DE3819770A1 - Luftfederelement - Google Patents
LuftfederelementInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
- F16F13/04—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
- F16F13/06—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper
- F16F13/20—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper characterised by comprising also a pneumatic spring
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description
Die Erfindung betrifft ein Luftfederelement mit einer
Grundplatte, einem lastenaufnehmenden, relativ zur Grund
platte beweglichen Auflager und einem zwischen Grund
platte und Auflager angeordneten Federelement, das einen
von der Grundplatte, dem Auflager und einer elastomeren,
vorzugsweise verstärkten Wand umschlossenen Druckraum
aufweist, der luftdicht verschließbar und mit Überdruck
beaufschlagbar ist.
Ein Federelement dieser Art ist aus US-PS 38 36 134
bekannt. Es besteht im wesentlichen aus einem mit Stahl
ringen verstärkten Elastomerring, an dem ein Ventil
zur Be- und Entlüftung angebracht ist, einer mit diesem
Ring verbundenen Grundplatte und einer Auflagerplatte
zur Aufnahme des zu lagernden Objekts. Diese Auflager
platte ist mit dem erwähnten Elastomerring durch eine
membranähnliche Deckplatte verbunden.
Federelemente dieser Art dienen vorzugsweise der nieder
frequenten Lagerung von Vibratoren, Kompressoren, Moto
ren oder Maschinen, schnellaufenden Pressen, Förder
anlagen, Kältemaschinen, Klimageräten, Fallhämmern,
Geräten oder Instrumenten. Die gewünschte niedrige Eigen
frequenz des Feder-Masse-Systems von ca. 3 bis 6 Hz
wird durch die Aufnahme des statischen Lastteils von
dem inneren Luftdruck des Elements erreicht.
Federelemente dieser Art weisen jedoch einen wesentli
chen und prinzipiellen Nachteil auf. Die Elemente ar
beiten im Frequenzbereich oberhalb der Resonanzfrequenz
FE, um die Schwingungen des gelagerten Geräts vom Unter
grund zu entkoppeln.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Luftfederelement der eingangs genannten Art anzu
geben, das auch im Bereich der Resonanzfrequenz des
Feder-Masse-Systems eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Luftfederelement der ein
gangs genannten Art dadurch gelöst, daß zwischen Grund
platte und Auflager eine Dämpfungseinrichtung angeordnet
ist.
Beim Einwirken einer schwingenden Masse auf das System
wird eine dämpfende Kraft wirksam, deren Betrag durch
geeignete Wahl der Abstimmparameter in der Dämpfungs
einrichtung eingestellt wird. Damit wird die Schwingung
auch im Resonanzbereich des Federelements gedämpft und
somit der Einsatz des Federelements auch in diesem Be
reich möglich.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Dämpfungseinrich
tung im Innern des Druckraums angeordnet ist. Damit
wird das Federelement platzsparend ausgeführt und eine
Beschädigung der Dämpfungseinrichtung durch äußere Ein
flüsse weitgehend ausgeschlossen.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Dämp
fungseinrichtung ein viskoelastisches Dämpfungsfluid.
Viskoelastische Dämpfungsfluids sind in verschiedenen
Zähigkeiten verfügbar. Somit läßt sich die Dämpfungs
eigenschaft der Dämpfungseinrichtung durch die Wahl
eines geeigneten Dämpfungsfluids leicht vorherbestimmen.
Eine Dämpfung durch ein Fluid hat gegenüber der Dämpfung
durch mechanische Reibung den Vorteil, daß sie weniger
Verschleiß bewirkt.
In einer besonders bevorzugten Auführungsform weist
die Dämpfungseinrichtung mindestens ein Dämpfungselement
auf, das einen einseitig geschlossenen Zylinder, der
an einem der beiden Teile Grundplatte und Auflager be
festigt ist, einen Kolben, der an dem anderen der beiden
Teile Grundplatte und Auflager befestigt ist und der
in den Zylinder eintaucht, und eine Membran aus elasti
schem Material auf, die einerseits mit einem mit der
Grundplatte verbundenen Teil und andererseits mit einem
mit dem Auflager verbundenen Teil fest verbunden ist
und einen Raum dichtend umschließt, der sich in das
Innere des Zylinders erstreckt und der das Dämpfungsfluid
enthält, wobei der Kolben zumindest mit einem Teil seiner
Länge in den Raum ragt. Der Kolben befindet sich also
immer im Fluid. Die Dämpfung erfolgt in jeder Stellung
des Kolbens, d.h. bei jedem beliebigen erlaubten Abstand
zwischen Grundplatte und Auflager, und zwar im wesent
lichen durch die Schubspannungen des Fluids im Spalt
zwischen Kolben und Zylinder. Beim Ein- oder Ausfedern
des Kolbens wird Fluid verdrängt, das zwischen Kolben
und Zylinder hindurchfließen muß. Damit arbeitet das
Dämpfungselement in weiten Grenzen unabhähgig vom Druck,
der im Federelement herrscht. Die Dämpfung ist lediglich
von der Geschwindigkeit abhängig, mit der sich Grund
platte und Auflager aufeinander zu oder voneinander
weg bewegen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Ringspalt zwi
schen Kolben und Zylinder in jeder möglichen axialen
Lage des Kolbens drosselartig ausgebildet ist. Damit
läßt sich ein über den gesamten Bewegungsweg des Kolbens
konstantes oder vorherbestimmt variables Dämpfungsverhal
ten erzielen.
Es ist bevorzugt, wenn der Kolben ringartig ausgebildet
ist. Die dämpfende Kraft wird dann im wesentlichen nicht
durch die Verdrängungsarbeit des Kolbens, sondern durch
die im Ringspalt zwischen Kolbenaußenwand und Zylinder
innenwand hervorgerufene Schubspannung bestimmt.
Bevorzugterweise begrenzt der Kolben dabei einen zum
Innern des Zylinders hin offenen Hohlraum, wobei die
kolbenstirnseitige Begrenzungsfläche Öffnungen aufweist,
die dem Dämpfungsfluid bei Bewegung weniger Widerstand
entgegensetzen als der Ringspalt. Die stirnseitige Be
grenzungsfläche dient insbesondere zum Befestigen des
Kolbens an dem zugehörigen Teil Grundplatte oder Auf
lager. Dadurch, daß diese Begrenzungsfläche dem Dämp
fungsfluid sehr wenig Widerstand entgegensetzt, ist
die hier hervorgerufene Kraft bei der Berechnung der
Dämpfung praktisch zu vernachlässigen.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Membran
an der Außenwand des Zylinders an. Dies ist kostengün
stig bei der Fertigung, da die Montage relativ einfach
ist und nur wenig Membranmaterial verbraucht wird.
Vorteilhafterweise besteht das elastische Material der
Membran aus einem Elastomer oder einem gewebeverstärk
ten Elastomer. Elastomere und gewebeverstärkte Elasto
mere haben sich bei der Verwendung in Federn bewährt.
Damit wird die radiale und axiale Bewegung des Kolben
gewährleistet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Zylinder
an seiner Außenwand einen umlaufenden Vorsprung auf,
an dem die Membran mit dem Zylinder durch einen metalli
schen Ring verbunden ist. Durch die Ausnutzung der ela
stischen Eigenschaften der Membran wird die Druckdicht
heit des Dämpferelements erzielt.
Besonders günstig ist es, wenn der Kolben mit einem
Überzug aus elastormerem Material versehen ist. Dadurch
wird verhindert, daß bei Kontakt von Kolben und Zylinder
infolge zufälliger hoher Schwingungwege ein Schaden
an einem der beiden Teile entsteht.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn Membran und Kolbenüberzug
einstückig ausgebildet sind. Dies vereinfacht die Her
stellung und die Abdichtung der Membran zum Kolben.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der
Kolben aus einem elastomeren Material, insbesondere
Hartgummi, gebildet. Dies hat den Vorteil, daß eine
seitliche Auslenkung des Luftfederelements, d.h. eine
Verschiebung von Grundplatte und Auflager, das Dämpfungs
element nicht beschädigen, da sich das elastomere Mate
rial des Kolbens bei Auftreffen auf den Zylinder verfor
men kann, ohne daß Zylinder oder Kolben beschädigt wer
den.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Dämpfung
des Dämpfungselementes durch Erhöhung der Viskosität
des Dämpfungsfluids, Vergrößerung der Wirkfläche des
Kolbens und Verringerung der Fläche des zwischen Kolben
und Zylinder gebildeten Ringspalts vergrößert. Mit Wirk
fläche ist die Fläche am Kolbenumfang gemeint, die zu
sammen mit der Innenfläche des Zylinders den Ringspalt
bildet. Bestimmende Größen für die Wirkfläche des Kolbens
sind Umfang und diejenige Lähge des Kolbens, die sich
im Innern des Zylinders befindet. Je nach Bemessung
des Spalts, der Wirkfläche des Kolbens und der Visko
sität des Dämpfungsfluids ist eine unterschiedlich hohe
Kraft erforderlich, um das Fluid zu verdrähgen und durch
den Ringspalt zu treiben. Die unterschiedlich hohe Kraft
bewirkt eine unterschiedlich hohe Dämpfung.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die dämpfende Kraft
proportional dem Produkt aus Viskosität des Dämpfungs
fluids und der Wirkfläche des Kolbens geteilt durch
die Fläche des Ringspalts ist. Damit läßt sich die Dämp
fungskraft einfach berechnen, und das Dämpfungselement
kann ohne große Schwierigkeiten dimensioniert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist
die Dämpfungseinrichtung mindestens drei, vorzugsweise
vier, konzentrisch in etwa gleichmäßigen azimutalen
Abständen um die Mitte des Federelements angeordnete
Dämpfungselemente auf. Diese Anordnung verteilt die
Dämpfungskraft auf mehrere Elemente und verhindert ein
Verkanten des Auflagers gegenüber der Grundplatte auf
grund einer ungleichmäßigen Dämpfung.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Federele
ment einen im Auflager angeordneten, durch das Auflager
in den Druckraum ragenden Bolzen auf. Das Durchstoßen
des Auflagers ergibt einen langen Befestigungsweg für
den Bolzen. Das in den Druckraum ragende Bolzenende
schützt dabei die Dämpfungseinrichtung vor einer Bean
spruchung bei zu starker Einfederung. Der maximale Feder
weg wird begrenzt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn
der Bolzen zentrisch angeordnet ist. Damit wird bei
der Produktion eine Zentrierungsmöglichkeit auch auf
der Unterseite des Auflagers gegeben. Man benötigt nur
eine Federweg-Begrenzung, auch wenn mehrere Dämpfungs
elemente verwendet werden.
Vorteilhafterweise weist der Bolzen einen in den Druck
raum mündenden Kanal auf, durch den Luft in den Druck
raum einführbar ist. Damit wird ein zusätzliches Ventil
und die dazugehörige Ventilöffnung in der den Druckraum
umschließenden Wand eingespart. Eine zentrische Luftzu
führöffnung ist in der Regel leichter zugänglich als
ein seitlich angeordnetes Ventil, das beim Aufstellen
des Luftfederelements leicht unter der abgestützten
Maschine verschwinden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das
in den Druckraum ragende Ende des Bolzens in der Länge
verstellbar. Dadurch kann auf einfache Weise der maximale
Federweg des Luftfederelements verstellt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein
dem Bolzen auf der Grundplatte gegenüberliegendes Trag
lager mit einer der Negativform des Endes des Bolzens
entsprechenden Auflagefläche vorgesehen. Bei einem star
ken Einfedern des Traglagers trifft der Bolzen auf die
Auflagefläche. Da die Auflagefläche und das Bolzenende
passend zueinander ausgestaltet sind, entsteht ein
gleichmäßiger Flächendruck. Belastungsspitzen in der
Auflagefläche oder im Bolzen werden dadurch vermieden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das
Bolzenende kalottenartig ausgebildet. Da das Auffang
lager die entsprechende Negativform aufweist, ergibt
sich bei einem starken Einfedern des Traglagers eine
automatische Zentrierung des Traglagers gegenüber der
Grundplatte. Damit werden auch alle Dämpferelemente
wieder zentriert und in eine radiale Neutrallage ge
bracht. Dies hat den Vorteil, daß trotz einer möglichen
geringfügigen seitlichen Verschiebung die Funktion der
Dämpferelemente auf Dauer sichergestellt ist, da sie
von Zeit zu Zeit zentriert werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten
Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung
beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt eines Luftfederelements mit
einer Dämpfungseinrichtung und
Fig. 2 ein weiteres Dämpfungselement im Schnitt.
Das in Fig. 1 gezeigte Luftfederelement 1 weist eine
Grundplatte 4, ein Auflager 3 und eine Gummiwand 6 auf,
die durch Verstärkungen 24 in radialer Richtung verstärkt
ist. Die Gummiwand 6 ist sowohl mit der Grundplatte
4 als auch mit dem Auflager 3 luftdicht verbunden, so
daß zwischen Auflager 3 und Grundplatte 4 ein Druckraum
29 entsteht, der mit Luft gefüllt und unter Druck gesetzt
werden kann. In der Gummiwand 6 ist ein Ventil 25 vorge
sehen, das zur Luftzufuhr oder zur Druckkontrolle ver
wendet werden kann. Dieses Ventil kann auch entfallen.
Im Innern des Druckraums 29 ist eine Dämpfungseinrichtung
vorgesehen, die mehrere Dämpfungselemente 2 aufweist,
die konzentrisch mit etwa gleichen azimutalen Abständen
um den Mittelpunkt des Luftfederelements 1 angeordnet
sind. Ein solches Dämpfungselement ist in der Figur
im Querschnitt dargestellt.
Das Dämpfungselement 2 weist einen Zylinder 8 auf, der
mit Hilfe einer Schraube 12 an der Grundplatte befestigt
ist. Die Dichtheit des Druckraums 29 gegenüber dieser
Öffnung wird durch eine Dichtung 5 gewährleistet. Weiter
hin weist das Dämpfungselement 2 einen Kolben 7 auf,
der mit Hilfe einer Schraube 13 am Auflager befestigt
ist und in den Zylinder 8 hineinragt. Die Gummiwand
6 ist zur Mitte des Luftfederelements hin verlängert
und dient hier als Dichtung zwischen Kolben 7 und Auf
lager 4, mit deren Hilfe der Druckraum 29 gegen das
Loch für die Schraube 13 abgedichtet wird. Die durch
Anvulkanisieren fest mit dem Auflager 3 verbundene Gummi
schicht 6 stellt darüber hinaus eine weiche und akustisch
abkoppelnde Verbindung von Kolben 7 und Auflager 3 dar.
Dies ist für hochfrequente Schwingungen mit kleinen
Amplituden eine wichtige und bedeutende Maßnahme, da
die dämpfende Kraft der Gummiwand 6 mit zunehmender
Frequenz ansteigt und zu einer Versteifung des Gesamt
systems führt. Weiterhin weist das Dämpfungselement
2 eine Membran 10 auf, die mit einem mit der Grundplatte
fest verbunden Teil, hier dem Zylinder 8, und einem
mit dem Auflager fest verbundenen Teil, hier dem Kolben
7, fest verbunden ist. Die Membran 10 schließt einen
Raum ein, der sich in das Innere des Zylinders erstreckt.
In dem von der Membran 10 eingeschlossenen Raum befindet
sich ein Dämpfungsfluid 27, das die Zylinderinnenseite
und die Kolbenaußenseite benetzt.
Die Membran besteht aus Elastomer oder einem gewebever
stärkten Elastomer und gewährleistet die Bewegung von
Kolben 7 und Zylinder 8 zueinander, ohne daß das Dämp
fungsfluid 27 aus dem von der Membran 10 umschlossenen
Raum austreten kann. Der Zylinder 8 weist einen umlau
fenden Vorsprung 11 auf, an dem die Membran 10 mit Hilfe
eines Bördelrings 11 befestigt ist. Dabei werden die
elastischen Eigenschaften der Membran 10 ausgenutzt,
um das Dämpfungselement 2 zum Druckraum 29 hin druckdicht
zu machen.
Zur Befüllung des Dämpfungselements sind zwei Bohrungen
28 vorgesehen, die durch Schrauben 14 verschlossen wer
den.
Der Kolben 7 ist mit einem Überzug 30 aus Elastomer
überzogen, so daß bei einem möglichen Kontakt von Kolben
7 und Zylinder 8 kein bleibender Schaden an einem der
beiden Teile entsteht. Der Überzug 30 und die Membran
10 können als ein Teil ausgebildet sein. Dies vereinfacht
die Montage, weil der Kolben 7 nur in die Membran 10
mit Überzug 30 gesteckt werden muß, um danach am Auflager
3 befestigt zu werden.
Zwischen Zylinder und Kolben 7 bildet sich ein Ringspalt
9, der praktisch über die gesamte Bewegungslänge des
Kolbens hin kontant bleibt. Der Ringspalt hat eine Breite
in der Größenordnung von 1 bis 3 mm und eine Länge von
ca. 130 bis 200 mm und erstreckt sich über einen Kolben
umfang von ca. 157 mm. Die Wirkfläche des Kolbens hat
eine Größenordnung von 2000 bis 3000 mm2. Das Fluid
hat eine dynamische Viskosität in der Größenordnung
von ca. 1 bis 10 Ns/m2.
Das Luftfederelement 1 weist darüber hinaus einen Bolzen
16 auf, der in der Mitte 26 angeordnet ist. Der Bolzen
16 dient zur Verbindung des Luftfederelements 1 mit
dem zu lagernden Objekt. Der Bolzen 16 ist in einer
im Auflager 3 befindlichen durchgehenden Bohrung mit
Gewinde 17 eingeschraubt. Er ragt mit seinem unteren
Ende 21 in den Druckraum 29. Die Dichtheit des Druckraums
29 gegenüber dieser Öffnung wird durch einen O-Ring
19 sichergestellt. Durch Hinein- und Herausschrauben
des Bolzens 16 in das oder aus dem Auflager 3 läßt sich
das in den Druckraum 29 ragende Ende 21 des Bolzens
in seiner Länge verstellen.
Der Bolzen 16 weist einen Kanal 18 auf, der in den Druck
raum 29 mündet. Über diesen Kanal 18 ist eine Zufuhr
von Luft für das Luftfederelement 1 möglich.
Gegenüber dem Bolzen ist auf der Grundplatte 4 ein Trag
lager 20 angeordnet, auf das das Ende 21 des Bolzens
16 bei starkem Einfedern des Auflagers 3 auftrifft.
Die Berührungsfläche 22 des Traglagers 20 ist wie die
Negativform des Bolzenendes 21 ausgebildet. Im vorliegen
den Beispiel ist das Bolzenende 21 kalottenartig ausge
bildet. Entsprechend hat die Auflagefläche 22 des Trag
lagers eine der Kalotte entsprechende schalenartige
Ausbildung.
Durch Hinein- oder Herausdrehen des Bolzens aus dem
Auflager 3 läßt sich der maximale Federweg s des Luft
federelements einstellen. Bei einer Bewegung des Auf
lagers 3 in Richtung der Mittelachse 26 des Luftfeder
elements 1 auf die Grundplatte 4 zu verdrängt der Kolben
7 mit seiner wirksamem Querschnittsfläche A im Zylinder
8 das Dämpfungsfluid 27, das durch den Ringspalt 9 zwi
schen Zylinder 8 und Kolben 7 entweichen und die Mem
bran 10 ausdehnen muß. Die Dämpfungskraft setzt sich
also aus zwei Komponenten zusammen, nämlich einmal der
Kraft, die benötigt wird, um den Widerstand der durch
den Ringspalt 9 gebildeten Drossel zu überwinden und
die Kraft zum Aufdehnen der Membran 10. Die erste Kraft
ist dabei in der Regel wesentlich größer. Beim Ausfedern
des Luftfederelements 1, d.h. bei Bewegung des Auflagers
3 von der Grundplatte 4 weg, verdrähgt der Kolben 7
aus dem von der Membran umschlossenen Raum das Druckfluid
27 in die Zylinderkammer, wobei das Druckfluid 27 wie
derum, aber in umgekehrter Richtung, durch den Zwischen
zylinder 8 und Kolben 7 gebildeten Ringspalt 9 fließen
muß. Der Strömungswiderstand bestimmt die dämpfende
Kraft, die im wesentlich durch die durch die relative
Bewegung von Kolben 7, Zylinder 8 und Dämpfungsfluid
27 im Spalt 9 hervorgerufenen Schubspannungen bestimmt
wird.
Damit ist die Wirksamkeit das Dämpfers wegen der ge
schlossenen Ausführung weitgehend unabhängig von dem
im Druckraum 29 des Luftfederelements 1 herrschenden
Luftdruck.
Bei bewußtem oder unkontrolliertem Luftabfall oder bei
einer starken Einfederung des Auflagers 3 stützt sich
das gelagerte Objekt über den Befestigungsbolzen 18
auf dem Traglager 20 ab, wobei durch die kalottenartige
Ausbildung des Bolzenendes 21 und die entsprechende
negative Ausformung der Berührungsfläche 22 des Trag
lagers 20 eine Zentrierung des Auflagers 3 gegenüber
der Bodenplatte 4 erfolgt. Dadurch werden geringfügige
seitliche Verschiebungen von Auflager 3 und Grundplatte
4 und damit von Zylinder 8 und Kolben 7 korrigiert.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Dämp
fungselements 102. Alle der Ausführungsform von Fig. 1
entsprechenden Teile sind mit um 100 erhöhten Bezugs
zeichen versehen. Ein Kolben 131 ist ringartig ausgebil
det und begrenzt einen Hohlraum 132, der zum Innern
des Zylinders 108 hin offen ist. An der dem Zylinder
abgewandten Stirnseite des Kolbens 131 sind Öffnungen
133 vorgesehen. Der Hohlraum 132 des Kolbens steht mit
dem Dämpfungsfluid 127 in der Membran über den Ringspalt
109 und die Öffnungen 133 in Verbindung. Die Öffnungen
133 setzen dem Dämpfungsfluid 127 bei einer Bewegung
des Kolbens 131 weniger Widerstand entgegen als der
Ringspalt 109. Die Dämpfung des Dämpfungselements 102
wird daher nahezu ausschließlich durch die im Ringspalt
109 hervorgerufene Schubspannung bewirkt. Die Schubspan
nung hängt neben der Geschwindigkeit des Kolbens 131
von der Wirkfläche des Kolbens, d.h. derjenigen Um
fangsfläche des Kolbens, die den Ringspalt 109 bildet,
der Breite des Ringspalts 109, d.h. dem Abstand zwischen
Zylinderinnenseite und Kolbenaußenseite, und der Viskosi
tät des Dämpfungsfluids ab.
Die Membran 110 ist gegenüber der Schraube 113 abgedich
tet und an der Schicht 106 befestigt. Die Dichtungs
und Befestigungsmittel sind jedoch der Übersicht wegen
nicht gezeichnet.
Zur Füllung des Dämpfungselements 102 sind zwei Bohrun
gen 128 vorgesehen. Insbesondere bei hoch viskosen Dämp
fungsfluids dient die eine der beiden Bohrungen zum
Befüllen und die andere zum Entlüften. Dazu wird das
Dämpfungselement 102 beim Befüllen so positioniert,
daß sich die eine der beiden Bohrungen 128 nahezu am
oberen Ende des Innenraums befindet. Das durch die ande
re der beiden Bohrugnen 128 eintretende Dämpfungsfluid
verdrängt dann die im Dämpfungselement 102 befindliche
Luft durch die andere Bohrung. Sobald Dämpfungsfluid
durch die Entlüftungsbohrung austritt, wird diese durch
eine Schraube 114 verschlossen. Nach Verschließen der
anderen Bohrung, ebenfalls durch eine Schraube 114,
ist das Innere des Dämpfungselements 102 nahezu vollstän
dig mit Dämpfungsfluid 127 gefüllt.
Claims (23)
1. Luftfederelement mit einer Grundplatte, einem lasten
aufnehmenden, relativ zur Grundplatte beweglichen
Auflager und einem zwischen Grundplatte und Auflager
angeordneten Federelement, das einen von der Grund
platte, dem Auflager und einer elastomeren, vorzugs
weise verstärkten Wand umschlossenen Druckraum auf
weist, der luftdicht verschließbar und mit Überdruck
beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwi
schen Grundplatte (4) und Auflager (3, 103) eine
Dämpfungseinrichtung angeordnet ist.
2. Luftfederelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Dämpfungseinrichtung im Innern des Druck
raums (29, 129) angeordnet ist.
3. Luftfederelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung ein
viskoelastisches Dämpfungsfluid (27, 127) enthält.
4. Luftfederelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung
mindestens ein Dämpfungselement (2, 102) aufweist,
das einen einseitig geschlossenen Zylinder (8, 108),
der an einem der beiden Teile Grundplatte (4) und
Auflager (3, 103) befestigt ist, einen Kolben (7,
131), der an dem anderen der beiden Teile Grundplatte
(4) und Auflager (3, 103) befestigt ist und der in
den Zylinder (8, 108) eintaucht, und eine Membran
(10, 110) aus elastischem Material aufweist, die
einerseits mit einem mit der Grundplatte (4) verbunde
nen Teil und andererseits mit einem mit dem Aufla
ger (3, 103) verbundenen Teil verbunden ist und einen
Raum dichtend umschließt, der sich in das Innere
des Zylinders (8, 108) erstreckt und der das Dämp
fungsfluid (27, 127) enthält, wobei der Kolben (7,
131) zumindest mit einem Teil seiner Länge in den
Raum ragt.
5. Luftfederelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß zwischen Kolben (7) und Zylinder (8) ein
Ringspalt (9) gebildet ist, der in jeder möglichen
axialen Lage des Kolbens (7) drosselartig ausgebildet
ist.
6. Luftfederelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß der Kolben (131) ringartig ausgebildet ist.
7. Luftfederelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß der Kolben (131) einen zum Innern des Zylin
ders (108) hin offenen Hohlraum (132) begrenzt, wobei
die kolbenstirnseitige Begrenzungsfläche Öffnungen
(133) aufweist, die dem Dämpfungsfluid (127) bei
Bewegung weniger Widerstand entgegensetzen als der
Ringspalt (109).
8. Luftfederelement nach einem der Ansprüche 5 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (9,
109) in jeder axialen Lage des Kolbens (7, 131)
konstant ist.
9. Luftfederelement nach einem der Ansprüche 4 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (10,
110) an der Außenwand des Zylinders (8, 108) anliegt.
10. Luftfederelement nach einem der Ansprüche 4 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Mate
rial der Membran (10, 110) aus einem Elastomer oder
einem gewebeverstärkten Elastomer gebildet ist.
11. Luftfederelement nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Zylinder (8, 108) an seiner Außen
wand einen umlaufenden Vorsprung (23, 123) aufweist,
an dem die Membran (10, 110) mit dem Zylinder (8,
108) durch einen federnden, insbesondere metal
lischen, Ring (11, 111) verbunden ist.
12. Luftfederelement nach einem der Ansprüche 4 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (7) mit
einem Überzug (30) aus elastomerem Material versehen
ist.
13. Luftfederelement nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß Membran (10) und Überzug (30) ein
stückig ausgebildet sind.
14. Luftfederelement nach einem der Ansprüche 4 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (131)
aus einem elastomeren Material, insbesondere Hart
gummi, gebildet ist.
15. Luftfederelement nach einem der Ansprüche 4 bis
14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfung des
Dämpfungselements (2, 102) durch Erhöhung der Vis
kosität des Dämpfungsfluids (27, 127), Vergrößerung
der Wirkfläche (A) des Kolbens (7, 131) und Verrin
gerung des Ringspalts (9, 109) vergrößerbar ist.
16. Luftfederelement nach einem der Anspüche 4 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die dämpfende Kraft
des Dämpfungselements (2, 102) proportional dem
Produkt aus Viskosität des Dämpfungsfluids (27,
127) und der Wirkfläche (A) des Kolbens (7, 131)
geteilt durch die Fläche des Ringsspalts (9, 109)
ist.
17. Luftfederelement nach einem der Ansprüche 4 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsein
richtung mindestens drei, vorzugsweise vier, konzen
trisch in etwa gleichmäßigem azimutalen Abstand
um die Mitte des Luftfederelements (1) angeordnete
Dämpfungselemente (2, 102) aufweist.
18. Luftfederelement nach einem der Ansprüche 1 bis
17, gekennzeichnet durch mindestens einen im Auflager
(3) angeordneten, durch das Auflager in den Druckraum
(29) ragenden Bolzen (16).
19. Luftfederelement nach Anspruch 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Bolzen (16) zentrisch angeordnet
ist.
20. Luftfederelement nach Anspruch 18 oder 19, dadurch
gekennzeichnet, daß der Bolzen (16) einen in den
Druckraum (29) mündenden Kanal (18) aufweist, durch
den Luft in den Druckraum (29) einführbar ist.
21. Luftfederelement nach einem der Ansprüche 18 bis
20, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Druckraum
(29) ragende Ende (21) des Bolzens (16) in seiner
Länge verstellbar ist.
22. Luftfederelement nach einem der Ansprüche 18 bis
21, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Bolzen (16)
auf der Grundplatte (14) gegenüberliegendes Traglager
(20) mit einer der Negativform des Endes (21) des
Bolzens (16) entsprechenden Auflagefläche (22) vor
gesehen ist.
23. Luftfederelement nach Anspruch 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Bolzenende (21) kalottenartig
ausgebildet ist.
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DE19883819770 DE3819770A1 (de) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | Luftfederelement |
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