DE69604589T2

DE69604589T2 - Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE69604589T2
Application number: DE69604589T
Authority: DE
Inventors: Marco Wilmsen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2016-07-13
Also published as: ES2139371T3; EP0839292B1; EP0839292A1; NL1000810C1; DE69604589D1; AU6472296A; ATE185408T1; WO1997004246A1; US5975972A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer, wie er im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist.
Ein Schwingungsdämpfer dieses Typs ist aus FR-A-2 218 508 bekannt. Die Membran dieses Dämpfers scheint direkt mit dem Befestigungsstift verbunden zu sein, der über eine Öffnung im oberen Teil der Schale aus dem Gehäuse vorsteht. An seinem unteren Ende ist der Befestigungsstift mit einer Platte versehen. Diese Platte dient Dämpfungszwecken. Die Membran wird durch Kleben an dem Befestigungsstift befestigt. Der Durchmesser der Platte entspricht den Zeichnungen zufolge dem Durchmesser der Öffnung, über die der Befestigungsstift aus dem Gehäuse vorsteht.
Ein Schwingungsdämpfer eines anderen Typs ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE-A1-3 146 679 offenbart. Diese Veröffentlichung beschreibt eine elastische Motoraufhängung, die aus einem Gehäuse besteht, das durch ein Schalenteil und ein Basisteil gebildet wird, wobei das Basisteil gleichfalls schalenförmig ist. Eine Membran wird in dem Gehäuse gedehnt, indem die Membran zwischen dem Schalenteil und dem Basisteil eingeklemmt wird. Dadurch entsteht ein Druckraum zwischen der Membran und dem Basisteil, wobei mit diesem Druckraum Luftdämpfung von Schwingungen erzeugt wird, die über den Befestigungsstift auf die Membran übertragen werden. Die Membran selbst besteht aus Gummi und trägt ebenfalls zur Schwingungsdämpfung bei. Der Befestigungsstift ist an der Membran mit einer Platte befestigt, die teilweise in der Membran eingeschlossen ist, und die einzig dazu dient, Kräfte, die auf den Befestigungsstift ausgebübt werden, auf die Membran zu übertragen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schwingungsdämpfer zu schaffen, der gute Schwingungsdämpfungseigenschaften aufweist, ohne große Probleme oder hohe Kosten hergestellt werden kann und sich vorzugsweise sehr gut für die Aufhängung von Schiffsmotoren eignet.
Dieses Ziel wird mit einem Schwingungsdämpfer erreicht, der in Anspruch 1 definiert ist.
Das Verbinden der Membran mit dem Schalenteil kann relativ einfach ausgeführt werden, und die Überlappung zwischen dem Verbindungsbereich und der Platte, die in der Membran eingeschlossen ist, entlastet die Verbindung an dem Ende, das der Mitte des Schalenteils zugewandt ist. Die Verbindung zwischen der Membran und dem Schalenteil wird des weiteren entlastet, indem ein ausreichend hoher Überdruck in dem Druckraum wirkt. Da die Membran an der Basis des Schalenteils angeordnet ist, und da der Membran-Befestigungsstift mittels einer eingeschlossenen Platte befestigt ist, wird die Bewegung des Schwingungsdämpfers auf eine kurze Strecke in einer Richtung beschränkt, d. h. in der Richtung, in der sich der Befestigungsstift aus dem Gehäuse heraus bewegt. Der geringe Abstand kann wahlweise sogar auf 0 mm eingestellt werden, indem der Druck in dem Druckraum so reguliert wird, daß die Membran im zusammengesetzten Zustand in der Mitte des Schalenteils eine bestimmte Strecke, die der Hubgrenze in der einen Richtung entspricht, von der Basis des Schalenteils entfernt ist, wenn sie sich in der Ruheposition befindet. Die Dämpfwirkung ist bei einem Schwingungsdämpfer dieses Typs einerseits dem Druckraum zuzuschreiben, der vorzugsweise mit Luft oder einem anderen Gas gefüllt ist, und andererseits den elastischen und/oder dämpfenden Eigenschaften der Membran.
In diesem Zusammenhang ist die Membran nicht als dünnes tuchähnliches Element zu verstehen, sondern als relativ dicker Körper mit einer Dicke von beispielsweise 0,5 cm bis zu einigen cm.
Wenn die Membran aus Gummi besteht, kann die Verbindung zwischen der Membran und dem Schalenteil gemäß der Erfindung vorzugsweise durch Vulkanisieren erzeugt werden. Der Gummi wird dann an den gewünschten Positionen an dem Schalenteil im Inneren des Schalenteils vulkanisiert.
Die Verbindung zwischen der Membran und dem Schalenteil kann jedoch auch mittels einer geeigneten Klebeverbindung hergestellt werden. Bei vielen Elastomermaterialien kann die Verbindung zwischen der Membran und dem Schalenteil vorteilhafterweise auch hergestellt werden, indem das Elastomermaterial an dem Schalenteil angeklebt wird, wenn sich das Material im plastischen Zustand befindet.
Um besseres Dämpfen der starken Stöße auf den Schwingungsdämpfer in der eingeschränkten Richtung zu ermöglichen, ohne daß sich das Schalenteil von dem Basisteil löst oder sich der Schwingungsdämpfer insgesamt von einer Verankerung löst, ist es gemäß der Erfindung vorteilhaft, wenn die wenigstens eine Platte, die in der Membran eingeschlossen ist, kuppelförmig ist und die konkave Seite der Platte der Basis des Schalenteils zugewandt ist. Wenn die erwähnten Stoßlasten in der eingeschränkten Richtung auftreten, kann eine Kuppelform dieses Typs einen Teil der Stoßkraft durch dauerhafte oder nicht dauerhafte Verformung des Kuppelabschnitts dämpfen.
Gemäß der Erfindung können die Dämpf- und Schwingungseigenschaften des Schwingungsdämpfers gemäß der Erfindung weiter verbessert und, wenn gewünscht, den Betriebsbedingungen angepaßt werden, wenn die eingeschlossene Platte aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Federstahl, besteht. Die Schwingungseigenschaften eines derartigen Schwingungsdämpfers werden dann durch den schwingungsisolierenden Effekt des Druckraums und die schwingungsdämpfenden Eigenschaften der Membran und der eingeschlossenen Platte bestimmt. Bei dieser Anordnung können die Gesamtschwingungs- und Dämpfungseigenschaften des Schwingungsdämpfers dimensioniert werden, indem die Auswahl bezüglich des Überdrucks in dem Druckhohlraum und der für die eingeschlossene Platte und die Membran verwendeten Materialien getroffen werden. Dabei kann die zumindest eine eingeschlossene Platte beispielsweise eine Blattfeder sein. Es ist auch denkbar, daß eine Vielzahl von Platten, die zusammen eine Blattfederbaugruppe bilden, in der Membran eingeschlossen sind.
Bei der Ausführung, bei der die eingeschlossene Platte bzw. eingeschlossene Platten aus elastischem Material besteht/bestehen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die eingeschlossene Platte bzw. die eingeschlossenen Platten darüber hinaus kuppelförmig ist/sind, wobei ihre konkaven Seiten der Basis des Schalenteils zugewandt ist/sind.
Um zu verhindern, daß starke Stöße auf das Basisteil wirken, wenn der Schwingungsdämpfer in der Richtung des Basisteils überlastet ist, oder um ihre Kraft zu verringern, ist die Seite der Membran, die dem Druckraum zugewandt ist, gemäß der Erfindung vorteilhafterweise mit einem Stoßdämpfer versehen, der vorzugsweise in der Verlängerung des Befestigungsstiftes angeordnet ist.
Damit der Druck in dem Druckraum beim Montieren des Schwingungsdämpfers an die Bedingungen angepaßt werden kann, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, wenn ein Durchlaß, der mit dem Druckraum in Verbindung steht, vorhanden ist, um den Druck in dem Druckraum abzulassen oder ein Gas zuzuführen und dadurch den Druck in dem Druckraum zu erhöhen. Zu diesem Zweck kann der Befestigungsstift vorteilhafterweise mit einer Längsbohrung versehen sein, die mit dem Druckraum in Verbindung steht, um den Druckraum auf den gewünschten Druck zu bringen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Basisteil eine flache Platte. Eine flache Platte dieses Typs hat Abmessungen, durch die das Schalenteil vollständig abgeschlossen ist. Da sich jedoch das Basisteil über das Schalenteil hinaus erstreckt, können die Abmessungen eines derartigen Basisteils beliebig sein und können so an die Befestigungswinkel vorhandener Schwingungsdämpfer angepaßt werden, was einen Vorteil bezüglich der Auswechselbarkeit vorhandener Schwingungsdämpfer darstellt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist ein gasundurchlässiger Beutel in dem Druckraum angeordnet, wobei der Beutel mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt ist bzw. gefüllt werden kann. Der große Vorteil dabei besteht darin, daß die Verbindung zwischen der wenigstens einen Seitenwand und dem Basisteil sowie die anderen Verbindungen nicht mehr gasdicht sein müssen. Ein Füllventil, das durch die Seitenwand hindurch vorsteht, kann wahlweise vorhanden sein, um den Beutel mit einem Gas zu füllen.
Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren den Einsatz eines Schwingungsdämpfers nach einem der Ansprüche 1 bis 11 der Erfindung zum Aufhängen und/oder Lagern eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Schiffsmotors in einem Schiff.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden ausführlicher unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Ausführung erläutert, die in einer Zeichnung schematisch dargestellt ist.
Die Zeichnung zeigt einen im wesentlichen kreissymmetrischen Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung im Querschnitt. Der Schwingungsdämpfer besteht aus einem Gehäuse, das durch ein Schalenteil 1 und ein Basisteil 2 gebildet wird. Bei dieser Ausführung ist das Basisteil 2 eine im wesentlichen flache Platte, die mit Befestigungslöchern versehen ist, die schematisch durch Mittellinien angedeutet sind, um es an einem Unterteil, wie beispielsweise dem Rumpf eines Schiffes, anzubringen.
Das im wesentlichen kreissymmetrische Schalenteil 1 besteht aus einer Umfangsseitenwand 9 und einer Basis 8, die sich an der Oberseite befindet. Das Schalenteil kann wahlweise auch aus einer Vielzahl von benachbarten Wandabschnitten und einem Basisabschnitt bestehen.
Eine Membran 4, die aus einem Elastomermaterial, vorzugsweise Gummi, so beispielsweise Naturgummi besteht, ist in dem Gehäuse angeordnet. Die Membran ist an der Innenwand des Schalenteils am Übergang zwischen der Basis 8 des Schalenteils und der Seitenwand 9 des Schalenteils befestigt. Bei der Gummimembran 4 wird diese Verbindung durch Vulkanisieren hergestellt. Des weiteren erstreckt sich der Verbindungsbereich, in dem die Membran 4 an dem Schalenteil 1 angebracht ist, über den Abschnitt, in dem die Membran 4 mit der Innenseite des Schalenteils 1 in Kontakt ist, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist.
Der Schwingungsdämpfer ist des weiteren mit einem Befestigungsstift 5 versehen, der durch eine Öffnung 19 in der Basis 8 des Schalenteils 1 vorsteht, und der beispielsweise an einem Motor befestigt werden kann, dessen Schwingungen gedämpft werden müssen. Das Ende 7 des Befestigungsstiftes 5 ist fest in ein Mutternelement 15 eingeschraubt, das in die Membran 4 integriert und seinerseits mit der Platte 10 verbunden ist. Die Platte 10 gewährleistet, daß die auf die Membran 4 über den Befestigungsstift ausgeübten Kräfte über die Membran 4 verteilt werden, so daß der Befestigungsstift 5 nicht aus der Membran ausbricht. Die im wesentlichen kreissymmetrische Platte 10 erstreckt sich über einen Bereich B, der, wie in der Zeichnung angedeutet, den Bereich A der Verbindung zwischen der Membran 4 und der Basis 8 des Schalenteils teilweise überlappt. Die Überlappung der Bereiche A und B wirkt Spannungsspitzen in 20 entgegen, die zu einer Zerstörung der Verbindung zwischen der Membran 4 und dem Schalenteil 1 führen könnten. Spannungsspitzen in dem Bereich 20 wird des weiteren durch den Hochdruck in dem Druckraum 3 entgegengewirkt, der gewährleistet, daß die Membran 4 an die Basis 8 des Schalenteils gedrückt wird. Bereich A wird vorzugsweise wenigstens halb von Bereich B überlappt. In der Figur wird Bereich A im wesentlichen praktisch vollständig von Bereich B überlappt. Dabei kann der Bereich, in dem keine Überlappung vor liegt, im wesentlichen darauf zurückgeführt werden, daß der Übergang zwischen dem Basisabschnitt 8 und der Seitenwand 9 nicht genau festgelegt ist. Es ist zu sagen, daß in der Figur der Bereich, in dem die Membran 4 an dem Basisabschnitt 8 haftet, vollständig von Bereich B überlappt wird.
Die Seite der Membran 4, die dem Basisteil 2 zugewandt ist, ist mit einem Stoßdämpfer 12 versehen. Der Stoßdämpfer 12 gewährleistet, daß bei starken, nach innen gerichteten Kräften auf den Befestigungsstift 5 die Kraft, mit der die Membran 4 oder, wenn dies bevorzugt wird, der Befestigungsstift 5 oder die Mutter 15 auf das Basisteil 2 aufschlägt, gedämpft wird.
Der Befestigungsstift 5 ist des weiteren mit einer Längsbohrung 13 versehen, die über eine Bohrung 14 durch die Membran 4 hindurch mit dem Druckraum 3 in Verbindung steht. Dadurch ist es möglich, den Druck in dem Druckraum 3 je nach den Lastbedingungen zu regulieren und so die Schwingungs/Dämpfungseigenschaften zu beeinflussen.
Ein Beutel 30 ist in dem Druckraum 3 angeordnet. Der Beutel 30 ist mit Druckluft gefüllt und mit einer Leitung 14 zum Füllen verbunden. Der Beutel 30 ist luftdicht, was den Vorteil hat, daß die Seitenwände 9 nicht luftdicht an Basisplatte 2 befestigt werden müssen, und daß die Membran 4 wahlweise auch porös sein kann.
Bei dem Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung besteht die Funktion der Membran 4 einerseits darin, eine Dichtung für den Druckraum 3 zu erzeugen, und andererseits darin, Dämpfmaterial zum Dämpfen der Schwingung bereitzustellen.
Bei dem Schwingungsdämpfer gemäß der Erfindung hat die Platte 10, die in der Membran 4 eingeschlossen ist, eine dreifache Funktion, d. h.:
- Beschränkung des Hubs des Dämpfers in der Aufwärtsrichtung C;
- Erhöhung des Dämpffaktors, um den Dämpfwiderstand des Druckraums und/oder der Membran zu ergänzen;
- Erhöhung der Steifigkeit und Stabilität der Konstruktion unter dem Aspekt von Kräften, die auf den Stift 5 in der horizontalen Richtung D wirken.
Wenn die Platte 10 aus einem elastischen Material, insbesondere Federstahl, besteht, hat die Platte darüber hinaus eine vierte Funktion, d. h. eine Federwirkung. Bei diesem Aufbau erfüllt die Platte 10 aufgrund der Kuppelform von Platte 10, bei der die konkave Seite 11 dem Inneren der Basis 8 des Schalenteils 1 zugewandt ist, noch eine fünfte Funktion. Das heißt, die Kuppelform gewährleistet, daß, wenn sich der Befestigungsstift 5 über seinen maximalen Hub hinaus in der Richtung C bewegt hat, Stoßkräfte auf das Schalenteil 1 verringert werden, da sich die kuppelförmige Platte 10 verformen kann. Dadurch ist wiederum gewährleistet, daß die Verbindung, mittels derer das Schalenteil 1 an dem Basisteil 2 befestigt worden ist, so beispielsweise eine Schweiß- oder eine Biegenaht (folded seam) unter diesen Umständen geringerer Belastung ausgesetzt ist. Das gleiche gilt für die Verbindung zwischen dem Basisteil 2 und dem Untersatz 16.
Die Federkonstante des Schwingungsdämpfers in der horizontalen Richtung (d. h. in der Richtung des Doppelpfeils D) kann verstellt werden, d. h. einerseits, indem die Größe der Überlappung zwischen dem Bereich A und dem Bereich B verändert wird, und andererseits, indem der Durchmesser von Platte 10 und damit die Größe von Bereich B verändert wird. Diese beiden Verfahren der Regulierung können einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.
Viele Abwandlungen des Schwingungsdämpfers gemäß der Erfindung sind denkbar, so kann die Form des plattenförmigen Basisteils 2 beispielsweise beliebig an die Form einer vorhandenen Aussparung zur Aufnahme eines herkömmlichen Schwingungsdämpfers angepaßt werden.

Claims

1. Schwingungsdämpfer mit einem Gehäuse, das durch ein Schalenteil (1) und ein Basisteil (2) gebildet wird und darin einen Druckraum (2) aufweist, der zumindest teilweise durch eine Membran (4) aus einem elastomeren Material, wie zum Beispiel Kautschuk, begrenzt wird, die in dem Gehäuse angeordnet ist und sich zwischen mindestens einer Seitenwand (9) des Schalenteils (1) erstreckt, und mit einem Befestigungsstift (5) zur Übertragung von zu dämpfenden Schwingungen auf die Membran (4), wobei ein Ende (6) des Befestigungsstiftes (5) durch eine in der Basis (8) des Schalenteils (1) ausgebildete Öffnung (19) aus dem Gehäuse ragt und das andere Ende (7) des Stifts an der Membran (4) befestigt und mit mindestens einer Platte (10) versehen ist, die ungefähr parallel zu der Basis (8) des Schalenteils (1) verläuft, wobei sich die Membran (4) über die Basis (8) des Schalenteils (1) erstreckt und durch Verbindung mit der mindestens einen Seitenwand (9) und der Basis (8) am Übergang zwischen der Basis (8) des Schalenteils (1) und der mindestens einen Seitenwand (9) des Schalenteils (1) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (5) mittels der mindestens einen Platte (10), die in der Membran (4) eingeschlossen ist, an der Membran (4) befestigt ist und daß sich die Verbindung der Membran (4) mit der Basis (8) über eine derartige Strecke zur Mitte (19) der Basis (8) erstreckt, daß der Bereich (A) der Verbindung mit der Basis (8) den Bereich (B), in dem sich die in der Membran (4) eingeschlossene, mindestens eine Platte (10) erstreckt, teilweise überlappt.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (4) aus Kautschuk besteht und daß die Verbindung mit dem Schalenteil (1) durch Vulkanisieren hergestellt worden ist.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Membran (4) und dem Schalenteil (1) dadurch hergestellt worden ist, daß ein Verkleben des elastomeren Materials mit dem Schalenteil (1), während sich das Material im plastischen Zustand befindet, durchgeführt wird.

4. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Membran (4) eingeschlossene, mindestens eine Platte (10) gewölbt ist, wobei ihre konkave Seite (11) zu der Basis (8) des Schalenteils (1) weist.

5. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeschlossene, mindestens eine Platte (10) aus einem elastischen Material, wie zum Beispiel Federstahl, besteht.

6. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeschlossene, mindestens eine Platte (10) eine Blattfeder ist.

7. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Platten, die zusammen eine Blattfederanordnung bilden, in der Membran (4) eingeschlossen ist.

8. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seite der Membran (4), die zu dem Druckraum (3) weist, mit einem Stoßdämpfer (12) versehen ist, der vorzugsweise in der Verlängerung des Befestigungsstiftes (5) angeordnet ist.

9. Schwingungsdämpfe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsstift (5) mit einer Längsbohrung (13) versehen ist, die mit dem Druckraum (3) in Verbindung steht, um den Druckraum (3) auf den gewünschten Druck zu bringen.

10. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisteil eine flache Platte (2) ist.

11. Schwingungsdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beutel, der mit einem Druckgas gefüllt ist oder gefüllt werden kann, in dem Druckraum (3) angeordnet ist, wobei der Beutel gasundurchlässig, insbesondere luftundurchlässig, ist.

12. Verwendung eines Schwingungsdämpfers nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Federung und/oder Abstützung eines Schiffsmotors in einem Schiff.