DE69002153T2

DE69002153T2 - Motorlager.

Info

Publication number: DE69002153T2
Application number: DE90121484T
Authority: DE
Inventors: Mario Cerruti; Giovanni Vanessi
Original assignee: Pirelli Sistemi Antivibranti SpA
Current assignee: Pirelli Sistemi Antivibranti SpA
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1990-11-09
Publication date: 1994-02-17
Anticipated expiration: 2010-11-10
Also published as: US5156380A; DE69002153D1; IT1237779B; JPH03223541A; ES2047231T3; JP3035334B2; EP0428949B1; EP0428949A1; IT8922448A1; IT8922448A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschinenhalterung, die an einem Rahmen eines Motorfahrzeugs angebracht ist, und in größerem Detail eine Maschinenhalterung, die Schwingungen niedriger Frequenz und großer Amplitude dämpfen kann und den Rahmen von Schwingungen hoher Frequenz und kleiner Amplitude isolieren kann.
Es ist bekannt, daß eine Maschinenhalterung oder Motorhalterung aus einer Umhüllung, einer elastomeren Membran kegelstumpfförmiger Gestalt, einem Zapfen sowie Eingriffsteilen bestehen kann, welche die Umhüllung mit dem Motorfahrzeugrahmen verbinden.
Die Membran ist an ihren Enden den Seitenwänden der Umhüllung und in der Mitte dem Zapfen zugeordnet, der dazu bestimmt ist, das Gewicht der Maschine abzustützen.
Während das Fahrzeug fährt, wird, wenn Schwingungen niedriger Frequenz und großer Amplitude, d.h. zwischen 5 und 10 Hz bzw. 2 und 4 mm, vorhanden sind, beispielsweise als Folge von Stößen als Ergebnis von Straßenunebenheiten, die elastomere Membran einer zunehmenden Verformung unterworfen als Folge der Aufzehrung von Energie, die beim Dämpfen der Schwingungen absorbiert worden ist.
Unglücklicherweise verhalten sich bei Vorhandensein hoher Frequenz zwischen 100 und 200 Hz und kleiner Amplitude zwischen 50 und 200 um Schwingungen der elastomeren Membran mehr oder weniger wie eine Feder, deren Steifigkeitskonstante sich mit steigender Frequenz erhöht, so daß praktisch die empfangenen Schwingungen in größerem Ausmaß auf den Rahmen übertragen werden.
Daher isoliert die bekannte Halterung den Rahmen nicht von Schwingungen hoher Frequenz und kleiner Amplitude. Der vorgenannte Nachteil kann gelöst werden, wenn Zuflucht genommen wird zu weiteren bekannten Vorrichtungen, in denen besondere Mittel vorgesehen sind, die so gestaltet sind, daß die Werte der Schwingungen hoher Frequenz und kleiner Amplitude, die auf den Rahmen übertragen werden, verringert werden.
Die bekannten Lösungen basieren auf dem Prinzip des hydraulischen Dämpfens von Schwingungen niedriger Frequenz und großer Amplitude und des Absorbierens von Schwingungen hoher Frequenz und kleiner Amplitude durch die Verschiebungen von elastomeren Membranen.
Praktisch verhindern diese Membranen geringer Dicke, die durch Schwingungen hoher Frequenz und kleiner Amplitude in entgegengesetzten Richtungen relativ zu der Achse der Vorrichtung bewegt werden, während ihrer Bewegung, daß Reaktionen hoher Frequenz auf den Rahmen übertragen werden, bzw. sie schwächen deren Übertragung in großem Ausmaß.
Als Beispiel verweisen wir hier lediglich darauf, daß eine solche Vorrichtung in der GB-A-2 041 488 offenbart ist, welche den Stand der Technik zeigt, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist. Jedoch umfaßt die frühere Lösung den Nachteil, daß Zuflucht genommen ist zu einer besonderen Schließeinrichtung und zu Modalitäten, um ein vollkommenes Abdichten der Flüssigkeit in der Vorrichtung zu gewährleisten.
Das Problem, welches die Anmelderin während ihrer Untersuchungen zu lösen wünschte, bestand darin, wie eine Maschinenhalterung erhalten werden könnte, die in der Lage ist, in gleichmäßiger Weise die Schwingungen hoher Frequenz und kleiner Amplitude in einem vorbestimmten Bereich zu beseitigen oder wenigstens im wesentlichen zu dämpfen durch Rückkehr zu der Verwendung von elastomeren Materialien und Vermeidung der Verwendung von Dämpfungsmitteln in einer Flüssigkeit.
Die Lösung für dieses Problem muß weiterhin die Integrität der elastomeren Materialien gewährleisten, so daß die unterschiedlichen Beanspruchungen, die auf diese wirken, nicht zu Brüchen irgendeiner Art führen, beispielsweise als Ergebnis von Rissen als Folge von Zugkräften oder durch hochfrequente Beanspruchungen irgendeiner anderen Art, die dazu tendieren könnten, Ermüdungsentspannungsgefahren in die elastomeren Materialien zu induzieren.
Die vorliegende Erfindung bezweckt daher, eine Maschinenhalterung zu schaffen, die frei von allen den vorgenannten Nachteilen ist.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Federhalterung, um eine Maschine an einem Rahmen aufzuhängen, wobei die Halterung den Rahmen von vorbestimmten Vibrationen hoher Frequenz und kleiner Amplitude isolieren kann sowie einen Mantel, eine Abdeckung für den Mantel in Form einer elastomeren Membran, einen Zapfen und Eingriffsteile aufweist, welche den Mantel mit dem Rahmen verbinden, wobei die Membran an ihren Enden den Seitenwänden des Mantels zugeordnet ist und der Zapfen dazu gestaltet ist, das Gewicht der Maschine aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung ein Schwingsystem aufweist, welches aus zwei Massen und drei (zweiten, dritten, vierten) elastomeren Körpern besteht, die eine Starrheiten haben, wobei die erste Masse dem Zapfen zugeordnet ist über die Zwischenanordnung des zweiten elastomeren Körpers, die zweite Masse dem Mantel zugeordnet ist über die Zwischenanordnung des vierten elastomeren Körpers und die beiden Massen einander zugeordnet sind über die Zwischenanordnung des dritten elastomeren Körpers, die Membran und das System, wenn Vibrationen hoher Frequenz und kleiner Amplitude auftreten, eine dynamische Starrheit ergibt, die in Funktion der Frequenz durch zwei Spitzen und ein dazwischenliegendes Tal definiert ist, wobei die Höhe einer der Spitzen kleiner ist als diejenige der anderen, und die beiden Spitzen zwei Resonanzfrequenzen entsprechen, die einen Bereich definieren, innerhalb von welchem die hohen Frequenzen der vorbestimmten Vibrationen, die relativ zu dem Rahmen zu isolieren sind, liegen, und die Werte der Starrheiten und der Dämpfungskoeffizienten und das Verhältnis zwischen der Starrheit und der statischen Starrheit derart sind, daß die Höhe der kleineren Spitze niedriger ist als der Wert der statischen Starrheit.
Die vorliegende Erfindung wird am besten verstanden aus der nachfolgenden Detailbeschreibung, die anhand eines nicht beschränkenden Beispiels erfolgt unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung, in welcher:
- Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Maschinenhalterung gemäß der Erfindung zeigt;
- Figuren 2 und 3 qualitativ die Diagramme der dynamischen Starrheiten oder Steifheiten in Abhängigkeit von den Schwingungsfrequenzen für die Halterung gemäß Fig. 1 bzw. eine bekannte Halterung zeigen.
In Fig. 1 ist eine Halterung zum Aufhängen einer Maschine 2 an einem Kraftfahrzeugrahmen mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet.
Bei einer möglichen Anwendung stützt die Halterung eine Maschine ab, die ein Gewicht von 80 kg hat.
Die Halterung 1 weist eine starre Umhüllung 3, eine Abdeckung 4 für die Umhüllung, die durch eine elastomere Membran kegelstumpfförmiger Gestalt verkörpert ist, einen Zapfen 5 und Eingriffsteile auf, welche die Umhüllung mit dem Rahmen verbinden, wobei diese teilweise in der Figur durch Löcher 6 dargestellt sind, die zweckentsprechende Sicherungsbolzen aufnehmen können, um die Halterung an dem Rahmen zu befestigen.
Die Membran ist an ihren Enden 7 und 8 mit den Seitenwänden der Umhüllung bzw. dem Zapfen 5 verbunden.
Die Halterung 1 weist weiterhin ein Schwingsystem auf, welches aus zwei, einer ersten bzw. einer zweiten, Massen M1, M2 und drei elastomeren Körpern 9,10,11 besteht, die als zweiter, dritter bzw. vierter Körper bezeichnet sind.
Das Verhältnis zwischen der ersten und der zweiten Masse liegt zwischen 0,2 und 1,1.
Vorzugsweise bestehen die beiden Massen aus zwei Ringen, insbesondere aus zwei identisch gestalteten zylindrischen Elementen, die in zwei parallelen Ebenen in konzentrischer Relation zu dem Zapfen liegen.
Jede der beiden Massen M1,M2 kann aus einer Vielzahl von starren Materialien gebildet sein, die ausgewählt sind u.a. aus Blei, vorzugsweise mit einem Gesamtgewicht von kleiner als oder gleich 2 kg.
Der zweite und der vierte elastomere Körper haben eine Starrheit K2 bzw. K4, und das Verhältnis zwischen den Starrheiten oder Steifheiten des zweiten und des vierten Körpers liegt zwischen 1,2 und 0,6.
Bei dem hier beschriebenen Beispiel sind die Starrheiten K2 und K4 identisch.
Zusätzlich sind die Starrheiten des zweiten und des vierten elastomeren Körpers kleiner bzw. niedriger als die Starrheit K3 des dritten e1astomeren Körpers. Vorzugsweise liegt das Verhältnis zwischen K3 und K2 bzw. K3 und K4 in dem Bereich von 2 bis 4.
Die Membran und die drei elastomeren Körper können aus dem gleichen Material gebildet sein, beispielsweise aus natürlichem Kautschuk mit einer Härte zwischen 35 und 55 IRH.
Bei gleicher Größe entspricht offensichtlich größere Härte, wie beispielsweise zwischen 45 und 55 IRH, üblicherweise einer größeren Starrheit, und kleinere Härte, wie beispielsweise zwischen 35 und 45 IRH, entspricht einer geringeren Starrheit der elastomeren Körper für den Zweck der Erfindung.
Zusätzlich besteht ein grundlegendes Merkmal der Erfindung darin, daß in den elastomeren Körpern der Dämpfungskoeffizient einen Wert hat, der zur Erzielung der gewünschten Ergebnisse vorzugsweise ausgewählt ist in dem Bereich von 0,2 und 0,5 N s/mm (0,02 und 0,05 daN s/mm). Der Dämpfungskoeffizient wird durch ein Gerät bestimmt, welches den Praktikern als Vibrograph bekannt ist.
Insbesondere sind der zweite und der vierte elastomere Körper von kegelstumpfförmiger Gestalt, und der dritte elastomere Körper ist von zylindrischer Gestalt, wobei diese Gestalt zu der Starrheit des Körpers beiträgt.
Wie in Fig. 1 dargestellt, verbindet der zweite elastomere Körper die erste Masse M1 mit dem Zapfen 5, und der vierte elastomere Körper verbindet die zweite Masse M2 mit den Seitenwänden der Umhüllung. Die Seitenwände, d.h. die äußere Wand in der ersten Masse M1 und die innere Wand in der zweiten Masse M2, befinden sich von dem Zapfen bzw. den Wänden der Umhüllung in einem solchen Abstand, daß sie sich wie schwebende oder schwimmende Massen verhalten.
Die gegenüberliegenden Basen der beiden Massen M1 und M2 sind durch den dritten elastomeren Körper miteinander verbunden derart, daß die Bildung eines Abzweigs vervollständigt ist, der aus zwei Massen besteht, die durch drei Starrheiten miteinander verbunden sind, und der parallel zu einem anderen Zweig angeordnet ist, der die Membran 4 umfaßt, deren Enden zwischen dem Zapfen und der Umhüllung liegen.
Bei der beschriebenen Anwendung sind die Verbindungen zwischen den elastomeren Materialien und den starren Teilen von derjenigen Art, die gewöhnlich zwischen Gummi bzw. Kautschuk und Metall verwendet wird.
Vorzugsweise sind die Starrheiten des ersten und des zweiten Zweigs so ausgewählt, daß die statische Belastung in gleiche Teile unterteilt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat es sich für den Zweck, die Ansprechreaktionen auf Schwingungen zwischen 120 und 200 Hz zu verringern, als zweckmäßig gezeigt, die nachstehenden Verhältnisse zwischen den verschiedenen Starrheiten und der statischen Gesamtstarrheit Kst anzuwenden:
(a) K1/Kst = 0,45 - 0,55;
(b) K2/Kst = 0,9 - 1,5;
(c) K2 = K4;
(d) K3/Kst = 2 - 5.
Es ist erwünscht, hier darauf hinzuweisen, daß die statische Gesamtstarrheit das Verhältnis zwischen der an den Zapfen 5 im Ruhezustand angelegten Last und der Abwärtsverschiebung ist, die der Zapfen ausführt unter der Wirkung der elastischen Verformungen der elastomeren Teile der Halterung.
Die statische Starrheit der beiden parallelen Zweige der Halterung 1 ist durch den nachstehenden Ausdruck gegeben:
Bei einer möglichen Ausführungsform ist die Halterung 1 durch die nachstehenden Starrheitswerte charakterisiert:
(e) K2 = K4;
(f) K3 = 3K2;
(g) Kst = K1+3/7xK2.
Immer noch in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die verschiedenen Starrheiten und die Massen die nachstehend angegebenen numerischen Werte:
(h) Kl = 60 N/mm ( 6 daN/mm), worin N = Newton;
(i) K2 = 140 N/mm (14 daN/mm);
(l) K3 = 530 N/mm (53 daN/mm);
(m) K4 = 140 N/mm (14 daN/mm);
M1 = M2.
Die beiden Massen haben eine Gewichtsdichte im Bereich von 11 bis 12 kg/dm³, und sie sind beispielsweise aus Blei gebildet und das entsprechende Gewicht jeder Masse beträgt 0,97 kg.
Die zu dem Beispiel, welches in Fig. 2 dargestellt ist, gehörenden Teile sind durch die nachstehend angegebenen Werte charakterisiert:
Die Membran hat einen Abstand von 15 mm zwischen den gegenüberliegenden Flächen, einen Winkel "a" von 20 (Grad), und die Länge der Oberflächen, die an einer Seite des Zapfens angeordnet sind, beträgt 25 mm. Der Zapfen hat eine Verbindungsfläche zu der kegelstumpfförmigen Membran, deren Durchmesser 28,5 mm im oberen Teil und 19 mm im unteren Teil beträgt.
Der zweite elastomere Körper 9 ist innen mit dem Zapfen 5 und außen mit diametral gegenüberliegenden Punkten der Masse M1 verbunden. Der Durchmesser dieser Punkte beträgt 41 mm in der oberen Position und 34 mm in der unteren Position.
Die Höhe des zweiten Körpers 9 entlang seiner Achse beträgt 36 mm. In dem dritten elastomeren Körper 10 beträgt die Höhe 7 mm und der Außendurchmeser 50 mm.
Der vierte elastomere Körper 11 steht im Eingriff mit den gegenüberliegenden Seitenwänden der Umhüllung, die in einem Abstand von 90 mm voneinander liegen, und er ist innen an der Masse M2 entlang gegenüberliegenden Punkten befestigt, die durch Durchmesser im Bereich von 74 bis 80 mm charakterisiert sind.
Die Dicke des vierten Körpers 11, gemessen parallel zur Achse, beträgt 9 mm.
Die konischen Flächen sind zu den Achsen geneigt, wie es in der Figur dargestellt ist.
Die Arbeitsweise der Halterung ist wie folgt:
Wenn Schwingungen großer Amplitude zwischen 2 und 4 mm und niedriger Frequenz zwischen 5 und 10 Hz vorhanden sind, werden die Membran und die drei elastomeren Körper 9,10,11 einer zunehmenden Verformung unterworfen, während sie einen Teil der Schwingungen aufnehmen in Abhängigkeit von der Energieaufzehrung, die durch die Dämpfungseigenschaften der verwendeten Materialien hervorgerufen wird.
Wenn Schwingungen kleiner Amplitude zwischen 50 und 10 um und hoher Frequenz zwischen 100 und 200 Hz vorhanden sind, ist das Ansprechen der Halterung 1 auf diese Schwingungen bestimmt durch die Summe der Reaktionen, die sich aus der Verformung der Membran und des parallelen Zweiges, bestehend aus den Massen M1 und M2 und aus den drei elastomeren Körpern 9,10,11, ergibt.
Der Zweig parallel zu der Membran verhält sich in Übereinstimmung mit den Schwingungsprinzipien in Verbindung mit zwei Massen, die zwischen zwei Federn aufgehängt und durch eine Feder miteinander verbunden sind.
Das obige Prinzip ist beispielsweise in dem Buch "Mechanical Vibrations" von J.P. Den Hartog, 4. Aufl., 1956, beschrieben.
Gemäß diesem Prinzip ergibt sich bei Vorhandensein zweier Resonanzfrequenzen, die in gewisser Weise von den Starrheiten proportional und von den Massen umgekehrt proportional abhängen, daß das System mit zwei Spitzen von maximalen Werten reagiert, die ein Tal bestimmen. In diesem Text hat das Tal immer eine begrenzte Breite, da es praktisch begrenzt ist an der Kreuzung der benachbarten Seiten der beiden Spitzen, und daher ist es für den Zweck der vorliegenden Erfindung nutzlos.
Im Diagramm der Fig. 2 ist die Summe der Reaktionen der beiden parallelen Zweige dargestellt in Abhängigkeit von den Frequenzen, während die Halterung gemäß der Erfindung sich im Betrieb befindet, wobei das Diagramm erhalten ist gemäß Modalitäten, die nachstehend erläutert werden.
Für den Zweck des Erzielens eines guten Arbeitens der Halterung derart, daß Schwingungen hoher Frequenz in dem betrachteten Bereich dzwischen 120 und 220 Hz verringert werden, ist es als zweckmäßig gefunden worden, zwei Resonanzfrequenzen anzuwenden, von denen die erste einen Wert von niedriger als 90 Hz und in jedem Fall zwischen und 60 und 90 Hz, und die zweite einen Wert von höher als 200 Hz und in jedem Fall zwischen 200 und 260 Hz hat.
Die zuvor bei dem Beispiel beschriebene Halterung wurde hochfrequenten Schwingungen unterworfen und mit einer traditionellen Vorrichtung verglichen, die mit einer Membran versehen ist ohne den parallel liegenden Zweig mit den beiden schwingenden Massen.
Die in dem Test verwendete Vorrichtung ist ein Gerät, wie es den Praktikern als Vibrograph bekannt ist.
Praktisch wird ein Gewicht entsprechend dem Gewicht einer Maschine (in diesem Fall ein Gewicht von 80 kg) an dem Halterungszapfen angebracht, und das Absenken des Zapfens wird dann durch eine graduierte Skala bestimmt, und als Ergebnis kann der Wert der statischen Starrheit abgeleitet werden.
Darauffolgend wird die Halterung mit hoher Frequenz schwingen gelassen, und über eine zweckentsprechende dynamometrische Zelle des Vibrographen wird für jede Frequenz die Reaktionskraft der Halterung, geteilt durch die Schwingungsamplitude, festgestellt, so daß die dynamischen Starrheitswerte der Halterung erhalten werden, d.h. das Ansprechen der Halterung auf ihr erteilte Schwingungen.
In den Diagrammen 12, 12' in den Figuren 2 und 3 sind die dynamischen Starrheiten der Halterung gemäß der Erfindung und einer bekannten Halterung in Abhängigkeit von Frequenzen dargestellt.
Aus dem Diagramm der Fig. 2 ist deutlich und unmittelbar ersichtlich, daß die Halterung gemäß der Erfindung in einem Bereich zwischen 100 und 200 Hz, welches der interessierende Bereich auf dem Gebiet von Motorfahrzeugen ist, eine bedeutende Verringerung der dynamischen Starrheit erzielt, so daß Talwerte zwischen den Punkten 13 und 14 erreicht werden, die bemerkenswert niedriger als 50 % des Werts der statischen Starrheit Kst sind und in jedem Fall Werte nahe Null.
Aus dem Diagramm der Fig. 3 ergibt sich ebenso deutlich, daß die traditionelle Halterung eine Erhöhung der dynamischen Starrheit mit sich erhöhender Frequenz bewirkt und daß sie insbesondere dynamische Starrheitswerte zeigt, die immer über der statischen Starrheit liegen. Daher überwindet die Halterung gemäß der Erfindung die Nachteile des Standes der Technik und erreicht die beabsichtigten Zwecke.
Die optimalen Ergebnisse, die in dem Diagramm der Fig. 2 dargestellt sind, können nicht mit Sicherheit erklärt werden, da sie erzielt werden im Gegensatz zu einem technischen Vorurteil, gemäß welchem man nicht ermutigt wird, in einer Halterung wie der oben beschriebenen elastomere Materialien zu verwenden.
Es ist tatsächlich dem Fachmann der Technik bekannt, daß das elastomere Material sehr gut gegen Druckbeanspruchungen beständig ist, daß es jedoch gerissen werden kann, wenn es Zugbeanspruchungen unterworfen wird und insbesondere, wenn die Beanspruchungen das Ergebnis hochfrequenter Schwingungen sind.
Daher ist die Verwendung von elastomeren Materialien als Verbindungselemente zwischen zwei Massen, einer Masse und dem Zapfen bzw. der anderen Masse und der Umhüllung, niemals in die Praxis eingeführt worden, sehr wahrscheinlich als Folge der Befürchtung einer möglichen Entspannung der Materialien als Ergebnis der unvermeidbaren Zugbeanspruchungen, die an den Materialien hervorgerufen werden dadurch, daß die beiden Massen mit hohen Frequenzen schwingen, oder in jedem Fall als Folge der Befürchtung eines nicht zweckentsprechenden Widerstandes elastomerer Materialien bei Ermüdungsbeanspruchungen.
Die Anmelderin gibt die nachstehende Erläuterung in einem Versuch, die durch die vorliegende Lösung erzielten Ergebnisse klarzustellen.
Aus dem Buch "Mechanical Vibration" erhält ein Techniker die Information, daß er in einem Schwingungen unterworfenen System zwei Massen verwenden kann, die durch Federn verbunden sind, um zu erreichen, daß das Ansprechen auf die Schwingungen gegebener Frequenzen definiert werden soll durch zwei Spitzen und ein Tal zwischen den Spitzen.
Gemäß diesem Buch ist die Höhe einer der Spitzen niedriger als diejenige der anderen, und die Höhe der niedrigeren Spitze ist höher als der Startwert des Ansprechdiagramms auf die erteilten Schwingungen.
Zusätzlich ist das Tal im wesentlichen auf eine oder einige wenige Frequenzwerte beschränkt.
Praktisch wird Bedeutung gegeben einem Talwert zwischen zwei Spitzen, die beide auf einer Höhe liegen, die höher als der Startwert ist.
Die Anmelderin hat vermutet, daß durch die Verwendung von elastomeren Materialien und durch bekannte Verfahren, basierend auf besonderen Mischformeln und auf dem Formen und Härten gegebener Gestalten, es möglich sein sollte, die Charakteristiken der Starrheit, der Dämpfung und des K3/Kst-Verhältnisses für den Zweck auszuwählen, die kleinere Spitze (die Resonanzspitze, die eine höhere Frequenz bei dem Beispiel in Fig. 2 hat) in Richtung gegen niedrigere Werte als den Startwert zu führen, d.h. zu dem Wert der statischen Starrheit.
Die Auswahl der Mengen bzw. Größen, die in den Beispielen und in dem Diagramm der Fig. 2 gezeigt sind, beweist die Gültigkeit aller Feststellungen, welche die Basis der Erfindung sind.
Es ist auch festgestellt worden, daß durch Führen des Absenkens oder Verringerns der zweiten Spitze zu niedrigeren Werten als die statische Starrheit, das gesamte Tal zusammen mit dieser Spitze gezogen wird und das Tal, wie es erwünscht ist, mit ebener Gestalt erscheint.
Praktisch flacht sich das Tal ab, soweit es Werte annimmt, die nahe bei Null liegen, und zwar über eine Länge, die praktisch über den gesamten Hochfrequenzbereich erstreckt ist, in welchem es gewünscht wird, das Systemansprechen zu verringern, wie es zwischen den Punkten 13 und 14 in Fig. 2 deutlich dargestellt ist.
Zusätzlich wurde es möglich, sehr wahrscheinlich als Folge der Dämpfungsfähigkeit der elastomeren Materialien, Energieaufzehrungen zu erzielen, die in der Lage sind, auch die zweite Spitze im wesentlichen mit flacher oder ebener Gestalt zu machen oder zu bilden, derart daß, wie gewünscht (d.h. so niedrig wie möglich), die Werte der dynamischen Starrheit bei Frequenzen höher als die (zweite) Resonanzfrequenz beeinf lußt werden.
Tatsächlich bleibt rechts von der zweiten Spitze (die Spitze bei höherer Frequenz) das Systemansprechen unter dem Wert der statischen Starrheit, und es erscheint praktisch das Ansprechen zu sein, welches einzig durch die Starrheit K1 bestimmt ist.
Daher ist, da das Systemansprechen abgesenkt wurde auf vernachlässigbare Werte sowohl in dem betrachteten Bereich als auch für höhere Frequenzen, weiterhin gewährleistet, daß die auftretenden Beanspruchungen, hervorgerufen durch hochfrequente Schwingungen, minimal sind, was dazu führt, daß die befürchtete Gefahr der Verschlechterung der elastomeren Materialien als Folge von Ermüdungsenspannung ausgeschlossen wird.
Vorteilhaft ist es auch möglich, die Halterung bei Vorhandensein von Schwingungen zu verwenden, die Frequenzen haben, die höher als die Resonanzfrequenz der zweiten Spitze sind. Insbesondere kann die Halterung gemäß der Erfindung vorteilhaft mit Kraftfahrzeugrahmen verwendet werden, bei denen man sich für eine leichtere Struktur entschieden hat.
Tatsächlich wird bei diesen Lösungen der erfinderischen Halterung das stärkere Geräusch, welches von einem leichteren Rahmen gegenüber einem traditionellen Rahmen stammt, verringert.
Während gewisse besondere Ausführungsformen dargestellt und beschrieben sind, sollen alle möglichen Veriationen, die dem in der Technik erfahrenen Fachmann zugänglich sind, im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfaßt sein. Beispielsweise könnte die obere Masse M1 mit den Wänden der Umhüllung über den zweiten Körper und die untere Masse M2 mit dem Zapfen über den vierten elastomeren Körper verbunden sein.
Der Zapfen könnte eine nach unten vorragende Verlängerung haben, an der die Maschine angebracht wird.
Bei anderen Lösungen könnte der zweite Zweig parallel zu der Membran auf der Außenseite der Umhüllung angeordnet sein.

Claims

1. Federhalterung (1), um eine Maschine an einem Rahmen aufzuhängen, wobei die Halterung den Rahmen von vorbestimmten Vibrationen hoher Frequenz und kleiner Amplitude isolieren kann sowie einen Mantel (3), eine Abdeckung für den Mantel in Form einer elastomeren Membran (4), einen Zapfen (5) und Eingriffsteile (6) aufweist, welche den Mantel (3) mit dem Rahmen verbinden, wobei die Membran (4) an ihren Enden den Seitenwänden des Mantels zugeordnet ist und der Zapfen (5) dazu gestaltet ist, das Gewicht der Maschine aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (1) ein Schwingsystem aufweist, welches aus zwei Massen (M1, M2) und drei (zweiten, dritten, vierten) elastomeren Körpern (9, 10, 11) besteht, die eine Starrheiten (K2, K3, K4) haben, wobei die erste Masse (M1) dem Zapfen (5) zugeordnet ist über die Zwischenanordnung des zweiten elastomeren Körpers (9), die zweite Masse (M2) dem Mantel (3) zugeordnet ist über die Zwischenanordnung des vierten elastomeren Körpers (11) und die beiden Massen (M1, M2) einander zugeordnet sind über die Zwischenanordnung des dritten elastomeren Körpers (10), die Membran (4) und das System, wenn Vibrationen hoher Frequenz und kleiner Amplitude auftreten, eine dynamische Starrheit ergibt, die in Funktion der Frequenz durch zwei Spitzen und ein dazwischenliegendes Tal definiert ist, wobei die Höhe einer der Spitzen kleiner ist als diejenige der anderen, und die beiden Spitzen zwei Resonanzfrequenzen entsprechen, die einen Bereich definieren, innerhalb von welchem die hohen Frequenzen der vorbestimmten Vibrationen, die relativ zu dem Rahmen zu isolieren sind, liegen, und die Werte der Starrheiten (K2, K3, K4) und der Dämpfungskoeffizienten und das Verhältnis zwischen der Starrheit (K3) und der statischen Starrheit (Kst) derart sind, daß die Höhe der kleineren Spitze niedriger ist als der Wert der statischen Starrheit.

2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Starrheit K3 des dritten elastomeren Körpers und die statische Gesamtstarrheit Kst im Bereich von 2 bis 5 liegt.

3. Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Starrheit (K3) des dritten elastomeren Körpers (10) und der Starrheit (K2) des zweiten elastomeren Körpers (9) im Bereich von 2 bis 4 liegt.

4. Halterung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Starrheit der Membran und der statischen Gesamtstarrheit (Kst) im Bereich von 0,45 bis 0,55 liegt.

5. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis zwischen der ersten Masse (M1) und der zweiten Masse (M2) im Bereich von 0,2 bis 1,1 liegt.

6. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Starrheit des zweiten Körpers und des vierten Körpers im Bereich von 1,2 bis 0,6 liegt.

7. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Massen in Form von Ringen vorhanden sind.

8. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Massen aus zwei zylindrischen Elementen identischer Gestalt bestehen, die in zwei parallelen Ebenen konzentrisch zu dem Zapfen liegen.

9. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Massen aus Blei gebildet sind.

10. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtgewicht der beiden Massen höchstens 2 kg beträgt.

11. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite und der vierte elastomere Körper Kegelstumpfform haben, die in Richtung zu dem Zapfen konvergiert.

12. Halterung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte elastomere Körper (10) mit den gegenüberliegenden Basen der beiden ringförmigen Massen (M1, M2) verbunden ist.

13. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran und die elastomeren Körper aus dem gleichen Material gebildet sind.

14. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran und die drei elastomeren Körper eine Härte zwischen 35 und 55 IRH haben.

15. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der größeren oder höheren Spitze und der statischen Starrheit im Bereich von Werten zwischen 4 und 10 liegt, wenn das Verhältnis zwischen der kleineren oder niedrigeren Spitze und der statischen Starrheit kleiner als 1 ist.

16. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dynamische Starrheit bei Frequenzen, die höher sind als diejenige, welche der kleineren oder niedrigeren Spitze entspricht, niedriger als der Wert der statischen Starrheit ist.

17. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel über die Eingriffsteile an dem Rahmen eines Motorfahrzeugs angebracht ist, der Schwingungen hoher Frequenzen zwischen 120 und 200 Hz, und kleiner Amplitude zwischen 50 und 200 um unterworfen ist, wobei die beiden parallelen Zweige eine dynamische Starrheit ergeben, die zwischen zwei Spitzen liegt, von denen die erstere durch eine Resonanzfrequenz von niedriger als 90 Hz und die letztere durch eine Resonanzfrequenz von höher als 200 Hz definiert ist.

18. Halterung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Resonanzfrequenz für die erste Spitze zwischen 60 und 90 Hz, und die zweite Resonanzfrequenz für die zweite Spitze zwischen 200 und 260 Hz liegt.

19. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen mit einer Verlängerung versehen ist, die durch die Basis des Mantels hindurchgeht und dazu bestimmt ist, das Gewicht der Maschine zu tragen.

20. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomeren Körper Dämpfungskoeffizienten im Bereich von 0,2 bis 0,5 N s/mm (0,02 bis 0,05 daN s/mm) haben.

21. Gebilde, welches einen Motorfahrzeugrahmen bildet, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Halterung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.