachsender
Belastung rein lineare Verlauf der Druckverformung bis weit ür den für gängige Federkörpertypen
praktikablen Größenordnungsbereich von etwa 10 mm hervor.
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