DE3111015C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Befestigungselement entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches, aus der US-PS 30 73 557 bekanntes Befestigungselement besteht aus zwei Hülsen, zwischen denen eine Metallgeflechtpackung angeordnet und die gegen Axialverschiebung gesichert ist. Ein die innere Hülse durchsetzender Drehzapfen ist axial verschieblich angeordnet. Dieses bekannte Befestigungselement dient bevorzugt zur Halterung von Luftfahrzeugantrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Befestigungselement der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das bei guten und dem speziellen Anwendungsfall anpaßbaren Dämpfungseigenschaften einen einfachen Aufbau aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß besteht die Packung aus einer Mehrzahl zwischen den Hülsen angeordneten Ringsektoren, wobei auf einfache Weise die Möglichkeit besteht, in verschiedenen Radialrichtungen unterschiedliche Dämpfungseigenschaften der Packung vorzusehen.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform von einem erfindungsgemäß aufgebauten, nachstehend als Isolator bezeichneten Befestigungselement,

Fig. 2 eine geschnittene Ansicht durch den Isolator nach Fig. 1 längs der Schnittlinie 2-2,

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht längs der gleichen Linie wie in Fig. 2 mit Darstellung des Isolators bei der Verbindung von einem Paar Bauteilen.

Bei sämtlichen Ansichten tragen gleiche Teile gleiche Bezugszeichen.

Der Isolator gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfaßt einen konusförmigen Augbolzen 20, ein ringförmiges elastisches Element 30 und einen als Hülse ausgebildeten Kern 32. Bei der bevorzugten Ausführungsform, die für den Einsatz als Verbindungsteil zwischen der Traggondel eines Düsenflugzeuges und der Motorbefestigung gedacht ist, bestehen sämtliche Bauteile aus Metall, z. B. Stahl, wobei der Augbolzen 20 und der Kern 32 aus gehärtetem Stahl gefertigt sind und das elastische Element 30 ein verdichtetes Edelstahlgeflecht darstellt. Es versteht sich jedoch, daß auch andere Materialien für den Schwingungsisolator verwendet werden können, vorausgesetzt, diese Materialien haben die erforderlichen mechanischen Eigenschaften (z. B. Festigkeit und Steifigkeit bezüglich des Augbolzens 20 und des Kernes 32) für den jeweiligen Anwendungsfall. So könnten z. B. der Augbolzen 20 und der Kern 32 aus Aluminium, Bronze oder sogar Kunststoffen, wie Polycarbonat, Polyphenylensulfid und dgl. bestehen.

Der Augbolzen 20 umfaßt eine radial äußere Hülse, nachstehend als Augabschnitt 22 bezeichnet, Schaftabschnitt 24 und einen Bolzenabschnitt 26. Bei der bevorzugten Ausführungsform hat der Augabschnit 22 die allgemeine Gestalt von einem hohlen Kreiszylinder mit einer axialen Erstreckung, die gleich oder etwas kleiner als der Außendurchmesser des Zylinders ist. Es versteht sich jedoch, daß auch andere Dimensionsverhältnisse möglich sind. Der Schaftabschnitt 24 erstreckt sich radial von einer mittleren Stelle an der äußeren Oberfläche des Augabschnittes 22 über eine Länge, die primär auf der Basis der gewünschten Trennung zwischen den durch den Isolator miteinander zu verbindenden Bauteilen gewählt wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform hat der Schaftabschnitt 24 im wesentlichen die Gestalt von einem kreisförmigen Kegelstumpf, dessen breitere Basis einen Durchmesser von etwa der axialen Erstreckung des Augabschnittes 22 aufweist. Koaxial zum Schaftabschnitt 24 erstreckt sich von dessen dem Augabschnitt 22 abgewandten Ende der Bolzenabschnitt 26. Bei der bevorzugten Ausführungsform trägt der Bolzenabschnitt 26 ein Gewinde und hat einen Durchmesser, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser der kleineren Basis des konischen Schaftabschnittes 24 ist. Vorzugsweise sind Aug-, Schaft- und Bolzenabschnitt 22, 24 und 26 einteilig ausgebildet, obgleich sie auch separat voneinander gefertigt und dann zusammengesetzt werden können. Die Abmessungen der verschiedenen Abschnitte des Augbolzens 20 werden in bekannter Weise unter Berücksichtigung von u. a. der Höhe der zu haltenden Last und der Festigkeit des Konstruktionsmaterials bestimmt.

Die Aushöhlung im Augabschnitt 22 hat die Gestalt von einer im wesentlichen konzentrischen zylindrischen Durchgangsbohrung, deren überwiegender Teil durch die zylindrische Fläche 27 gemäß Fig. 2 begrenzt ist. Über eine kurze axiale Strecke an jedem Ende der Bohrung ist der Durchmesser der inneren Oberfläche des Augabschnittes 22 etwas kleiner als der Durchmesser der zylindrischen Oberfläche 27, wodurch nach innen weisende radiale Flansche 28 gebildet werden. Die Abmessungen der zylindrischen Oberfläche 27 und der Flansche 28 werden hauptsächlich unter Berücksichtigung des Betriebes des Isolators, wie nachfolgend noch erläutert werden wird, bestimmt.

Eng in der durch die zylindrische Oberfläche 27 definierten Bohrung im Augabschnitt 22 und gegen eine Bewegung parallel zur Achse der zylindrischen Oberfläche durch die inneren radialen Flansche 28 gehindert, befindet sich das ringförmige elastische Element 30. Das ringförmige elastische Element 30 ist so dimensioniert, daß es die gleiche axiale Erstreckung wie der Abstand zwischen den inneren radialen Flanschen 28 des Augabschnittes 22 und den gleichen Außendurchmesser wie der Durchmesser der zylindrischen Oberfläche 27 hat. Die radiale Dicke des ringförmigen elastischen Elementes 30 wird u. a. durch das gewünschte Dämpfungsverhalten des Isolators bestimmt, wie dies für den Fachmann ohne weiteres verständlich ist. Bei der Auslegung des Isolators sollte berücksichtigt werden, daß die maximale radiale Abbiegung von einem Segment des elastischen Elementes 30 geringer als die radiale Dicke des elastischen Elementes um wenigstens die Summe aus den radialen Abmessungen der Flansche 28 (am Augabschnitt 22) und der Flansche 34 (am Kern 32) ist, worauf nachfolgend noch eingegangen wird. Wie erwähnt, besteht das ringförmige elastische Element 30 aus einem verdichteten Metallgeflecht. Das ringförmige elastische Element 30 wird als eine Anordnung aus einer Vielzahl von einzelnen elastischen Ringsektoren 31 hergestellt. Obgleich das gezeigte mehrteilige ringförmige elastische Element aus sechs gleich großen elastischen Ringsektoren 31 aufgebaut ist, kann die Anzahl der einzelnen zur Bildung des vollständigen Ringes verwendeten Sektoren und die Winkelerstreckung der einzelnen Sektoren natürlich, wenn erwünscht, verändert werden. Ferner versteht es sich, daß die elastischen Ringsektoren nicht winkelmäßig so dimensioniert werden brauchen, daß sie einen vollständigen Ring ergeben. Vielmehr können sie auch so ausgelegt werden, daß, wenn erwünscht, umfängliche Spalte verbleiben. Diese Modifikationen ermöglichen das Vorsehen von Isolatoren mit unterschiedlichem Isolierverhalten in verschiedenen Radialrichtungen, so daß sie eine große Belastung in einer bevorzugten Radialrichtung abstützen können, während sie in allen Radialrichtungen im wesentlichen gleichmäßiges Isolierverhalten zeigen.

Im ringförmigen elastischen Element 30 ist konzentrisch ein Kern 32 angeordnet. Der Kern hat im wesentlichen die Gestalt von einem kreiszylindrischen Rohr, das so bemessen ist, daß es eng in dem ringförmigen elastischen Element 30 einsitzt und sich durch dieses erstreckt. Der Kern 32 entspricht in seiner Axialerstreckung dem Augabschnitt 22. An jedem äußeren Ende des Kernes 32 ist ein äußerer radialer Flansch 34 vorgesehen und so angeordnet, daß er im wesentlichen gegenüber dem zugehörigen inneren Flansch 28 bei vollständig montiertem Augbolzen zu liegen kommt. Eine bevorzugte Ausführungsform des Kernes 32 ist mit einer Hülse 36 in Form von einem kreiszylindrischen Rohr versehen, dessen Durchmesser mit dem Innendurchmesser des Kernes 32 übereinstimmt und dessen axiale Länge gleich dem des Kernes ist. Die Hülse 36 liegt konzentrisch im Kern 32. Die wahlweise vorzusehende Hülse 36 dient als Lagerfläche. Bei Vorsehen einer solchen Hülse 36 wird diese daher aus einem geeigneten Material mit geringem Reibungskoeffizienten hergestellt.

Der Zusammenbau läßt sich höchst einfach dadurch bewerkstelligen, daß man zunächst das ringförmige elastische Element in die Bohrung im Augabschnitt 22 einsetzt und dann mit dem Kern 32 versieht.

Obgleich die Flansche 28 und 34 die Aufgabe haben, das elastische Element 30 im Augabschnitt 22 und den Kern 32 im elastischen Element festzuhalten, können die Flansche auch dazu dienen, das ringförmige elastische Element 30 unter axialer Kompression zu halten. Dies kann bei gewissen Arten von Isolatoren und für gewisse Fertigungsverfahren gewünscht sein. Z. B. kann das elastische Element 30 durch die axiale Kompression aus einem rohrförmigen Stück Metallgeflecht gebildet werden, das anfangs eine axiale Erstreckung hat, die größer als die axiale Erstreckung des Augabschnittes 22 ist. Dieses Element wird nachfolgend durch den einen oder anderen (oder beide) Sätze von Flanschen zusammengedrückt und im komprimierten Zustand gehalten.

Fig. 3 zeigt einen Isolator gemäß der bevorzugten Ausführungsform zur Verbindung von zwei Bauteilen 38 und 40. Bei dem Bauteil 38 kann es sich z. B. um einen Ring für die Aufhängung des Düsenmotors und bei dem Bauteil 40 um die Motorgondel des Düsenflugzeuges handeln. Das Bauteil 38 weist Ansätze 42 mit zueinander ausgerichteten Bohrungen auf, die einen Gewindebolzen 44 aufnehmen. Die Ansätze 42 tragen den Bolzen 44 parallel zu der gewünschten Richtung der freien Relativbewegung zwischen den Bauteilen. Der Bolzen 44 ist so bemessen, daß er sich gleitbar durch die Hülse 36 erstreckt und wird durch eine Mutter 46 gesichert. Es versteht sich, daß ein bestimmter Isolator an Bolzen 44 mit unterschiedlichen Durchmessern dadurch angepaßt werden kann, daß man in entsprechender Weise die Hülse 36 verändert. Die Ansätze 42 sind so bemessen, daß sie den Bolzen 44 unter Vorsehen eines Freiraumes zwischen dem Augabschnitt 22 und dem Bauteil 38 halten, wenn der Augbolzen 20 an dem Bauteil durch die Ansätze 42 und den Bolzen 44 befestigt ist. Die Ansätze stehen in einem größeren Abstand voneinander als die gewünschte relative Bewegungsstrecke zwischen den Bauteilen 38 und 40 und dieser Abstand ist größer als die axiale Erstreckung des Augabschnittes 22. Gegenüber der Anordnungsstelle des Bolzens 44 ist das Bauteil 40 mit einer Öffnung 47 versehen, die entsprechend der Gestalt des Schaftabschnittes 24 und Bolzenabschnitt 26 des Augbolzens ausgebildet ist. Die Achse der Öffnung 27 liegt im wesentlichen senkrecht zur gewünschten Richtung der freien Relativbewegung und ist so bemessen, daß, wenn der Augbolzen 20 fest in der Öffnung sitzt, zwischen den Bauteilen 38 und 40 in dem gesamten Bereich der Relativbewegung zwischen den Bauteilen ein Freiraum verbleibt. Falls die erlaubte freie Relativbewegung zwischen den Bauteilen 38 und 40 eine Präferenzbewegung von einer Ausgangslage zwischen den Bauteilen darstellt, würde die Anordnung der Ansätze 42 und der Öffnung 47 so sein, daß bei dem Anfangszustand der Augabschnitt 22 des Augbolzens 20 längs des Bolzens 44 zu dem Ansatz 42, der der Präferenzbewegung gegenüberliegt, um einen geeigneten Betrag verschoben ist. Anderenfalls ist die Anordnung von Ansätzen und Öffnung normalerweise so, daß der Augabschnitt in der Mitte liegt. Der Augbolzen 20 ist an dem Bauteil 40 durch eine auf dem Bolzenabschnitt 26 aufgeschraubte Mutter 48 befestigt.

Der Gleitsitz zwischen der Hülse 36 und dem Bolzen 44 erlaubt eine freie Relativbewegung zwischen den Bauteilen 38 und 40 in Axialrichtung längs des Bolzens 44 zwischen den beiden Stellen, bei denen der Augabschnitt 22 mit den Ansätzen 42 in Berührung tritt. Die relativen Linearbewegungen zwischen den Bauteilen senkrecht zu der erlaubten Bewegung äußern sich als radiale verdichtende Verlagerungen am ringförmigen elastischen Element 30. Bei den freien Drehbewegungen zwischen den Bauteilen belasten nur diejenigen um Achsen senkrecht zur Achse des Bolzens 44 den Isolator, zumal da der Bolzen 44 und der Augbolzen 20 relativ zueinander um diese letztgenannte Achse verdreht werden können. Bei normalen Installationen würde ein weiterer Isolator, der entfernt vom Augbolzen 20 angeordnet ist, die relative Drehbewegung der Bauteile 38 und 40 um Achsen senkrecht zur Achse des Bolzens 44 begrenzen. Bei normalen Installationen ist daher der Isolator keinen Momenten ausgesetzt, die entweder die von dem Isolator aufzunehmende Last verstärken oder eine ungleichmäßige Belastung hervorrufen würden.

Es versteht sich, daß die bevorzugte Ausführungsform des Isolators ohne wesentliche Abweichung von der gegebenen Lehre in verschiedener Weise modifiziert werden kann. Obgleich die konische Ausbildung des Schaftabschnittes 24 die genaue und stabile Lage des Isolators relativ zu dem Bauteil 40 erleichtert, könnte der Schaft z. B. in Form eines Zylinders ausgebildet sein oder irgendeine andere Gestalt haben, indem z. B. sein Querschnitt quadratisch, rechteckförmig oder dreieckförmig ist; ferner könnte der Schaft mit Keilnuten versehen sein, die die Ausrichtung des ringförmigen elastischen Elementes 30 erleichtern. Für manche Anwendungsfälle kann es ferner erwünscht sein, die Achsen von Schaftabschnitt 24 und Bolzenabschnitt 26 unter einem anderen Winkel als die im wesentlichen senkrechte Lage zur Achse des elastischen Elementes 30 anzuordnen. Ferner kann der Bolzenabschnitt 26 und der Schaftabschnitt 24 die gleiche Querschnittsgestalt und/oder Maximalgröße haben. Eine weitere mögliche Modifikation besteht darin, den Bolzenabschnitt 26 ohne Gewinde vorzusehen und mit dem Bauteil 40 in anderer Weise, z. B. durch eine Verschweißung oder Verklebung oder durch C-förmige Sprengringe zu verbinden.

In Abwandlung der Erfindung könnte das elastische Element 30 auch aus einem Elastomer, Filz oder Kork bestehen.

Claims (9)

1. Schwingungs- und Stoßkräfte absorbierendes Befestigungselement zur Abstützung einer Last mit einem Befestigungsauge, welches eine radial äußere Hülse, eine radial innere Hülse und eine zwischen diesen Hülsen angeordnete, aus Metallgeflecht oder dergleichen gebildete, gegen Axialverschiebung relativ zu den Hülsen gesicherte, nachgiebige Packung aufweist, wobei die innere Hülse axial frei gleitverschieblich einen das Auge durchsetzenden Befestigungsbolzen umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Packung (30) aus einer Mehrzahl zwischen den Hülsen (36, 22) angeordneten Ringsektoren (31) gebildet ist.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Ringsektoren (31) den gleichen Flankenwinkel aufweisen.

3. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringsektoren (31) unterschiedliche Flankenwinkel aufweisen.

4. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken benachbarter Ringsektoren (31) aneinanderliegen.

5. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen wenigstens zwei benachbarten Ringsektoren (31) ein Zwischenraum vorgesehen ist.

6. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der inneren Hülse (36) und der Packung (30) eine weitere Hülse (32) mit radialen Flanschen (34) zur Halterung der Packung (30) angeordnet und mit der inneren Hülse (36) verbunden ist.

7. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den axialen Enden der äußeren Hülse (22) des Auges nach innen ragende radiale Flansche (28) zur Halterung der Packung (30) vorgesehen sind.

8. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Hülse (36) aus einem Material mit einem geringen Reibkoeffizienten besteht.

9. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Auge außen in einen Schaftabschnitt (24) übergeht, dessen Form im wesentlichen die eines geraden Kreiskegelstumpfes ist, mit einem maximalen Durchmesser, der im wesentlichen gleich der maximalen Abmessung der radial äußeren Hülse (22) des Auges ist, und mit einem minimalen Durchmesser, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser eines sich anschließenden Gewindeabschnittes (26) ist.