NO168727B - Gummiopplagring med hydraulisk demping. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en gummiopplagring ifølge innledningen til krav 1.

En slik gummiopplagring er kjent fra DE-OS 3419437. Magnetsystemet oppfatter en spole som er fast forbundet med platen samt en ringformet permanentmagnet som er fast forbundet med huset. Platen lar seg bevege frem og tilbake med stor amplitude. De overførbare kreftene er imidlertid så små at en relativ forskyvning av bestanddelene i den væsken som er i arbeidsrommet neppe er mulig. De av innføring av akustiske svingninger forårsakede trykkendringer i arbeidsrommet lar seg i utgangspunktet av disse grunner ikke kompensere ved en aktivering av magnetsystemet.

Oppfinnelsen går ut på å videreutvikle en slik gummiopplagring at en overføring av akustiske virksomme svingninger over gummioppiagringen kan undertrykkes på en vesentlig bedre måte.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved hjelp av en gummiopplagring av den nevnte art som har de kjennetegnende trekkene som angis i krav 1. De avhengige kravene går ut på fordelaktige utførelsesformer.

Ved gummioppiagringen ifølge oppfinnelsen er permanentmagneten og magnetspolen anordnet ubevegelig i forhold til hverandre og anordnet stivt i gummiopplagringens hus, idet permanentmagneten og magnetspolen sammen danner en løfte-magnet der platen benyttes som magnetisk tilbakekopling og der stivheten på fjærene er større enn gummifjæren for at det i hver driftstilstand skal være en avstand mellom løfte-magneten og platen. Fjæren er forspent ved hjelp av permanentmagneten, og platen ligger i liten avstand fra permanentmagneten. Den ved aktivering av magnetspolen oppnådde bevegelsesamplitude på platen er derfor liten og påvirket av store krefter. Den væsken som befinner seg i arbeidsrommet kan derfor settes i frem— og tilbakegående relativbevegelse i en grad som er nødvendig for kompensasjon av akustisk virksomme svingninger, hvorved disse svingninger ikke bevirker noen trykkendringer i arbeidsrommet og ikke lenger kan føre til en endring av fundamentkref tene, dvs. ikke kan føre til en svingningsoverføring til fundamentet. I tillegg er det magnetsystemet som benyttes meget billig, ettersom magnetspolen og permanentmagneten er en enhet og derved enkel å fremstille og montere. Permanentspolen er fast opplagret, noe som vesentlig forenkler anbringelse av nødvendig strømtilførsel. Ved bruk frembringer permanentmagneten en statisk strøm som løper over luftspalten mellom spolelegemet og platen og er koplet eller sluttet over platen. Ved luftspaltens begrensningsflate oppstår det en mekanisk forspenning som fører til en innfjaering av platen. Ved hjelp av spolen blir den statiske strøm overlagret en vekslende strøm, slik at det i luftspalten oppstår en vekseldel av kraften. Ved hjelp av denne kraften blir platen ført ut fra sin i utgangspunktet foreliggende 1'ikevekts-stilling.

Den vekselspenning som er nødvendig for dette, blir tilført magnetspolen fra en forsyningsenhet som har fast styring eller styres ved hjelp av sensorer i forhold til de svingninger som skal isoleres. Dette utgjør ingen del av foreliggende oppfinnelse.

Med hensyn til den øvrige konstruksjon kan gummioppiagringen ifølge oppfinnelsen ha en hvilken som helst kjent oppbygging, der arbeidsrommet over en dempeåpning er forbundet med et utligningsrom. Konstruksjonen må imidlertid være slik at løftemagneten er stivt anordnet på den siden av gummiopplagringen der de svingninger som skal isoleres ledes inn.

Permanentmagneten skal oppvise en magnetisk motstand som er minst fem ganger så stor som den magnetiske motstanden av spalten 10 som dannes av avstanden A. På den måte får det magnetiske systemet tilnærmet lineære egenskaper. Magnet-kraftstrøm er proporsjonal til hverandre. Dessuten undertrykkes innflytelsen av fremstillingstoleranser.

Permanentmagneten skal ha en energi på minst 100 kJ/m<3. >Derved oppnås at kreftene og stivheten i magnetsystemet får den nødvendige størrelse.

Den magnetspolen som skal benyttes i gummioppiagringen skal ha en induktivitet på maksimum 10 mH. Derved blir spolens vekselstrømsmotstand så liten i samtlige frekvensområder at den av vekselkraften frembragte strømmen ikke synker under den nødvendige strømstyrke.

Løftemagneten kan ha svakmagnetiske deler, f.eks. av silisiumjern da disse har en spesifikk elektrisk motstand på minst 30 p n cm. Derved oppnås at det i disse delene ikke dannes for store hvirvelstrømmer som hindrer kraftvirkningen og medfører effekttap i form av varme.

De samme kravene må stilles til utformingen av platen. Også denne skal ha en spesifikk elektrisk motstand på minst 30 pfi cm for å unngå hvirvelstrømmer.

Platen skal ha en tykkelse som er så stor at metningsinduksjonen ved den bestemte anvendelsen ikke oppnås. Derved sikres at platen overfører den størst mulige strømmen fra spolen og permanentmagneten, men på den annen side ikke har unødig stor masse.

Fjæren og permanentmagnetens kraftvirkning samvirker som en sammensatt fjær med en stivhet som er i det minste dobbelt så stor som stivheten på gummifjæren. Derved oppnås at over-føringsegenskapene i den hydraulisk/gummielastiske delen ved lave frekvenser og høy amplitude neppe påvirkes. Omvendt arbeider magnetsystemet tilnærmet uavhengig av det hydrauliske systemets driftstilstand.

Ifølge en fordelaktig utførelsesform har platen en treghetsmasse som sammen med stivheten i den sammensatte fjæren utgjør et svingedyktig system med en resonansfrekvens som ligger over frekvensen til de svingninger som skal isoleres. Derved sikres at opplagringen ikke må reguleres etter området for en mekanisk resonans. Dette senker kravene til stabilitet i parameterne som bestemmer frekvensen i fasevinkel og amplitude.

Hensiktsmessig skal platene ha en stempelflate Fl som i det minste er 0,5 ganger så stor som stempelflaten F2 på bærelegemet inklusiv gummifjæren. Dette tilgodeser magnetsystemets egenskaper, nemlig kortere bevegelse og større kraft. Dessuten elimineres parasittære treghetsvirkninger fra utligningsstrømninger innen arbeidsrommet. Hensiktemssig har platen en stempelflate Fl som er 1,5 ganger så stor som stempelflaten F2 på treghetslegemet inklusiv gummifjæren.

Til magnetspolen kan det være parallelkoplet en kondensator. Derved dannes en elektrisk bærekrets med en resonansfrekvens som enten ligger i frekvensområdet til de svingningene som skal isoleres eller noe over dette. I området for resonansen blir den nødvendige strømmen i tilledningen for en bestemt kraftamplitude minsket, da i det vesentlige bare effekttap utlignes mens den mekaniske blindytelse hindres av energi-innholdet i sperrekretsen. Magnetspolen kan også koples i serie med en ohmsk motstand. Derved oppnås at overførings-egenskapene for magnetsystemet blir mindre frekvensavhengig.

Gummioppiagringen ifølge oppfinnelsen muluiggjør ved den spesielle utforming av magnetsystemet en god isolering av akustisk forstyrrende svingninger og støy. Det hydrauliske dempesystem som er anordnet parallelt med magnetsystemet muliggjør også en undertrykkelse av resonansøkte svingningsutslag med høy amplitude på de maskindelene som lagres. Det foretrukkede anvendelsesområde for gummiopplagringen ifølge oppfinnelsen er på grunn av dette lagring av forbrennings-motorer i kjøretøyer.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen.

Fig. 1 viser en gummiopplagring i lengdesnitt, og

fig. 2 viser et utsnitt av den i fig. 1 viste gummiopplagringen som i større målestokk viser området for magnetsystemet .

Den i fig. 1 viste gummi oppi agr ingen er beregnet for bruk i et kjøretøy. Den omfatter et bærelegeme 4 som ved det bestemte bruk skrues fast i karosseriet og tjener til avstøtting av den som en hulkjegle utformede fjær 5 av gummielastisk materiale. Fjæren 5 og bærelegemet 4 på den ene side og huset 6 for gummi lageret på den annen side er uløsbart forbundet, f.eks. ved en umiddelbar vulkanisering av fjæren 5 til de på begge sider tilgrensende maskindelene som består av metall. Huset 6 er lukket på undersiden og på grunn av sitt bestemte bruk forbundet med forbrenningsmotoren. Det inneholder en i loddrett retning nedover virksom løftemagnet som omfatter en permanentmagnet 8 og en magnetspole 9.

Magnetspolen 9 er anbragt 1 et spor i et støttelegeme 15 av mykt materiale. Under støttelegemet 15 og permanentmagneten 8 er det ved området for den ytre omkretsen lagret en sirkel-ringformet bladfjær 2 som i området ved sin inneromkrets griper inn med en av bløttjern bestående plate 3 og avstøtter seg i retning mot permanentmagneten og magnetspolen 9. Platen 3 og fjæren 2 er væsketett forbundet og elastisiteten på fjæren 2 er avstemt med permanentmagnetens 8 holdekraft på en slik måte at ved aktivering av magnetspoler 9 oppstår det ingen hindring av platens 3 relative bevegelighet. Platen 3 begrenser med undersiden mot arbeidsrommet 1 som er fylt med en hydraulisk væske, og som på de andre sidene er omsluttet av huset 6, gummifjæren 5 og bærelegemet 4. Arbeidsrommet 1 er forbundet med et utligningsrom 16 over en strupeåpning 18. Arbeidsrommet 16 er begrenset av en foldbar belg 17 og på grunn av dennes store fleksibilitet egnet til trykkløst opptak av ytterligere væskevolum. Ved påføring av den lasten som skal bæres blir det derfor ved denne utførelsen av gummioppiagringen ingen trykkøkning i det indre av arbeidsrommet. Utførelser hvor utligningsrommet er avgrenset av en vegg med nevneverdig elastisitet er også tenkbar. Strupeåpningen 18 er ved den tegnede utførelse anordnet i veggen på huset 6 og utformet som en kanal. Kanalens tverrsnitt er avstemt til fjærens 5 elastisitet på en slik måte at ved innleding av svingningene oppstår en resonans-bevegelse i det inneholdende væskevolumet med dempende frekvens og som følge av dette en spesiell god dempevirkning. Man unngår således at det oppstår svingningsutslag med overhøye amplituder i maskindelene som skal lagres.

Med hensyn til funksjonen skal følgende bemerkes:

Ved innføring av de akustisk forstyrrende svingninger som skal isoleres, oppstår det en frem og tilbakegående relativbevegelse i bærelegemet 4 i forhold til huset 6 i gummiopplagringen. Fjæren 5 er i området ved den ytre omkretsen festet i huset og ved den indre omkretsen i bærelegemet 4. Den kan derfor ikke som en helhet følge relatlvbevegelsene mellom bærelegemet 4 og huset 6, men bare opptil en viss del. Den stempelflaten som virker på væsken i arbeidsrommet 1 er merket med F2 i fig. 1.

Platen 3 som skal settes i frem og tilbakegående relativbevegelse ved hjelp av magnetsystemet 7 og som ligger umiddelbart overfor bærelegemet 4 og fjæren 5 har tydelig større utstrekning.. Platens stempelflate er i fig. 2 betegnet med Fl. Dette bevirker at det væskevolum som fortrenges av en relativ bevegelse av bærelegemet 4 og den aktive delen av fjæren 5, kompenseres av en forholdsvis mindre relativbevegelse av platen 3. Når det gjelder kompensering for trykkendringer som oppstår ved innføring av akustisk forstyrrende svingninger og særlig ved innføring av støy, vil platen 3 befinne seg i et område der permanentmagneten 8 og magnetspolen 9 har en stor utlignende effekt. Isolering av de aktuelle svingningene føres derved inn i gummiopplagringen på en måte som man tidligere ikke har kunnet oppnå.

Den nødvendige aktivering av magnetspolen 9 kan skje på følgende måte, der kondensatoren 16 og den ohmske motstand 14 får følgende betydning: På kontaktpunktene på spolen blir det lagt en vekselspenning som driver strømmen i spolen. Da vekselstrømsmotstanden i spolen øker med tiltagende frekvens, må induktiviteten i spolen ikke velges så stor (L < 10 mH). Med en påføring av ytterligere passive elementer til spolen kan man påvirke vekselstrømsmotstandens frekvensavhengighet. En kondensator parallelt med spolen danner en sperrekrets sammen med denne. I nærheten av resonansfrekvensen blir strømbehovet i tilførselsledningen nedsatt. En ohmsk motstand i serie med spolen minsker frekvensavhengigheten på magnetsystemets overføringsegenskaper.

Claims (13)

1. Gummiopplagring med hydraulisk demping, der et væskefylt arbeidsrom (1) i det minste i et første delområde er begrenset av en fjæravstøttet plate (3) av magnetiserbart materiale, i det minste i et andre delområde er begrenset av et bærelegeme (4) og en utbulbar fjær (5) av gummielastisk materiale, og i det minste i et tredje delområde begrenset av et stivt hus (6), idet platen (3) i avhengighet av gitte parametre ved hjelp av et magnetsystem er bevegbar mot og fra arbeidsrommet (1) og idet magnetsystemet omfatter en permanentmagnet (8) og en spole (9), karakterisert ved at permanentmagneten (8) og spolen (9) er ubevegelige i forhold til hverandre og anordnet fast i huset (6), at permanentmagneten (8) og spolen (9) sammen danner en løftemagnet (7) som benytter platen som tilbakekopling, og at fjærens (2) stivhet er større enn stivheten til gummifjæren (5), i den hensikt at det i en hver driftstilstand er en avstand mellom løftemagneten (7) og platen (3).

2. Gummioppiagring ifølge krav 1, karakterisert ved at permanentmagneten (8) oppviser en magnetisk motstand som er minst 5 ganger så stor som den magnetiske motstanden i den av avstanden (A) dannede spalten (10).

3. Gummioppiagring ifølge krav 1-2, karakterisert ved at permanentmagneten (8) har en energitetthet på minst 100 kJ/m<3>.

4. Gummioppiagring ifølge krav 1—3, karakterisert ved at magnetspolen (9) har en induktivitet på maksimalt 10 mH.

5. Gummioppiagring ifølge kravene 1—4, karakterisert ved at løftemagneten (7) oppviser svakmagnetiske deler (12) og at delen (12) har en spesifikk elektrisk motstand på i det minste 30 jjf2 cm.

6. Gummiopplagring ifølge krav 1—5, karakterisert ved at platen (3) har en spesifikk elektrisk motstand på minst 30 pfi cm.

7. Gummiopplagring ifølge krav 1—6, karakterisert ved at platen (3) har en tykkelse som er dimensjonert slik at metningsinduksjonen ikke oppnås ved den aktuelle anvendelsen.

8. Gummiopplagring ifølge krav 1—7, karakterisert ved at fjæren (2) og permanentmagnetens (8) kraftvirkning utgjør en samlet fjær med en samlet stivhet som er i det minste dobbelt så stor som gummifjærens (5) stivhet.

9. Gummiopplagring ifølge krav 8 , karakterisert ved at platen (3) oppviser en treghetsmasse som sammen med den samlede stivhet på den samlede fjæren utgjør et svingningsdyktig system med en resonansfrekvens som ligger over frekvensen til de svingninger som skal isoleres.

10. Gummiopplagring ifølge krav 1—9, karakterisert ved at platen (3) har en stempelflate (Fl) som i det minste er 0,5 ganger så stor som stempelf laten (F2) på bærelegemet (4) inklusiv gummifjæren (5).

11 • Gummiopplagring ifølge krav 1—10, karakterisert ved at platen (3) har en stempelflate (Fl) som er minst 1,5 ganger så stor som stempelflaten (F2) for bærelegemet (4) inklusiv gummifjæren (5).

12. Gummiopplagring ifølge krav 1—11, karakterisert ved at det til magnetspolen (9) er koplet elektrisk parallell en kondensator (13).

13. Gummiopplagring ifølge krav 1—12, karakterisert ved at det med magnetspolen (9) i elektrisk serie er koplet en ohmsk motstand (14).