DE3532489C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
- F16F13/04—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
- F16F13/06—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper
- F16F13/22—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper characterised by comprising also a dynamic damper
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F13/00—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs
- F16F13/04—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper
- F16F13/06—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper
- F16F13/08—Units comprising springs of the non-fluid type as well as vibration-dampers, shock-absorbers, or fluid springs comprising both a plastics spring and a damper, e.g. a friction damper the damper being a fluid damper, e.g. the plastics spring not forming a part of the wall of the fluid chamber of the damper the plastics spring forming at least a part of the wall of the fluid chamber of the damper
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
- F16F9/02—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum
- F16F9/04—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall
- F16F9/0472—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall characterised by comprising a damping device
- F16F9/0481—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall characterised by comprising a damping device provided in an opening to the exterior atmosphere
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein schwingungsdämpfendes Lager
für ein schwingendes Aggregat mit einem Trag- und einem
Lagerteil, die durch eine Tragfeder aus gummielastischem
Werkstoff verbunden sind und gemeinsam mit dieser einen
mit Luft gefüllten und über eine Drosselöffnung mit der
Außenluft verbundenen Arbeitsraum umschließen, wobei der
den Arbeitsraum begrenzende Bestandteil des Lagerteiles als schwingfähige Platte ausgebildet ist.
Gummilager der vorgenannten Art sind beispielsweise aus
der DE-OS 27 37 219 und aus der US-PS 25 38 658 bekannt.
Sie gelangen bei der Lagerung von Verbrennungsmotoren
zur Anwendung, werden den hier gestellten Anforderungen jedoch
insofern wenig gerecht, als sich nur eine sehr unbefriedigende
Isolierung der von diesen erregten, hochfrequenten
Eigenschwingungen ergibt.
Elastische Lagerungen bedürfen, wenn eine Erregung im
Bereich der Resonanzfrequenz nicht ausgeschlossen werden
kann, stets der Dämpfung. Erst hierdurch lassen
sich unzulässig große Auslenkungen im Resonanzfall vermeiden.
Die Dämpfung kann durch Anwendung verlustbehafteter,
elastomerer Werkstoffe erfolgen, durch hydraulische
oder durch aerodynamische Mittel. In allen Fällen bedingt
ihre Anwendung jedoch eine Verhärtung der Feder und
damit eine Verschlechterung der erzielten Isolierwirkung
in dem Bereich oberhalb der Eigenfrequenz
des Systems.
Die unter Ausnutzung der inneren Verluste elastomerer
Werkstoffe erzielbaren Dämpfungswirkungen sind oft zu
klein und außerdem auch dann wirksam, wenn sie nicht
erwünscht sind, nämlich bei der Einleitung hochfrequenter
Schwingungen. Unter Anwendung hydraulischer oder aerodynamisch
wirkender Dämpfungsmittel sind bessere Dämpfungswirkungen
erzielbar.
Die bekannten hydraulisch gedämpften Gummilager sind
jedoch relativ kompliziert im Aufbau und dementsprechend
teuer. Sie erweisen sich darüber hinaus als technisch
wenig zuverlässig wegen der bei Wechselbeanspruchungen
kaum zu vermeidenden Kavitation im Inneren.
Elastische Lagerungen mit einer aerodynamisch arbeitenden
Dämpfungseinrichtung sind wesentlich einfacher gestaltet,
sie liefern aber nur dann die erforderliche
hohe Dämpfungswirkung in bezug auf eine ausreichende
Dämpfung niederfrequenter Schwingungen, wenn sie für
den speziellen Anwendungsfall exakt dimensioniert sind.
Anhand der in der Anlage beigefügten Fig. 1 wird das
nachfolgend weiter erläutert:
Das in Fig. 1 längs geschnitten wiedergegebene Gummilager
besteht aus dem Tragteil 4, dem Lagerteil 5 und
der aus gummielastischem Werkstoff bestehenden Tragfeder 1,
die gemeinsam den luftgefüllten Arbeitsraum 2 umschließen.
Letzterer ist durch eine Drosselöffnung 3 mit der
Außenluft verbunden.
Bei einer schnellen Einfederung des Traglagers 4 ergibt
sich eine vorübergehende Komprimierung des in dem Arbeitsraum
2 enthaltenen Luftvolumens. Es vergeht dann
eine begrenzte Zeit, die Relaxationszeit τ, bis Außen-
und Innendruck wieder bis auf 1/e einander gleich sind.
Die Relaxationszeit ist maßgebend für die erzielbare
Dämpfungswirkung. Sie ergibt sich aus der Beziehung
τ=W · F₂, wobei F₂ die Federung (reziproke Federkonstante)
des Luftpolsters und W den Strömungswiderstand der Drosselöffnung
3 bezeichnen. Das mechanische und elektrische
Ersatzschaltbild des Federungssystemes ist in den Fig.
2 und 3 wiedergegeben. F₁ bezeichnet darin die Federung
der Tragfeder.
Aus den gezeigten Ersatzschaltbildern ergibt sich ein
Verlustfaktor η des Gesamtsystems von
wobei δ der Verlustwinkel, α=F₁/F₂ das Verhältnis
der Federungen und ω die Kreisfrequenz ist. Für α=2
ergibt sich der maximale Verlustwinkel δ max =30° und
wird für
also für
erreicht.
Es ist deshalb zweckmäßig, τ so zu wählen, daß die Resonanzfrequenz
des durch das Gummilager federnd gestützten
Körpers
wird.
α=2 bedeutet in diesem Falle, daß die durch das im
Arbeitsraum enthaltene Luftpolster gebildete Luftfeder
bei geschlossener Öffnung doppelt so hart sein muß wie
die Elastomerfeder, wenn so hohe Dämpfungswerte erwünscht
sind. Die Elastomerfeder muß deshalb so dimensioniert
werden, daß die Tiefe des Luftvolumens unter statischer
Soll-Last nicht viel größer ist als die zu erwartende
dynamische Auslenkung. Durch die Nichtlinearität der
Luftfeder - insofern gelten die Ersatzschaltbilder
nach den Fig. 2 und 3 nur mit Einschränkungen - ist
die Gefahr des Anschlagens dennoch gering. Hierdurch
verursachte Nebenwirkungen können zusätzlich weiter
vermindert werden, wenn man die Unterseite der Tragfeder
so gestaltet, daß sich ein progressiv wirkender Anschlagpuffer
ergibt.
Bei hohen Frequenzen, beispielsweise bei der oft störenden
Zündfolgefrequenz eines Kolbenmotors, findet ein
Druckausgleich zwischen dem Arbeitsraum und der Außenluft
praktisch nicht mehr statt. Es kommt zur Addition
der Federraten von Luft- und Tragfeder, was gleichbedeutend
damit ist, daß bei α=2 das Gummilager 3mal so steif wird
wie im Grenzfall tiefer Frequenzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gummilager
der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln,
daß bei Gewährleistung einer guten Dämpfungswirkung bei
Einleitung tieffrequenter Schwingungen die bei Einleitung
hochfrequenter Schwingungen störende Verhärtung zumindest
in einem begrenzten Frequenzbereich vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Gummilager
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Arbeitsraum
und die Drosselöffnung derart gestaltet sind, daß
die Zeitkonstante τ der Entspannung des in dem Arbeitsraum
enthaltenen Luftpolsters durch die Drosselöffnung
mit der Resonanzfrequenz ω₀ des auf dem Lager abgestützten
Aggregats verknüpft ist durch die Formel
wobei F₁ die Federung der Tragfeder und F₂ die Federung
der in dem Arbeitsraum bei geschlossener Drosselöffnung
gebildeten Luftfeder ist, und daß die Masse und die
reziproke Biegesteifigkeit der Platte derart abgestimmt
sind, daß deren Resonanzfrequenz derjenigen Frequenz
enspricht, bei der das Lager eine geringe Gesamtfedersteife
aufweisen soll.
Bei dem erfindungsgemäßen Gummilager ist somit der der
Tragfeder gegenüberliegende Bestandteil des Lagerteiles
als Plattenresonator ausgebildet und hinsichtlich seiner
Eigenfrequenz an diejenige Frequenz angepaßt, bei der
eine möglichst weiche Federung erwünscht ist, beispielsweise
an die Frequenz der hochfrequenten Schwingungen
eines Kfz-Motors. Die von diesen hervorgerufenen Druckänderungen
in dem Arbeitsraum werden dadurch kompensiert.
Sie können in den an das Lagerteil angrenzenden Maschinenteilen
nicht mehr störend in Erscheinung treten.
Die Tiefe des Luftpolsters ist bei statischer Sollbelastung
der Tragfeder nur wenig größer als die maximal zu erwartende,
dynamische Auslenkung. Hierdurch ergibt sich
auch eine schnelle Erneuerung des in dem Arbeitsraum
enthaltenen Luftvolumens, was wesentlich zur zusätzlichen
Kühlung beiträgt.
Die Unterseite der Tragfeder kann auf der dem Lagerteil
gegenüberliegenden Seite mit einer als Anschlagpuffer
wirkenden, kuppelartigen Aufwölbung versehen sein. Hierdurch
wird ein störungsfreier Betrieb auch bei gelegentlich
auftretenden Überlastungen sicher gewährleistet.
Der als Plattenresonator wirkende Teil des Lagerteiles
kann im einfachsten Falle einstückig mit dem Lagerteil erzeugt
sein, beispielsweise wenn bei dessen Herstellung
das Tiefziehverfahren zur Anwendung gelangt. Die Eigenfrequenz
des Plattenresonators ist in diesem Falle vorgegeben.
Sie läßt sich in dem erforderlichen Maße an die
Frequenz der zu isolierenden Schwingungen anpassen
durch Anbringung von Zusatzmassen.
Nachfolgend wird der Gegenstand der vorliegenden Erfindung
anhand der in der Anlage beigefügten Fig.
4 bis 6 weiter erläutert:
Das mechanische und das elektrische Ersatzschaltbild
des erfindungsgemäßen Gummilagers ist in den Fig.
5 und 6 wiedergegeben. Dabei ist F₃ die Federung (reziproke
Biegesteife) des Plattenresonators 6 und M die
effektive Masse des den Plattenresonator bildenden Bestandteiles
des Lagerteiles, gegebenenfalls einschließlich
der aufgesetzten Zusatzmasse 7. Wie man leicht erkennt,
reduziert sich durch diese Ausbildung die Gesamtsteife
des Gummilagers bei der Resonanzfrequenz
auf die Steife der Tragfeder 1, d. h. auf 1/F₁. Bei
Einleitung von der Resonanzfrequenz des Plattenresonators
entsprechenden Schwingungen tritt daher eine störende
Verhärtung der Feder nicht mehr in Erscheinung.
Claims (2)
1. Schwingungsdämpfendes Lager für ein schwingendes
Aggregat mit einem Trag- und einem Lagerteil, die
durch eine Tragfeder aus gummielastischem Werkstoff
verbunden sind und gemeinsam mit dieser einen mit
Luft gefüllten und über eine Drosselöffnung mit
Außenluft verbundenen Arbeitsraum umschließen,
wobei der den Arbeitsraum begrenzende Bestandteil
des Lagerteils als schwingfähige Platte ausgebildet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (2)
und die Drosselöffnung (3) derart gestaltet sind,
daß die Zeitkonstante τ der Entspannung des in dem
Arbeitsraum (2) enthaltenen Luftpolsters durch die
Drosselöffnung (3) mit der Resonanzfrequenz ω₀ des
auf dem Lager abgestützten Aggregats verknüpft ist
durch die Formel
wobei F₁ die Federung der Tragfeder (1) und F₂ die
Federung der in dem Arbeitsraum (2) bei geschlossener
Drosselöffnung (3) gebildeten Luftfeder ist, und
daß die Masse und die reziproke Biegesteifigkeit der
Platte (6) derart abgestimmt sind, daß deren Resoanzfrequenz
derjenigen Frequenz entspricht, bei der
das Lager eine geringe Gesamtfedersteife aufweisen
soll.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Platte (6) eine Vorrichtung zum Anbringen einer
Zusatzmasse aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853532489 DE3532489A1 (de) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | Gummilager |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853532489 DE3532489A1 (de) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | Gummilager |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3532489A1 DE3532489A1 (de) | 1987-03-19 |
DE3532489C2 true DE3532489C2 (de) | 1987-06-04 |
Family
ID=6280730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853532489 Granted DE3532489A1 (de) | 1985-09-12 | 1985-09-12 | Gummilager |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3532489A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004008401A1 (de) * | 2004-02-20 | 2005-09-08 | Trelleborg Automotive Technical Centre Gmbh | Pneumatisch dämpfendes Lager |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2538658A (en) * | 1945-10-31 | 1951-01-16 | Ohio Rubber Co | Resilient mounting for motors and the like |
DE2737219A1 (de) * | 1977-08-18 | 1979-03-01 | Phoenix Ag | Elastisches lager mit daempfung |
-
1985
- 1985-09-12 DE DE19853532489 patent/DE3532489A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3532489A1 (de) | 1987-03-19 |
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
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