DE3016558A1

DE3016558A1 - Stoss- und vibrationsisolator

Info

Publication number: DE3016558A1
Application number: DE19803016558
Authority: DE
Inventors: William S Jensen
Original assignee: Barry Wright Corp
Current assignee: Hutchinson Aerospace and Industry Inc
Priority date: 1979-05-04
Filing date: 1980-04-29
Publication date: 1980-11-06
Also published as: IL59839A; CA1147708A; US4269400A; FR2455697A1; IT1127454B; JPS55149441A; IT8048567A0; GB2053410B; FR2455697B1; IL59839A0; GB2053410A

Description

3Q16558

Patentanwälte Dip:.-Inc. C u rt wal I ach

<=* Dipl.-Ing. Günther Koch

" Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

29. April 1980

Unser Zeichen: 16 892 - Κ/Άρ

Anmelders Barry Wright Corporation

680 Pleasant Street
Watertown, Massachusetts
USA

Titels Stoß- und Vibrationsisolator

030045/0945

Elastische Stützlager, die die Übertragung von Vibrationen und Stoßen von einem Aufbau auf einen anderen Aufbau vermindern und aus zwei oder mehreren ineinander geschachtelten Komponenten besteht, sind aus den US-PS 21 17 264, 28 19 060, 30 03 738 und 33 9I 892 bekannt. Keiner dieser bekannten Stoß- oder Vibrationsisolatoren ergeben jedoch annähernd gleiche Auslenkungen in drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen, und keiner dieser bekannten Isolatoren hat einen aus mehreren Teilen zusammengesetzten Aufbau, wobei jedes Teil die Charakteristik gleicher Versetzung in drei senkrecht aufeinander stehenden Richtungen aufweist, oder bei denen die Auslenkung eine Summe der Auslenkungen der Einzelkomponenten darstellt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen zusammengesetzten Aufbau zu schaffen, der die Charakteristiken gleicher Versetzung in drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen bei den Einzelkomponenten und im Gesamtaufbau aufweist. Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Aufbaus, dessen einzelne Komponenten leicht in einem einstufigen Formverfahren gefertigt werden können, wobei ein elastomeres Material oder ein Plastikmaterial Anwendung finden kann, und wobei eine einfache Ineinanderschachtelung ermöglicht wird.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Erfindung wird es möglich, die Übertragung von St oß- und Vibrationsbelastungen von einem Bauteil auf einen anderen zu verringern, und dies geschieht durch die entsprechende Anzahl ineinandergeschachtelter konzentrischer Komponenten, von denen jede so gestaltet ist, daß eine orthogonale Auslenkung

030045/0945

₉ . 3Q16558

von dem äußersten Aufbau nach dem innersten Aufbau erf ol-gt, wobei diese Aufbauten ineinander geschachtelt derart miteinander befestigt sind, daß der Gesamtdeformationswiderstand der Summe der Widerstände der einzelnen Komponenten entspricht. Jede Komponente weist im Abstand zueinander liegende parallele Endglieder und dazwischen gefügte Rippen auf, die im gleichen Abstand zueinander um eine gemeinsame Achse liegen, und an ihren Enden mit den Endgliedern auf unterschiedlichen Radien festgelegt sind. Die Endglieder sind im zusammengesetzten Zustand gegen eine Bewegung relativ zueinander gesichert, und die Rippen sind von den äußeren Komponenten nach den inneren Komponenten hin betrachtet progressiv mit jeweils einem kleineren Krümmungsradius angeordnet, so daß die Rippen radial im Abstand zueinander liegen. Eines der Endglieder besitzt kreisförmigen Querschnitt, und das andere Endglied hat einen rechteckigen Querschnitt und besitzt eine Mittelöffnung, wobei die Rippen jeweils an den Endgliedern am Umfang des kreisförmigen Endgliedes bzw. am Rande einer Mittelöffnung des rechteckigen Endgliedes ansetzen, wobei diese Mittelöffnung einen größeren Durchmesser hat als das Endglied kreisförmigen Querschnitts, so daß die Rippen von dem Endglied mit kreisförmigem Querschnitt nach dem Endglied rechteckigen Querschnitts divergieren. Die Rippen bilden einen konkav-konvexen Körper und sind um die gemeinsame Achse des Aufbaus zentriert» Jedes Endglied kreisförmigen Querschnitts enthält ein Mittelloch und durch diese Mittellöcher verschiedener Komponenten ist ein Bolzen einsteckbar, mit dem die gestapelten Komponenten miteinander und mit einem Aufbau verbunden werden können. Die Komponenten können von außen nach innen mit progressiv kleineren Abmessungen hergestellt sein. Sie können jedoch auch sämtlich von gleicher Größe sein.

03C045/0945

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Pig. I einen Schnitt eines erfindungsgemäß ausgebildeten Stoß- und Vibrationsisolators, der zwischen zwei Aufbauten angeordnet ist, die gegenüber Tragung von Sw^, 'Gerungen und Stößen von einem Bauteil auf den andegeschützt werden sollen, wobei die einzelnen Komponenten des Isolators sich von außen nach innen in der Größe verringern;

Fig. 2 einen Teilschnitt nach der Linie 2-2 gemäß Fig. Ij

Fig. 3 einen Teilschnitt nach der Linie 3-3 gemäß Fig. 4j

Fig. 4 einen Schnitt der am weitesten außen liegenden Komponente des Isolators gemäß Fig. Ij

Fig. 5 einen diametralen Schnitt des Isolators, bei dem sämtliche Komponenten die gleiche Größe aufweisen.

Gemäß Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Stöße und Schwingungen dämpfende Isolator 10 zwischen zwei Aufbauten 12 und 14 angeordnet, um die Übertragung von Stoßen und Schwingungen von dem einen Aufbau 12 nach dem anderen Aufbau 14 oder umgekehrt zu verhindern, wobei eine Beweglichkeit in drei senkrecht aufeinander stehenden Richtungen ermöglicht wird, was bei bisher bekannten Schwingungsdämpfern nicht der Fall war.

03C045/0945

Der Aufbau des Isolators 10 besteht gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 4 aus mehreren Komponenten 16, 18, 20 (Fig. 1), die konzentrisch ineinander geschachtelt und auf einen Bolzen 22 aufgezogen sind, dessen Aohse X-X das geometrische Zentrum der verschiedenen Komponenten darstellt. Jede der Komponenten 16, 18 und 20 ist so ausgebildet, daß eine etwa gleiche Versetzung in drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen ermöglicht wird, und die aufeinanderfolgenden Komponenten nehmen von außen nach innen in ihrer Größe ab, haben jedoch eine einander ähnliche Ausbildung. Jede Komponente besteht aus zwei im axialen Abstand zueinander angeordneten Endgliedern 23 und 25 (Fig. 4), und zwischen diesen Endgliedern erstreckt sich eine Vielzahl von Rippen 26, die in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordnet sind, und die Endglieder verbinden. Die Endglieder 23 besitzen einen kreisförmigen Querschnitt, und im Abstand zueinander angeordnet parallele äußere und innere ebene Oberflächen 23a, 23b und ein Mittelloch 23c Die Endglieder 25 haben einen rechteckigen Querschnitt und enthalten runde Mittelöffnungen 28, die im Durchmesser größer sind als die Umfangsdurchmesser der Endglieder 23, und außerdem äußere und innere ebene Oberflächen 25a, 25b und an den Ecken Löcher 25c. Die Enden der Rippen Bind einstückig mit den Umfangsoberflächen der Endglieder 23 verbunden und mit den Stirnseiten der Endglieder 25 um die kreisförmigen öffnungen 28 darin, so daß die Rippen von dem Endglied 23 nach außen und in Axialrichtung nach den Endgliedern 25 hin divergieren und konvex-konkav gekrümmt sind, wobei ihr Krümmungsmittelpunkt auf der Achse X-X des Aufbaus liegt. Die Rippen definieren zwischen sich im Abstand zueinander liegende Schlitze 2J dreieckiger Form. Die Basis der Dreiecke befindet sich an den Endgliedern 25, und der Scheitel der Dreiecke an den Endgliedern 23. Die Rippen sind im wesentlichen halbkugelförmig bezüglich der Achse des

030045/0945

zusammengesetzten Aufbaus angeordnet und besitzen rechteckigen Querschnitt. An den Verbindungen der Rippen mit den Endgliedern 23 sind Auskehlungen vorgesehen.

Die ebenen Oberflächen 23b an jedem Endglied 23 weisen eine zentrale kreisförmige Ausnehmung 30 auf, um das Endglied der weiter innen liegenden Komponente aufzunehmen, so daß mehrere Komponenten auf dem Bolzen fest relativ zueinander aufgezogen werden können. Die Tiefe der Ausnehmungen 30 entspricht der Dicke der Endglieder 25.

Die Endglieder 25 haben eine entsprechende Außendimensionierung und die Löcher 25c an den Ecken sind so ausgerichtet, daß sie Bolzen 32 aufnehmen können, um eine Verbindung mit dem Aufbau 14 herstellen zu können. Zweckmäßigerweise ist das 'Endglied der äußersten Komponente an seiner Rückseite mit einer Verstärkungsrippe 34 längs jeder der vier Seiten versehen. Die inneren Aufbauteile besitzen derartige Rippen nicht.

Bei dem zusammengesetzten Aufbau sind die Rippen 26 in Umfangsrichtung um die Achse des Bolzens 22 herum umfangsmäßig im Abstand zueinander angeordnet und sie liegen im radialen Abstand von der Achse des Bolzens an gegenüberliegenden Enden mit unterschiedlichen Abständen, so daß Räume zwischen den Rippen aufeinanderfolgender Komponenten gebildet werden, die eine freie Bewegung der Rippen relativ zueinander zulassen, wodurch die Bewegung in drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen mit gleicher Auslenkung aufrecht erhalten wird, so daß ein Aufbau geschaffen wird, bei dem der Widerstand im Hinblick auf die drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen die Summe des Widerstandes der rechtwinkligen Auslenkung einer jeden individuellen Komponente ist.

030045/0945

Die Rippen gehen von den Endteilen 23 mit gleichem radialen Abstand von der X-X Achse des zusammengesetzten Aufbaus aus und enden in den Endteilen 25 in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Achse X-X„

Der so ausgebildete Aufbau ist extrem einfach, da jede Komponente nur aus einem elastomeren Material, beispielsweise aus Polyvinyl-Chlorid mit einer Härte von 65 "A"-Scale besteht und so leicht in Massenfertigung hergestellt werden kann, so daß sich eine wirtschaftliche Herstellung ergibt. Außerdem arbeitet der erfindungsgemäße Aufbau sehr zuverlässig. Einfach durch Zusatz weiterer Komponenten kann der Aufbau der abzustützenden Belastung angepaßt werden, mit dem Vorteil,daß ein weiter Bereich von Federverhältnissen für einen gegebenen Wert geliefert wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau nimmt die Größe der Komponenten von außen nach innen ab. Die Komponenten können jedoch alle mit gleichen Abmessungen hergestellt werden, wie dies in Figur 5 dargestellt ist, wobei zwei konzentrisch angeordnete Komponenten 16a und l8a vorgesehen werden. Die Endglieder 23a haben den gleichen Durchmesser und die gleiche Dicke und weisen an ihren Innenseiten Ausnehmungen 30a der gleichen Größe auf. Die Endglieder 25a haben ebenfalls gleiche Größe und Gestalt. Im übrigen liefert dieser Komponentenaufbau ebenfalls die orthogonalen Auslenkungen, die vorstehend in Verbindung mit Fig. 1 bis 4 beschrieben wurden, und es ergibt sich der Vorteil, daß infolge der gleichen Größe und Gestalt die Formkosten vermindert werden können, da sämtliche Komponenten durch ein Einstufen-Formverfahren hergestellt und in entsprechender Anzahl gestapelt werden können, um die erforderliche Lastabstützung zu gewährleisten. Obgleich die zulässigen orthogonalen Auslenkungen nicht exakt gleich sein müssen und die Federraten möglicherweise nicht identisch sein

030045/0945

können, wird dies durch den Vorteil der Herabsetzung der Produktionskosten mehr als kompensiert, wenn bei den Anwendungsfällen nicht zu schwerwiegende Kriterien zu erfüllen sind.

030045/0945

3Q16558

ZUSAMMENFASSUNG

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vibrations- und Stoßisolator, der die Übertragung von Stoßen und Vibrationen von einem Aufbau auf einen anderen verhindert oder vermindert. Dieser Isolator besteht aus einer Vorrichtung, die eine orthogonale Auslenkung in drei Richtungen ermöglicht und der Aufbau besteht aus mehreren konzentrisch ineinander schachtelbaren Komponenten, von denen jede so gestaltet ist, daß eine orthogonale Auslenkung möglich wird und ein Verbindungselement hält diesen ineinander geschachtelten Aufbau in paralleler Anordnung so* daß der Gesamtwiderstand gegenüber einer Versetzung der Summe der Widerstände der einzelnen Komponenten entspricht. Der Komponentenaufbau kann von außen nach innen in der Größe abnehmen, oder es können sämtliche Komponenten die gleiche Abmessung besitzen.

030045/0945

Leerseite

Claims

Patentansprüche :

1.) Stoß- und Vibrationsisolator,

dadurch gekennzeichnet, daß er aus mehreren konzentrisch ineinander geschachtelten Komponenten besteht, von denen jede im Abstand zueinander angeordnete parallele Endglieder und zwischen diesen eine Vielzahl von Rippen besitzt, die im gleichen Umfangsabstand um die gemeinsame Achse herum angeordnet sind und an ihren Enden an den Endgliedern auf unterschiedlichen Radien ansetzen, und daß Mittel vorgesehen sind, um die Endglieder gegen eine Versetzung relativ zueinander im Eingriff zu halten.

2. Stoß- und Vibrationsisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten unterschiedliche Abmessungen aber einander entsprechende Gestalt derart aufweisen, daß aufeinanderfolgende Komponenten im radialen Abstand zueinander angeordnet sind (Figo 1 bis 4)„

3„ Stoß- und Vibrationsisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten alle von gleicher Gestalt und Abmessung sind.

030045/0945

Stoß- und Vibrationsisolator nach einem der Ansprüche 1 bis j5,

dadurch gekennzeichnet, daß das eine der Endglieder kreisförmige Gestalt und das andere rechteckige Gestalt aufweist, daß das rechteckige Endglied zentral eine kreisförmige öffnung besitzt, die einen groia- ^ Durchmesser hat als der Durchmesser des runden Endgliedes, die Rippen derart zwischen den Endgliedern angeordnet sind, daß sie von dem rechteckigen Endglied, nach dem kreisförmigen Endglied divergieren, daß die kreisförmigen Endglieder zentrale Öffnungen aufweisen, durch die Bolzen hindurchführbar sind, die eine gegenseitige Verspannung bewirken, und daß die Rippen einen konkav-konvexen Körper bilden, und von der gemeinsamen Mittelachse mit unterschiedlichen radialen Abständen angeordnet sind.

Stoß- und Vibrationsisolator nach einem der Ansprüche 1 bis k,

dadurch gekennze i ohne t, daß die Rippen einerseits am Rand der Mittelöffnung rechteckigen Endgliedes und andererseits am Umfang des kreisförmigen Endgliedes ansetzen.

Stoß- und Vibrationsisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrisch angeordneten Komponenten in drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen auslenkbar sind und in allen drei Richtungen einen etwa gleichen Auslenkwiderstand besitzen.

030045/0945

Stoß- und Vibrationsisolator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslenkwiderstand in jeder Richtung der Summe der Auslenkwiderstände der Komponenten in jeder Richtung entspricht»

8ο Stoß- und Vibrationsisolator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslenkung in den drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen aufeinander folgender Komponenten von außen nach innen kleiner wird.

9ο Stoß- und Vibrationsisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen etwa halb kugelförmig bezüglich der Mittelachse verlaufen»

ΙΟ» Stoß- und Vibrationsisolator nach Anspruch 3, dadurch gekennze ichnet, daß die Auslenkung aller Komponenten in den drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen etwa gleich ist.

11« Stoß- und Vibrationsisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der kreisrunden Endglieder Ausnehmungen vorgesehen sind, in die die Endglieder innen liegender Komponenten einpassen.

030045/0945

12. Stoß- und Vibrationsisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte der rechteckigen Endglieder aufeinander ausgerichtete Löcher aufweisen, durch die Bolzen einführbar sind.

13. Stoß- und Vibrationsisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Ausnehmungen in den kreisförmigen Endgliedern der Dicke der rechteckigen Endglieder am anderen Ende entsprechen, so daß bei der Ineinanderschachtelung die Rückseite der rechteckigen Endkomponente in Eingriff mit der Frontseite der rechteckigen Komponente außerhalb hiervon in Eingriff steht.

14. Stoß- und Vibrationsisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmigen Endglieder eine beträchtliche axiale Dicke aufweisen, und daß das Ende der hieran ansetzenden Rippen von den Umfangsrändern der Endglieder zwischen ihren Enden ausgeht.

15. Stoß- und Vibrationsisolator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Enden der kreisförmigen Endglieder eben ausgebildet sind und senkrecht zur Achse liegen.

030045/0945

16. Stoß- und Vibra'tionsisolator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen aufeinanderfolgender Komponenten von den Endabschnitten des Kreisquerschnitts an im wesentlichen entsprechenden radialen Abständen von der Achse der Endglieder ausgehen.

17. Stoß- und Vlbrationsisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen an den Endgliedern rechteckigen Querschnitts in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Achse der Endglieder ansetzen.

18. Stoß- und Vibratioftsisolator nach Anspruch \J_S dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene eine Ebene ist, die die Enden der Rippen der äußersten Komponente enthält.

19« Stoß- und Vibrationsisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er insgesamt aus einem elastomeren Stoff besteht.

20. Stoß- und Vibrationsisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Versetzungswiderstand durch Hinzufügen bzw. durch Wegnahme von Komponenten veränderbar ist.

ο Stoß- und Vibrationsisolator nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß sie mit ihrem rechteckigen Endglied am Boden

030045/0945

verankerbar sind, und daß sie den abzustützenden Bauteil mit dem kreisrunden Endglied abstützen, wobei die beiden gegeneinander zu isolierenden Bauteile über Schraubbolzen mit den Endgliedern verbunden sind, die gleichzeitig eine Verbindung der ineinandergeschachtelten Komponenten bewirken.

22. Stoß- und Vibrationsisolator nach Anspruch , dadurbh gekennzeichnet, daß die Endglieder aufeinander ausgerichtete Bolzenlöcher in Planschgliedern aufweisen, deren Größe von den unteren nach den oberen Komponenten hin abnimmt.

23. Stoß- und Vibrationsisolator nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzenlöcher an gleichen Stellen einander identischer Endglieder der einzelnen Komponenten angeordnet sind.

030045/0945