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Die Endung betrifft eine hydraulisch
gedämpfte
Befestigungsvorrichtung. Eine solche Vorrichtung weist üblicherweise
ein mittels eines geeigneten Durchlasses verbundenes Kammerpaar
für Hydraulikflüssigkeit
auf und Dämpfung
wird durch den Flüssigkeitsfluß durch
den Durchlaß erreicht.
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EP-A-0115417 und GB-A-2282430 erörtern eine
Art von hydraulisch gedämpften
Befestigungsvorrichtungen zur Schwingungsdämpfung von Schwingungen zwischen
zwei Teilen eines Maschinenstücks,
z.B. eines Automotors und eines Fahrgestells, auf welche als eine
Befestigungsvorrichtung des Typs „Pfanne und Vorsprung" („cup and
boss") Bezug genommen wird, bei welcher ein ein Ankerteil, mit welchem
eines der Maschinenstücke
verbunden ist, bildender „Vorsprung"
selbst über
eine verformbare (normalerweise elastische) Wand mit dem Mund einer „Pfanne"
verbunden ist, welche mit dem anderen Maschinenstück verbunden
ist und ein anderes Ankerteil bildet. Die Pfanne und die elastische
Wand definieren dann eine Arbeitskammer für Hydraulikflüssigkeit,
welche mit einer Kompensationskammer über einen Durchlaß (gewöhnlich länglich),
welcher die Dämpfungsöffnung bereitstellt,
verbunden ist. Die Kompensationskammer ist von der Arbeitskammer mittels
einer starren Abtrennung getrennt und eine flexible Membran ist
in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit
und bildet zusammen mit der Abtrennung eine Gastasche.
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Bei den in den vorstehend erörterten
Schriften offenbarten hydraulisch gedämpften Befestigungsvorrichtungen
gibt es einen einzigen Durchlaß. Es
ist auch von anderen hydraulisch gedämpften Befestigungsvorrichtungen
bekannt, eine Vielzahl von unabhängigen,
die Kammern für
Hydraulikflüssigkeit verbindende
Durchlässe
vorzusehen.
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1 der
beiliegenden Zeichnung zeigt ein Beispiel einer Befestigungsvorrichtung
eines „Pfanne und
Vorsprungs"-Typs, welcher in unserer GB-A-2 282 430 offenbart wurde.
Die Befestigungsvorrichtung dient der Schwingungsdämpfung zwischen
zwei Teilen einer Struktur (nicht gezeigt) und weist einen über einen
Fixierbolzen mit einem der Teile der Struktur verbundenen Vorsprung 1 auf,
und der andere Teil der Struktur ist mit einer im allgemeinen U-förmigen Pfanne 4 verbunden.
Eine elastische Feder 5 aus z.B. Gummi verbindet den Vorsprung 1 und
die Pfanne 4. Eine Abtrennung 7 ist auch an der
Pfanne 4 in der Nähe
des Ringes befestigt und erstreckt sich quer über den Mundbereich der Pfanne 4.
Damit ist innerhalb der Befestigung eine von der elastischen Feder 5 und
der Abtrennung 7 begrenzte Arbeitskammer 8 definiert.
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Das Innere der Abtrennung 7 definiert
einen verwickelten Durchlaß 9,
welcher mit der Arbeitskammer 8 über eine Öffnung 10 verbunden
ist und auch über
eine Öffnung 11 mit
einer Kompensationskammer 12 verbunden ist. Damit wird,
wenn der Vorsprung 1 relativ zur Pfanne 4 (in
der vertikalen Richtung in 1)
schwingt, sich das Volumen der Arbeitskammer 8 ändern und
Hydraulikflüssigkeit
in dieser Arbeitskammer 8 wird durch den Durchlaß 9 in die
Kompensationskammer 12 hineingedrängt oder daraus herausgedrängt. Diese
Flüssigkeitsbewegung
verursacht Dämpfung.
Das Volumen der Kompensationskammer 12 muß sich als
Reaktion auf eine solche Flüssigkeitsbewegung ändern und
daher ist die Kompensationskammer 12 durch eine flexible Wand 13 begrenzt.
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In Benutzung ist die von der Befestigungsvorrichtung
aufgenommene Kraft hauptsächlich
parallel zum Fixierbolzen 2 und diese Richtung definiert eine
Achse des Vorsprungs 1. Die vorstehende Struktur ist im
allgemeinen der in der EP-A-0 115 417 beschriebenen Struktur ähnlich und
die Betriebsart ist ähnlich.
In der EP-A-0 115 417 trägt
die Abtrennung eine Membran, welche als eine Begrenzung zwischen
der Flüssigkeit
in der Arbeitskammer und einer Gastasche fungiert. In der als 1 gezeigten Anordnung existiert
eine ringförmige
Membran 50, welche verwickelt ist. Diese Membran 50 wird
an der Abtrennung 7 mittels einer oberen Dämpfungsplatte 22 gehalten,
diese Dämpfungsplatte 22 wird
mittels eines Ringes 40, welcher an der Abtrennung 7 und der
Pfanne 4 mittels eines Klemmringes 41 festgeklemmt
ist, festgehalten wird. Die elastische Feder 5 ist auch
mit dem Ring 40 verbunden. Die obere Dämpfungsplatte 22 weist Öffnungen
auf, welche es Flüssigkeit
in der Arbeitskammer 8 erlaubt, mit der Membran 50 in
Kontakt zu treten.
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In der in 1 gezeigten Anordnung ist der Durchlaß 9 in
der Form einer Spirale ausgebildet und die inneren Dimensionen dieser
Spirale sind gleichmäßig.
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1 zeigt
eine Anordnung, bei er die Pfanne 4 und der Vorsprung 1 direkt
an den Teilen der schwingenden Maschine befestigt sind, wobei es
erforderlich ist, die Schwingung dazwischen zu dämpfen. Die elastische Wand 5 ermöglicht es,
die Amplitude der relativen Bewegung zwischen der Pfanne 4 und
dem Vorsprung 1 anfänglich
zu dämpfen.
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Jedoch wird diese Anordnung, wie
jedes System mit zwei über
eine Feder verbundenen beweglichen Teilen, eine Resonanzfrequenz
aufweisen, bei bei die Amplitude der relativen Bewegung zwischen
der Pfanne 4 und dem Vorsprung 1 viel größer sein
wird, wodurch das System stärker
beansprucht wird. Es ist schwerer, große Amplitudenschwingungen zu
dämpfen,
somit ist es weiterhin wünschenswert,
die Befestigung von den Schwingungen zu isolieren. Darüber hinaus
ist es wünschenswert,
die Resonanzfrequenz auf eine Frequenz abzustimmen, bei welcher
die schwingende Maschine nicht vibriert. Die Erfindung strebt danach,
diese Ideen durch Einführen
einer weiteren elastischen Schicht zur Verbesserung von Hochfrequenzisolierung
zu erreichen.
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Damit schafft die Erfindung, am allgemeinsten
ausgedrückt,
eine hydraulisch gedämpfte
Befestigungsvorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Ankerteil,
welche einen dazwischen angeordneten starren Zwischenabschnitt aufweisen,
wobei der Zwischenabschnitt mit dem ersten Ankerteil durch eine
erste verformbare Wand und mit dem zweiten Ankerteil durch eine
zweite verformbare Wand verbunden ist; einer durch die erste verformbare
Wand, das erste Ankerteil und das Zwischenteil in Kombination umschlossene
Arbeitskammer; einer von einer dritten verformbaren Wand begrenzten
Kompensationskammer für
Hydraulikflüssigkeit;
und einem die Arbeits- und Kompensationskammer verbindenden Durchlaß für Hydraulikflüssigkeit.
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In der Praxis ist die zweite verformbare
Wand elastisch und zumindest eine der ersten und dritten verformbaren
Wand ist elastisch. Damit kann ein Federeffekt zwischen dem Zwischenabschnitt
und dem zweiten Ankerteil erzeugt werden und die Betriebs/Kompensationskammeranordnung
wird mit einem weiteren Federeffekt aufgrund der Elastizität der ersten
oder dritten Wand (normalerweise der ersten) in Verbindung gebracht.
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In Benutzung können die Ankerteile mit der schwingenden
Maschine verbunden werden, so daß der Zwischenabschnitt von
den Schwingungen durch die erste und zweite verformbare Wand isoliert
ist.
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Die Anordnung ist nun einem Zweifedersystem ähnlich,
bei dem die relativen Schwingungen etwas komplizierter sind als
bei einem Einfachfedersystem. Insbesondere weist das Zweifedersystem eine
zwischen den zwei Federn eingebettete Masse auf; im Fall der Erfindung
ist diese Masse der Zwischenabschnitt. Die Resonanzfrequenz des
Zweifedersystems hängt
von der zwischen den Federn eingebetteten Masse und der Steifigkeit
der Federn ab, daher kann die Resonanzfrequenz durch Abstimmen der
Masse oder der Federsteifigkeit abgestimmt werden. Abstimmen der
Masse kann durch Variieren des Designs (d.h. der Form) oder des
Materials des Zwischenabschnitts erreicht werden. Die Federsteifigkeit kann
durch Änderung
des Designs oder der Form der verformbaren Wände oder durch Verwendung verschiedener
Verbindungen zur Herstellung derselben variiert werden. Dadurch
kann die Resonanzfrequenz des Systems so abgestimmt werden, daß sie weit
von den für
die schwingende Maschine charakteristischen Frequenzen weit weg
liegt. Das Ergebnis davon ist, daß die Isolierungseffekte der
elastischen Abschnitte additiv wirken, dadurch wird eine stark verringerte
dynamische Steifigkeit bei den erforderlichen Frequenzen erreicht.
In anderen Worten ist das System mit der Einführung der elastischen Schicht und
dem Abstimmen der Resonanzfrequenz besser isoliert.
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Die Erfindung kann auf die vorstehend
beschriebene und in 1 gezeigte
Pfannen- und Vorsprungsanordnung
angewendet werden. In einer besonderen Ausführungsform kann der Zwischenabschnitt
in Form der Pfanne der vorstehenden Anordnung vorliegen. Das erste
Ankerteil kann dann der mit der Pfanne durch eine erste verformbare
Wand, wie vorstehend beschrieben, verbundene Vorsprung sein. Die
Pfanne würde
dann mit dem zweiten Ankerteil durch eine zweite verformbare Wand
verbunden sein; damit würde
die Pfanne nicht länger
im direkten Kontakt mit der schwingenden Maschine stehen, sie würde von
den Schwingungen beider Ankerteile durch die erste und zweite verformbare
Wand isoliert sein.
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Alternativ kann der Vorsprung der
Zwischenabschnitt sein. In diesem Fall kann die Pfanne ein direkt
an einem vibrierenden Maschinenstück verbundenes und mit dem
Vorsprung über
eine erste verformbare Wand verbundenes Ankerteil bilden. Der Vorsprung kann
dann mit einem anderen Ankerteil über eine zweite verformbare
Wand verbunden werden, so daß er
von den Schwingungen der Maschine isoliert ist.
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Vorzugsweise gibt es, wie in EP-A-0
115 417, eine starre Abtrennung, welche starr mit dem Zwischenabschnitt
(dem Äquivalent
der „Pfanne"
in EP-A-0 115 417) in Verbindung gebracht ist, welcher eine mit
der Flüssigkeit
in der Arbeitskammer in Kontakt stehende Membran trägt, wobei
die Membran die Flüssigkeit
von einer Gastasche trennt. Die Membran kann rund sein oder kann
ringförmig
sein, wobei die Gastasche entsprechend geformt ist. Die Gastasche erzeugt
einen Luftverwirbelungseffekt (aersping effect), wie in EP-A-0 115417
und GB-A-2 282 430 erörtert.
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Es wäre auch möglich, eine solche Membran und
eine mit dem ersten Ankerteil in Verbindung stehende Gastasche vorzusehen.
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Wenn der Zwischenabschnitt die Form
der Pfanne aufweist, kann diese Pfanne die Kompensationskammer enthalten,
so daß die
verformbare Wand mit diesem Zwischenteil verbunden ist.
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Die sich ergebende Struktur kann
als eine zu den Strukturen in EP-A-0 115 417 oder GB-A-2 282 430 ähnliche
Struktur angesehen werden, bei welcher aber die Pfanne über eine
elastische Wand mit einem das zweite Ankerteil bildenden Teil verbunden ist.
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Die Befestigung kann auch einen so
angepaßten
Hitzeschild aufweisen, daß er
die erste verformbare Wand schützt.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun
mittels Beispiels im Detail beschrieben, wobei auf die beiliegende
Zeichnung Bezug genommen wird, bei welcher
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1 eine
hydraulisch gedämpfte
Befestigungsvorrichtung nach GB-A-2 282 430, wie bereits beschrieben,
ist;
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2 eine
schematische Schnittansicht durch eine hydraulisch gedämpfte Befestigungsvorrichtung,
welche eine Ausführungsform
der Erfindung darstellt, ist;
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3 ein
das dynamische Steifigkeitsprofil einer Ausführungsform der Erfindung im
Vergleich mit zwei herkömmlichen
Befestigungen zeigt.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun
mit Bezug auf 2 beschrieben.
Die Teile, welche Teilen der Anordnung nach 1 entsprechen sind mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet. Darüber
hinaus sollte man davon Kenntnis nehmen, daß die innere Struktur der in 2 gezeigten Befestigungsvorrichtung
vereinfacht ist, indem der Durchlaß 9 in 1 weggelassen ist. Dieser
wird in jeder praktischen Ausführungsform
vorhanden sein. Darüber
hinaus ist die elastische Wand 5 in der Ausführungsform
von 2 mit einem Flansch 60 am Klemmring 41 anstatt über den
an die Abtrennung 7 in 1 geklemmten
Ring verbunden.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der der Zwischenabschnitt von der Pfanne 4 und
ihrem Inhalt gebildet wird und ein Ankerteil von dem Ring 6 dargestellt
wird. Die Ausführungsform weist
einen Vorsprung mit einer Bohrung 20 zum daran Befestigen
eines ersten Teils der schwingenden Maschine (nicht gezeigt), welches über eine
elastische Wand 5 mit einem Flansch 60 eines Klemmrings 41,
welcher um den Mundbereich einer Pfanne 4 befestigt ist,
verbunden ist, auf. Eine Abtrennung 7 erstreckt sich quer über den
Mundbereich der Pfanne 4, wobei die Abtrennung und die
elastische Wand 5 die Arbeitskammer 8 begrenzen.
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Ring 6 ist an einem zweiten
Teil der vibrierenden Maschine (ebenfalls nicht gezeigt) befestigt
und ist über
eine elastische Schicht 30 mit der Pfanne 4 verbunden.
Ring 6 weist eine pfannenförmige Ausnehmung auf, in welche
die Pfanne 4 paßt.
Die elastische Schicht 30 schafft eine Pufferung, auf welcher die
Pfanne 4 in der Ausnehmung ruht. Die elastische Schicht 30 ist
z.B. aus Gummi hergestellt. Auf diese Weise wird die Pfanne von
dem zweiten Teil der schwingenden Maschine isoliert; die Schwingungen der
Maschine werden nicht mehr direkt zur Pfanne hin weitergeleitet,
sie laufen nun über
die elastische Schicht 30. Damit ist der Pfannenabschnitt
der Befestigung wegen der elastischen Schicht 30 und der elastischen
Wand 5 doppelt von der schwingenden Maschine isoliert.
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In dieser Ausführungsform weist die Pfanne die
Kompensationskammer 12, die Abtrennung 7 (gewöhnlich mit
dem die Kammern verbindenden Durchlaß) und die dritte verformbare
Wand 13 auf, damit ist der Dämpfungsmechanismus ebenfalls
doppelt von der schwingenden Maschine isoliert.
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2 zeigt
daher eine Zweifederanordnung, bei der eine Masse zwischen zwei
Federn angeordnet ist. Die Dynamik der Anordnung wird durch das Vorliegen
eines Durchlasses und der Kammern für die Hydraulikflüssigkeit
komplizierter; jedoch sind die grundlegenden Prinzipien die gleichen.
Die vorstehend erwähnte
Masse weist die Pfanne 4, die Abtrennung 7, die
zweite verformbare Wand 13, den Klemmring 41 und
jegliche Hydraulikflüssigkeit
auf, welche sich in der Arbeits- oder Kompensationskammer befinden
mag. Die elastische Schicht 30 und die verformbare Wand 5 sind
die zwei Federn. Die normalen Betriebsarten und daher die Resonanzfrequenz
eines solchen Zweifedersystems hängen
bzw. hängt
von der zwischen den zwei Federn eingebetteten Masse ab. Damit kann
die Resonanzfrequenz des Systems durch Veränderung der Masse abgestimmt
werden.
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Es ist wünschenswert, daß die Resonanzfrequenz
weit von den Betriebsfrequenzen der schwingenden Maschine entfernt
ist. Oft schwingt die Maschine mit hohen Frequenzen, daher ist es
wünschenswert,
daß die
Resonanzfrequenz der Anordnung niedrig ist. Wenn dies der Fall ist
sind die Wirkungen der zwei Federn im Grenzbereich, in dem die Betriebsfrequenz
des Systems viel höher
als die Resonanzfrequenz der Zweifederanordnung ist, additiv, d.h.
die Isolierung wird erhöht.
In anderen Worten wirken die zwei Federn unabhängig. Näher an den Resonanzfrequenzen
können
die Schwingungen der Federn miteinander koppeln, was die Schwingungsamplitude
erhöhen
könnte,
wodurch dem System mehr Belastung auferlegt wird.
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Eine alternative Ausführungsform
ist in 3 gezeigt, bei
welcher die Bezugszeichen denen in 2 entsprechen.
In dieser Ausführungsform
bildet der Vorsprung 1 den Zwischenabschnitt und die Pfanne 4 das
erste Ankerteil. Die Pfanne 4 ist mit einem ersten Teil
der schwingenden Maschine (nicht gezeigt) verbunden. Der Vorsprung 1 ist
mit der Pfanne 4 über
eine elastische Wand 5, wie in der in 2 gezeigten Ausführungsform, verbunden. Der
Vorsprung 1 ist mit der Pfanne 4 über eine
elastische Wand 24 zum zweiten Ankerteil 25, welches
eine neue Bohrung 20 zum Befestigen an einem zweiten Teil
der schwingenden Maschine (nicht gezeigt) aufweist, verbunden. Die
elastische Wand 24 isoliert den Vorsprung von dem zweiten
Teil der schwingenden Maschine. Der Vorsprung 1 ist damit
doppelt durch eine elastische Wand 5 und eine elastische
Wand 24 von der schwingenden Maschine isoliert.
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4 zeigt,
wie die dynamische Steifigkeit dreier Befestigungen mit der Frequenz
variiert. Profil A ist von einer hydraulisch gedämpften Befestigungsvorrichtung,
welche eine Ausführungsform
der Erfindung ist, während
Profil B von einem Beispiel einer bekannten überarbeiteten hydraulisch gedämpften Befestigungsvorrichtung
ist. Profil B zeigt an der Position E eine große Spitze dynamischer Steifigkeit. Diese
Spitze entspricht der natürlichen
Resonanzfrequenz der Befestigung. Die Höhe und Breite dieser Spitze
bedeutet, daß die
Befestigungen im Frequenzbereich 1100-1700 Hz nicht befriedigend
arbeiten würden.
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Darüber hinaus wäre es schwierig,
diese Spitze um eine wesentliche Distanz durch Veränderung
der Eigenschaften der Befestigung zu verschieben.
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4 zeigt,
wie die dynamische Steifigkeit der drei Befestigungen mit der Frequenz
variiert.
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Im Gegensatz weist Profil A eine
kleine Spitze D auf, welche die Grundresonanz darstellt. Die Grundresonanz
hängt von
der Masse des Zwischenabschnitts und der Steifigkeit der verformbaren
Wände ab,
und kann daher relativ leicht abgestimmt werden. Der wichtige Punkt
besteht darin, daß diese
Befestigung eine niedrige dynamische Steifigkeit über den „problematischen"
Frequenzbereich 1100-1700 Hz aufweist. Da die Basisresonanz in diesem
Fall leicht variiert werden kann, kann der daraus folgende niedrige
Wert dynamischer Steifigkeit auf den benötigten Frequenzbereich angepaßt werden.
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Damit ermöglicht das Zweifedersystem
wegen der relativ einfachen Art und Weise, die Resonanzfrequenz
abzustimmen, eine bessere Kontrolle der Dämpfungscharakteristik der Befestigung.
Auf diese Weise stellt es einen Vorteil gegenüber dem in 1 gezeigten Einfachfedersystem dar, bei
dem die Resonanzfrequenz von der Eigenfrequenz der verformbaren
Wand 5 abhängt.
Damit sind zum Abstimmen der Resonanzfrequenz der Anordnung in 1 kompliziertere Anpassungen
an der verformbaren Wand notwendig.
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Die Ausführungsform in 2 weist ebenfalls ein, sich umfangsmäßig um die
Befestigung erstreckendes Hitzeschild, welches an dem Vorsprung 1 und
dem Flansch 60 befestigt ist, auf. Das Hitzeschild 23 schirmt
die verformbare Wand 5 von externen Hitzequellen ab.