FI72582B - Vibrationsdaempare, i vilken foerekommer en daempningsmassa. - Google Patents

Description

1 72582 Värähtelyvaimennin, jossa on vaimennusmassa

Vibrationsdämpare, i vilken förekommer en dämpningsmassa

Keksintö koskee itsenäisen patenttivaatimuksen 1 lajimääri-telmän mukaista värähtelyvaimenninta sekä sen alivaatimuksen 10 lajimääritelmän mukaista käyttöä.

Värähtelyvaimentimet värähtelyenergian vähentämiseksi iskuja porakoneissa ovat tunnettuja. Esimerkki tästä on esitetty julkaisussa GB-A 1 421 032. Esimerkiksi poratangon poraukseen tai kyseisen koneen reikätilaan tai laitteeseen kiinnitettävään koteloon on tuettu vaimennuselementti porauksen tai reikätilan seinämään jousielementin avulla siten, että tämä koskettaa sekä vaimennuselementtiä että myös vastakkaisia porauksen tai reikätilan päätyseiniä. Tämän lisäksi on myös elimet jousielementin aksiaalisen puristuksen säätöön jäykkyyden muuttamiseksi. Vähintään yksi vastakkaisista pääty-seinistä tai kokoonpuristamattoman jousielementin pinta on muotoiltu kartiomaiseksi ja muodostaa ilman puristusvoimaa kiilamaisen raon.

Tämän muotoilun avulla tulisi sekä vaimennusvoiman että myös jousivoiman olla säädettäviä. Tällaisen vaikutus teoreettisesti tarkasteltuna on kiistaton, kun taas teknisessä sovellutuksessa esiintyy vaikeuksia, koska käytettäessä jousielementtiin kautsua syntyy kitkaa kimmahduspinnan ja jousielementin pinnan väliin, mikä johtaa jousielementin kulumiseen. Tätä kitkaa voitaisiin ainakin vähentää voitelulla, mikä tietyillä elastomeereillä ei kuitenkaan ole sallittua. Toisaalta kuitenkin polybutadieeni olisi sopiva materiaali dynaamisilta muodonmuutosominaisuuksiltaan, mutta kyseinen materiaali ei ole öljynkestävä.

Parannusta tässä suhteessa on ehdotettu julkaisussa 2 72582 DE-A 20 06 943, jossa kimmoinen vaimennuselin, joka on asennettu värähtelevän työkalun ja käsikahvan väliin ja joka on varustettu ilmakanavilla ja mainittujen kanavien seiniin on järjestetty öljynkestävä yksikappaleinen kimmoinen verhous. Täten on estetty, että alituisesti paineilman mukaansa ottama öljy ei joudu kosketuksiin vaimennuselimen kautsun kanssa.

Sitä paitsi vaimennuselimen molemmilla puolilla olevaa verhoilua käytetään ilmakanavien tiivistämiseen.

Tällainen järjestely saattaa tietyillä käyttöaloilla antaa suotuisia tuloksia, mutta erityisesti käyttöaloilla, joissa vaimennuselin, esim. jousielin on kiinnitetty molemmin puolin eikä minkäänlaista suhteellista liikettä toisaalta värähtelijän ja jousielimen välillä ja yhtä vähän toisaalta jousi-elimen ja käsikahvan välillä saisi esiintyä, kuten tilanteen on oltava työkalun ja käsikahvan välillä.

Julkaisussa DE-A 30 38 711 on esitetty värähtelyvaimennin, jolle on oleellista kotelon ja vaimennusmassan välissä oleva rullarenkaat. Nämä rullarenkaat absorboivat osan energiasta kimmoisen muodonmuutoksen avulla ja siirtävät osan 180° vaihe-siirrettynä vaimennusmassaan. Epäkohtana on se, että taajuusalue, jolla tämä absorbtio vaikuttaa, ulottuu ainoastaan arvoon 30 Hz. Tämä ei riitä paineilmavasaroissa, koska niissä käytetään taajuuksia 15 Hz.

Keksinnön avulla tulee saada aikaan värähtelyvaimennin, jossa värähtelyenergiaa ei absorboi jousielementti, vaan jousiele-mentti kannattaa jäykkää vaimennusmassaa siten, että se voi itse ruveta värähtelemään taajuudella 15 Hz ja siten kykenee itse poistamaan värähtelyt.

Keksinnön mukaisesti tämä saavutetaan riippumattoman patenttivaatimuksen 1 tunnusosan tunnusmerkkien avulla. Erityisen li 3 72582 edullinen värähtelyvaimentimen käyttösovellutus on esitetty alivaatimuksessa 10.

Tämä värähtelyvaimennin muodostaa jousi-massa-systeemin, jossa omavärähtely voi sopeutua herätevärähtelyihin. Jousina vaikuttavat osat muodostuvat dynaamisen muodonmuutoskäyt-täytymisen vuoksi kuulamaisista osista, jolloin syntyy yli-suhteellinen voima-matka-ominaisuus.

Käyttämällä pehmeää elastista materiaalia jousielementtiin, jolla on korkea takaisinkimmahdusjoustavuus ja/tai mahdollisimman alhainen dynaaminen ominaisvaimennus, voidaan suurempi energiaosuus siirtää värähtelykappaleeseen. Tällainen materiaali on kautsu tai elastomeeri kuten polybutadieeni.

Kitkan vähentämiseksi toisaalta jousielementin ja kimmahdus-pinnan välillä ja toisaalta jousielementin ja vaimennusmassan välillä voidaan vaippa, joka tarjoaa suojan jousielementille mekaanisia ja/tai kemiallisia vaikutuksia vastaan, varustaa siten, että kitkan vähentämiseksi voitelu tulee mahdolliseksi. Sopivana materiaalina vaippaan voidaan pitää kloropreeni-kautsua. Sopivimmin vaipan seinämän paksuus on alle 10 % jousielementin paksuudesta värähdyssuunnassa.

Tämä vaippa voi puolestaan olla varustettu sopivilla ulokkeilla kuten tapeilla tai kalvomaisilla pintamuodoilla, joiden avulla jousielementti voidaan kiinnittää joko koteloon tai vaimennus-massaan jousielementin pitämiseksi muodonmuutosvaiheen aikana paikallaan. Myös voitaisiin käyttää kierremuttereita tai valaa uria, jotka ruuvien tai sopivien kiinnittimien avulla soveltuvat kiinnittämiseen.

Jaolla jousielementtiin, jolle materiaalin suhteen voidaan valita hyvät vaimennusominaisuudet, ja vaippaan, joka voidaan 4 72582 valita kestäväksi voiteluaineiden ja mekaanisen kulutuksen suhteen, on tämän lisäksi vielä etuna, että jousielementin muoto on laajoissa rajoissa vapaasti valittavissa, sikäli kuin sillä on kuulamaisen osan muotoa vastaavat dynaamiset muodonmuutosomaisuudet.

Tätä jousielementtiä varten ovat siten kuulat, renkaat tai putket mahdollisia. Tavoiteltavien ominaisuuksien parantamiseksi voidaan myös vetää esiin toisaalta värähtelevän kappaleen ja toisaalta vaimennusmassan kimmahduspinnat kosketuksen muotoilemiseksi piste- ja viivamaiseksi.

Vaipan ei tarvitse olla tiiviisti jousielementin ympärillä, vaan se voi ympäröidä irrallisena jousielementtiä; tärkeätä tässä vaipassa on ainoastaan, että jousielementti on täydellisesti suljettu tai kapseloitu häiritseviä vaikutuksia vastaan.

Keksinnön sovellutusesimerkkejä selostetaan seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa;

Kuvio 1 esittää ensimmäisen sovellutusmuodon mukaisen väräh-telyvaimentimen poikkileikkausta.

Kuviot 2A - 2C esittävät poikkileikkauksia vaimennusmassan ohjauksen eri muunnoksista.

Kuvio 3 esittää poikkileikkausta jousielementin toisenlaisesta järjestelystä.

Kuviot 4A - 4C esittävät erilaisten jousielementtien leikkaus-kuvantoja.

Kuviot 5A - 5C esittävät kimmahduspinnan ja jousielementin välisiä erilaisia kosketuspintoja.

5 72582

Kuviot 6A - 6E esittävät sivukuvantoja vaippapinnoilla ympäröidyistä jousielementeistä, joissa kiinnitys vaippaan on muotoiltu eri tavoin.

Kuviot 7A - 7D esittävät leikkauksia vaippapinnoilla ympäröityjen jousielementtien vaippapintojen ja jousielement-tien keskinäisistä asennoista.

Värähtelevästä kappaleesta 10, joka voi olla pneumaattisesti toimiva vasara, on esitetty ainoastaan takaosa värähtely-vaimentimen 20 kanssa. Osa 10 voisi olla esim. iskutyökalu joka vastaa aiemmin mainitun julkaisun DE-A 26 06 943 työkalua.

Värähtelyvaimennin 20 muodostuu koteloon 21 sijoitetusta vaimennusmassasta 30 ja kahdesta jousielementistä 40 ja 50, jotka toisaalta ovat vaimennusmassan 30 pintojen 31, 32 ja toisaalta kotelon kimmahduspinnan 22 ja värähtelevän kappaleen 10 kimmahduspinnan 23 päällä. Vaimennusmassassa 30 on läpi-menoporaus 33 liukuhylsyineen 33a ja 33b, jotka liukuvat koteloon 20 ja värähtelevän kappaleeseen 10 kiinteästi asennetussa ohjaintangossa 24. Tässä sovellutusesimerkissä jousi-elementit 40, 50 on muotoiltu kuulajousiksi 41, 51, jotka on peitetty vaipalla 42, 52. Vaippa 42, 52 on varustettu muotoilulla tapilla 43, 53, joka on kiinnitetty toiseen läpimenoporaukseen 34 säätöruuveilla 35, 36.

Kuulajouset 41, 51 muodostuvat elastomeerista, kuten polybuta-dieenista, ja vaippa 42, 52, joka sopivimmin on paksuudeltaan korkeintaan 10 % kuulan halkaisijasta, muodostuu käyttölujasta ja mineraaliöljyjä kestävästä kloropreenikautsusta.

Siten voidaan kuulajouseen käyttää värähtelyn vaimennuksen kannalta parhaiten soveltuvaa pehmeää elastista materiaalia 6 72582 ja vaippaan öljynkestävää materaalia, jolloin voidaan luoda optimaaliset olosuhteet kulumisen ja vanhenemisen suhteen.

Kuviot 2A - 2C esittävät kolme erilaista sovellutusmuotoa vaimennusmassan 30 ohjaamiseksi kotelossa 20. Kuvion 2A mukaan kaksi liukurengasta 37a ja 37b on järjestetty vaimennusmassan 30 ympärille, joka massa liukuu kotelon 20 sisäseinällä. Jousielementit 40, 50 on tarkoituksenmukaisesti muotoiltu kuuliksi. Kuviossa 2A on tämän lisäksi kimmahduspinta 22 kimmahduspinnan 23 vastapäätä järjestetty säädettäväksi säätö-ruuvilla 25, jotta esitettäisiin, että jousielementit 40, 50 voidaan siten esijännittää. Tällaine' säätö voidaan luonnollisesti järjestää kaikkiin seuraavassa kuvattuihin sovellutus-muotoihin ilman, että siihen erityisesti viitataan.

Kuvio 2B sitävastoin esittää keskeisesti koteloon 20 järjestettyä ohjaustankoa 24, jolloin läpimenoporaus 33, joka kuviossa 1 oli piirretty keskiakselin ulkopuolelle, on nyt vaimennusmassan 30 keskiakselilla. Myös tässä on käytetty liukuholk-keja 33a ja 33b. Koska ohjaintanko 24 on keskellä, on jousielementit 40, 50 järjestettävä keskiosan ulkopuolelle, kuten tämä on kuulajousien 40a, 40b ja 50a, 50b avulla esitetty.

Viimeisenä esitettävää vaimennusmassan 30 ohjauksen muunnosta esittää kuvio 2C, jossa ohjaintangot 24a, 24b, jotka tunkeutuvat kukin omalla liukuholkillaan 33a, 33b varustetun läpi-menoporauksen 33 lävitse. Kuten kuviossa 1 voidaan myös tässä kukin kuulajousi 40, 50 järjestää keskeisesti.

Kuvion 3 mukaisesti on myös ajateltavissa pariton kuulajousien määrä kotelon 20 ja värähtelevän kappaleen kimmahduspinnoilla 22, 23 ja vaimennusmassan 30 kimmahduspinnoilla 31, 32. Tämä ennenkaikkea yhdistettynä kuvion 2A mukaisen ohjausjärjestelyyn.

7 72582

Jousielementit 40, 50 voivat kuvioiden 4A-C mukaisesti olla muodoltaan oleellisesti kuulamaisia. Jotta jousielementin muotoa voitaisiin vielä edelleen muunnella, voidaan myös kimmahduspinnat 22, 23 tai 31, 32 muotoilla vastaavasti.

Kuvio 5A esittää koveran ja kuperan pinnan yhdistelmää, kuvio 5B kahta kuperaa pintaa ja kuvio 5C kuperaa pintaa ja tasomaista pintaa. Jousielementit voivat tällöin koostua suorista ja kaarevista pinnoista, jolloin kuulamaisen muodon vaikutus saadaan aikaan kimmahduspinnalla.

Jos jousielementit 40, 50 kiinnitetään kotelon 20 tai vaimen-nusmassan suhteen, tapahtuu tämä edullisimmin vaipan erityisen muotoilun avulla. Siten kiinnitys voi tapahtua tapin avulla kuvion 6A mukaisesti vaimennusmassaan 30 tai kotelon 20 tai värähtelevän kappaleen 10 kimmahduspintoihin 22, 23, tai voidaan järjestää kuvion 6B mukaisesti kaksi halkaisijalle järjestettyä tappia, jotka voivat olla asennettuna joko kotelon sivuseiniin tai lähellä oleviin vastakkaisiin kimmahdus-seiniin. Vaippa voi myös muodostaa kalvomaisia nauhoja kuvion 6C mukaisesti jousielementtien ripustamiseksi kotelon sivu-seiniin. Edelleen kuvion 6D mukaisessa muunnoksessa on kiinni valettu ruuvimutteri jousielementin kiinni ruuvaamiseksi ruuvilla kimmahduspintaan. Yksinkertainen kiinnitys saadaan aikaan kuvion 6E mukaisesti myös valamalla kiinni säie.

Lopuksi kuviot 7A - 7E esittävät erilaisia vaipan muotoja, jotka kuvion 7A mukaisesti ovat tiiviisti jousielementin päällä tai kuvion 7B mukaisesti ovat irrallisena sen ympärillä. Myös voitaisiin kuvion 7C mukaisen massiivisen tapin asemesta muotoilla vaippa pintakappaleeksi ja puristaa makka-ranpään tavoin poraukseen. Käyttämällä kahta pintakappaletta kuvion 7D mukaisesti, saadaan aikaan kuvion 6C kiinnitystä vastaava jousielementin kiinnitys lukuunottamatta sitä, että tässä jousielementti on kiinnitetty vapaasti liikkuvaksi.

8 72582

Vaikka tässä on esitetty erilaisia yksittäisiä järjestelyjä jousielementin muodon, kimmahduspintojen muodon, kiinnitys-tavan ja vaipan muotoilun suhteen, on luonnollista, että voidaan valmistaa myös halutunlaisia järkeviä yhdistelmiä näistä esimerkeistä lähtien.

Il

Claims (10)

1. Värähtelyvaimennin, jossa on vaimennusraassa (30), jota kannattaa ainakin osittain suljetussa kotelossa (20), vähintään kaksi ainakin lähes symmetrisesti vaimennusmassan värähtely-akselin suhteen järjestettyä jousielementtiä (40, 50; 40a, 40b, 50a, 50b), jotka on valmistettu materiaalista, jolla on hyvä takaisinkimmahdusjoustavuus ja pieni dynaaminen ominaisvaimennus, tunnettu siitä, että jousielemen-tillä (40, 50; 40a, 40b; 50a, 50b) on ainakin lähes kuulamainen muoto, ja että siinä lisäksi on liukuohjain (24, 24a, 24b, 33, 33a, 33b; 37a, 37b) vähintään vaimennusmassan (30) värähtely-iskun suoraviivaiseksi ohjaamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen värähtelyvaimennin, tunnettu siitä, että vaimennusmassa (30) on keskitetty lepotilaan molemmin puolin vaikuttavien jousielementtien (40, 50, 40a, 40b, 50a, 50b, kuvio 3) avulla.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen värähtelyvaimennin, tunnettu siitä, että jousielementit muodostuvat ytimestä (41, 51), joka on polybutadieenia, ja ainakin osittain suljetusta vaipasta (42, 52), joka on ytimen kemiallisilta vaikutuksilta suojaavaa ainetta.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen värähtelyvaimennin, tunnettu siitä, että vaippa (42, 52) on kiinnitetty koteloon (20).

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen värähtelyvaimennin, tunnettu siitä, että vaippa (42, 52) on kiinnitetty vaimennusmassaan (30).

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen värähtelyvaimennin, tunnettu siitä, että vaippa (42, 52) on varustettu 10 72582 tappimaisella jatko-osalla (43, 53) vaimennusmassassa (30) olevaan poraukseen (34) tarttumista varten ja, että vaimennus-massassa (30) on elimet (35, 36) jatko-osan kiinnipitämiseksi.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 2-6 mukainen värähtelyvai-mennin, tunnettu siitä, että vaippa muodostuu kloro-preenikautsusta.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen värähtelyvai-mennin, tunnettu siitä, että kotelon (21) kimmahdus-pintojen (22, 23) ja värähtelevän kappaleen (10) välissä toisaalta ja vaimennusmassan (30) kimmahduspintojen (31, 32) välissä on elimet (60, 61) vaimennusmassan (30) värähtely-matkan rajoittamiseksi.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen värähtelyvaimennin, tunnettu siitä, että mainitut elimet (60, 61) ovat kimmoisia puskimia.

9 72582

10. Patenttivaatimuksen 1 mukaisen värähtelyvaimentimen käyttö, tunnettu siitä, että värähtelyvaimenninta käytetään käyttäjän käteen/käsivarteen vaikuttavan värähtelyn pienentämiseksi pneumaattisissa tai mekaanisissa vasaroissa. li 11 72582 pisiisi