DE4420595C2 - Axial vibration damper using leaf springs - Google Patents

Axial vibration damper using leaf springs

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    • F16F13/00Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Axialschwingungs­ dämpfer unter Verwendung von Blattfedern, der als Auflage für aufgelagerte Strukturen dient, wie z. B. große Maschinen, Klimaanlagen für Gebäude, Druckpressen, Brücken und sonstige Anwendungen.The present invention relates to an axial vibration damper using leaf springs as a support for superimposed structures, such as B. large machines, Air conditioning systems for buildings, printing presses, bridges and others Applications.

Herkömmliche billige Schwingungsdämpfer aus Gummi werden weit verbreitet als elastische Auflage benutzt. Doch beim Einsatz in einer Umgebung mit hohen Temperaturen und über längere Zeit ver­ liert er seine Elastizität, und dadurch verändern sich seine statischen und dynamischen Eigenschaften. Anders ausgedrückt, hier entsteht ein Haltbarkeitsproblem. Gummi hat eine klei­ nere Steifigkeit als Stahl. Daher ist der Schwingungsdämpfer aus Gummi für Anwendungen mit hoher Traglast nicht geeignet. Es wurde bereits eine hydraulische Auflage, und zwar ein Schwingungsdämpfer aus Gummi durch Einführung eines mit Öl gefüllten Raumes entwickelt, um höhere Dämpfungskräfte zu erhalten. Ferner hat die elastische Auflage aus Gummi nicht­ lineare dynamische Eigenschaften< weshalb die Kontrolle ihrer Steifigkeit und Dämpfungskräfte nicht einfach ist. Daher ist eine optimale Konstruktion des Systems schwierig.Conventional cheap rubber vibration dampers are widely used used as an elastic pad. But when used in one Environment with high temperatures and ver loses its elasticity, and this changes its static and dynamic properties. Expressed differently, a durability problem arises here. Rubber is small stiffness than steel. Hence the vibration damper made of rubber not suitable for applications with high load capacity. There was already a hydraulic support, namely a Vibration damper made of rubber by introducing one with oil filled space designed to achieve higher damping forces receive. Furthermore, the elastic pad made of rubber does not  linear dynamic properties <why control their stiffness and Damping forces is not easy. Therefore an optimal construction of the System difficult.

Ein Schwingungsdämpfer unter Verwendung von Blattfedern wurde während des II. Weltkriegs von Dr. Geislinger, einem Österreicher, zur Steuerung von Torsionsschwingungen erfunden. Der Torsionsschwingungsdämpfer unter Ver­ wendung von Blattfedern wird als Torionsschwingungsdämpfer und als Kupp­ lung bei Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt. Während 35 Jahren welt­ weiter Anwendung seit der Erfindung hat er seine Leistungsfähigkeit unter Beweis gestellt.A vibration damper using leaf springs was used during World War II by Dr. Geislinger, an Austrian, for controlling Torsional vibrations invented. The torsional vibration damper under Ver The use of leaf springs is used as a torsional vibration damper and as a clutch used in internal combustion engines. For 35 years worldwide continued use since the invention, it has its performance under Provided proof.

Die US-PS 16 41 217 offenbart einen Axialschwingungsdämpfer mit einer gewickelten, als aus geschichteten Blattfederteilen aufgebaute Spiralfeder in einem flüssigkeitsdichten Gehäuse mit einem ölgefüllten Flüssigkeitsraum oberhalb und unterhalb der Spiralfeder. Zur Beeinflussung der Dämpfimgsei­ genschaften sind die beiden Flüssigkeitsräume durch Umwegleitungen und Rückschlagventile in der äußeren Gehäusewand versehen.The US-PS 16 41 217 discloses an axial vibration damper with a wound as a spring made of layered leaf spring parts in a liquid-tight housing with an oil-filled liquid space above and below the coil spring. To influence the damping egg properties are the two liquid spaces through detours and Check valves in the outer housing wall.

Ein entsprechender Axialschwingungsdämpfer mit einer Spiralturmfeder ist auch durch die DE-OS 23 03 543 bekannt, wobei die Umgehungsleitungen zwischen dem oberen und unteren Flüssigkeitsraum durch Spalte zwischen den Windungen der Spiralturmfeder gebildet werden. Bei dieser Art von Axial­ schwingungsdämpfer treten nichtlineare Dämpfungsanteile auf, insbesondere wenn sich größere Verdrillungswinkel ergeben.A corresponding axial vibration damper with a spiral tower spring is also known from DE-OS 23 03 543, the bypass lines between the upper and lower fluid space through gaps between the windings of the spiral tower spring are formed. With this type of axial Vibration dampers occur non-linear damping components, in particular if there are larger twist angles.

Es ist Aufgabe des erfindungsgemäßen Axialschwingungsdämpfers, die er­ wähnten Nachteile des Schwingungsdämpfers aus Gummi zu überwinden und Maßnahmen zu schaffen, die eine lineare Dämpfungscharakteristik gewährlei­ sten. Der Axialschwingungsdämpfer soll eine hohe Tragfähigkeit haben und be­ züglich seiner Steifigkeit und Dämpfungskraft leicht einstellbar sein. Ferner soll die Dämpfungskraft größer als die des Gummityps sein und daher die Schwingungsübertragung effektiver dämpfen.It is the task of the axial vibration damper according to the invention, which he to overcome the disadvantages of the rubber vibration damper and To create measures that guarantee a linear damping characteristic most. The axial vibration damper should have a high load capacity and be be easily adjustable in terms of its rigidity and damping force. Further the damping force should be greater than that of the rubber type and therefore the Dampening vibration transmission more effectively.

Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by the measures of claim 1. Further Refinements are the subject of subclaims.

Der erfindungsgemäße Axialschwingungsdämpfer hat eine hohe Tragfähigkeit, leicht steuerbare Steifigkeit und Dämpfungskräfte sowie eine lange Lebensdauer. Daher kann der erfindungsgemäße Schwingungsdämpfer die axialen Schwingungen effektiver und auf lange Sicht wirtschaftlicher dämpfen als ein herkömmlicher Schwingungsdämpfer aus Gummi. The axial vibration damper according to the invention has high load capacity, easily controllable rigidity and Damping forces and a long service life. Therefore, the Vibration damper according to the invention the axial vibrations steam more effectively and in the long run more economically than a conventional vibration damper made of rubber.  

Der erfindungsgemäße Dämpfer erfordert keine unterstützenden Teile oder Systeme, wodurch eine Massenproduktion und Standardisierung möglich wer­ den. Da er klein ist, kann er von Hand in Strukturen oder Maschinen einge­ baut werden. Auch kann er in Umgebungen mit hohen Temperaturen einge­ setzt werden.The damper according to the invention does not require any supporting parts or Systems that enable mass production and standardization the. Since it is small, it can be manually inserted into structures or machines be built. It can also be used in high temperature environments be set.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:The invention is explained with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 einen radialen Teilschnitt durch den Innenbereich des erfindungsge­ mäßen Axialschwingungsdämpfers; Fig. 1 is a radial part section through the inner region of the erfindungsge MAESSEN Axialschwingungsdämpfers;

Fig. 2 einen axialen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Axialschwin­ gungsdämpfer; Fig. 2 is an axial section through the Axialschwin supply damper;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Blattfeder­ pakets. Fig. 3 shows another embodiment of a leaf spring package according to the invention.

Wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt wird, besteht der erfindungsgemäße Axialschwingungsdämpfer aus einem Blatt­ federpaket und mit Flüssigkeit gefüllten Innenräumen. Das äußere bewegliche Element wird elastisch von den Blattfedern ge­ tragen, die radial am inneren stationären Element befestigt sind. Die Tragkraft (Federkonstante) wird bestimmt durch Anzahl, Geometrie (d. h. Dicke, Breite und Länge) und Material der Blattfedern sowie durch die Anzahl der Blattfederpakete. Da deine elastische Tragkraft einstellbar ist, kann er an die Eigenresonanzfrequenz einer auf dem erfindungsgemäßen Schwingungsdämpfer gelagerten Maschine leicht angepaßt werden. Wenn die Eigenresonanzfrequenz der Maschine einstell­ bar ist, läßt sich die Stabilität der Maschine durch Weg­ regeln der Eigenresonanzfrequenz von der Anregungsfrequenz verbessern.As shown in FIGS. 1 to 3, the axial vibration damper according to the invention consists of a leaf spring assembly and liquid-filled interiors. The outer movable member is elastically supported by the leaf springs which are radially attached to the inner stationary member. The load capacity (spring constant) is determined by the number, geometry (ie thickness, width and length) and material of the leaf springs as well as by the number of leaf spring assemblies. Since your elastic load capacity is adjustable, it can easily be adapted to the natural resonance frequency of a machine mounted on the vibration damper according to the invention. If the natural resonance frequency of the machine is adjustable, the stability of the machine can be improved by controlling the natural resonance frequency of the excitation frequency.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, wird der innere Flüssigkeits­ raum (6) durch ein Blattfederpaket (1) in einen oberen und einen unteren Raum getrennt. Öl fließt durch Rillen (4), die an beiden Seiten des Blattfederpakets (1) liegen. Eine relative Bewegung zwischen dem äußeren beweglichen Element (2) und dem inneren stationären Element (3) bewirkt eine Veränderung des Volumens dem inneren Flüssigkeitsraums (6). Wenn sich das Volumen in einem der Flüssigkeitsräume verändert, tritt zwischen dem oberen und dem unteren Raum eine Druckdifferenz auf. Diese Druckdifferenz erzeugt einen Ölfluß und dadurch kann die Dämpfungskraft durch unterschiedliche Rillengröße (4) und Ölviskosität gesteuert werden.As shown in Fig. 2, the inner liquid space ( 6 ) is separated by a leaf spring assembly ( 1 ) into an upper and a lower space. Oil flows through grooves ( 4 ) on both sides of the leaf spring assembly ( 1 ). A relative movement between the outer movable element ( 2 ) and the inner stationary element ( 3 ) causes a change in the volume of the inner liquid space ( 6 ). When the volume changes in one of the liquid spaces, a pressure difference occurs between the upper and the lower space. This pressure difference creates an oil flow and the damping force can be controlled by different groove sizes ( 4 ) and oil viscosity.

Theoretische Analyseergebnisse zeigen, daß die Dämpfungskraft des erfindungsgemäßen Dämpfers höher ist, als die des Gummi­ typs, und daß seine dynamischen Eigenschaften lineare Merk­ male aufweisen. Daher kann eine optimale Systemkonstruktion auf einfachere Weise erreicht werden. Theoretical analysis results show that the damping force of the damper according to the invention is higher than that of the rubber typs, and that its dynamic properties are linear times. Therefore, an optimal system design can be achieved in a simpler way.  

In Fig. 3 ist ein Blattfederpaket 1 aus Tellerscheiben gezeigt, das mit seinem äußeren Rand in das äußere bewegliche Element mit seiner inneren Bohrung in das innere stationäre Element gemäß Fig. 2 einspannbar ist. Der Druckaus­ gleich zwischen den oberen und unteren ölgefüllten Flüssigkeitshohlräumen erfolgt über Bohrungen 4 im Blattfederpaket. FIG. 3 shows a leaf spring assembly 1 made of plate disks, which can be clamped with its outer edge into the outer movable element with its inner bore into the inner stationary element according to FIG. 2. The pressure equalization between the upper and lower oil-filled liquid cavities takes place via holes 4 in the leaf spring assembly.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Teile werden wie folgt benannt:The parts shown in Figures 1 to 3 are named as follows:

1 Blattfeder
2 äußeres bewegliches Element
3 inneres stationäres Element
4 Ölrille (Überströmungskanal)
5 Dichtungselement
6 innerer Flüssigkeitsraum
1 leaf spring
2 outer movable element
3 inner stationary element
4 oil groove (overflow channel)
5 sealing element
6 inner fluid space

Claims (6)

1. Axialschwingungsdämpfer, umfassend
ein inneres Element (3) sowie ein relativ dazu bewegbares äußeres Element (2),
mindestens einen ölgefüllten Flüssigkeitsraum (6), der in einem Innenraum des inneren Elements (3) längs dessen Umfang sich erstreckt und nach außen durch das äußere Element (2) begrenzt ist,
mindestens ein Blattfederpaket (1), das die Flüssigkeitskammer (6) in einen oberen und einen unteren Raum teilt, wobei das Blattfederpaket (1) mit seinem einen Ende an der Außenwand des inneren Elements und am anderen Ende an der Innenwand des äußeren Elements eingespannt ist, die Blattfedern in Radialebenen quer zur Richtung der eingeleiteten Schwingungen liegen und die Räume durch Ölrillen (4) miteinander verbunden sind.
1. Axial vibration damper, comprehensive
an inner element ( 3 ) and an outer element ( 2 ) movable relative thereto,
at least one oil-filled liquid space ( 6 ) which extends in an interior of the inner element ( 3 ) along its circumference and is delimited on the outside by the outer element ( 2 ),
at least one leaf spring assembly ( 1 ) which divides the liquid chamber ( 6 ) into an upper and a lower space, the leaf spring assembly ( 1 ) being clamped at one end to the outer wall of the inner element and at the other end to the inner wall of the outer element , the leaf springs lie in radial planes transverse to the direction of the vibrations introduced and the spaces are connected to one another by oil grooves ( 4 ).
2. Axialschwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke und Breite der einzelnen Blattfedern zueinander abgestuft sind.2. axial vibration damper according to claim 1, characterized, that the thickness and width of the individual leaf springs are graduated from each other. 3. Axialschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölrillen (4) im inneren stationären Element (3) vorgesehen sind.3. Axial vibration damper according to claim 1 or 2, characterized in that the oil grooves ( 4 ) are provided in the inner stationary element ( 3 ). 4. Axialschwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölrillen (4) in dem Blattfederpaket (1) vorgesehen sind.4. Axial vibration damper according to claim 1 or 2, characterized in that the oil grooves ( 4 ) in the leaf spring assembly ( 1 ) are provided. 5. Axialschwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Bewegungen des Axialschwingungsdämpfers einwir­ kenden Dämpfungskräfte durch Variation der Querschnittsfläche der Ölrillen (4) sowie der Viskosität des Öls reguliert werden. 5. Axial vibration damper according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the damping forces acting on the movements of the axial vibration damper are regulated by varying the cross-sectional area of the oil grooves ( 4 ) and the viscosity of the oil. 6. Axialschwingungsdämpfer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Blattfedern der Blattfederpakete (1) aus ringförmi­ gen Platten bestehen.6. Axial vibration damper according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the individual leaf springs of the leaf spring assemblies ( 1 ) consist of annular plates.
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