DE4213043C2 - Hydropneumatic damper spring element - Google Patents
Hydropneumatic damper spring elementInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Luftfeder zur Abstützung von zwei übereinander angeordneten Bauteilen mit folgenden Merkmalen:The invention relates to an air spring for supporting two superimposed components with the following Features:
- 1) Ein elastomerer Luftfederbalg ist unter Bildung eines abgeschlossenen, druckbeaufschlagbaren Federvolumens an den beiden Bauteilen dicht befestigt,1) An elastomeric air bag is under formation a closed, pressurizable Spring volume tight on the two components attached,
- 2) das obere Bauteil weist einen in das Federvolumen ragenden Hohlstempel auf,2) the upper component has one in the spring volume towering hollow stamp,
- 3) der Hohlstempel weist in seiner Stirnfläche und/oder in seiner Mantelfläche in seinem Endbereich mindestens eine Öffnung auf,3) the hollow punch has in its end face and / or in its outer surface in its end area at least one opening,
- 4) das untere Bauteil weist im Federvolumen einen mit einem hydraulischen Medium gefüllten Raum auf, in das das Ende des Hohlstempels eintaucht oder eintauchbar ist,4) the lower component has one in the spring volume a space filled with hydraulic medium, in that dips the end of the hollow punch or is submersible,
- 5) der Querschnitt des Hohlstempels ist derart kleiner als der Querschnitt des das hydraulische Medium aufnehmenden Raumes des unteren Bauteils, daß zwischen dem Hohlstempel und der Wand des unteren Bauteils ein radialer Freiraum vorhanden ist.5) the cross section of the hollow punch is smaller than the cross section of the hydraulic medium receiving space of the lower component that between the hollow punch and the wall of the lower one Component has a radial clearance.
Luftfedern mit einem Balg aus elastomerem Werkstoff bewähren sich seit Jahrzehnten als lastregelbare Federelemente im Fahrzeugbau und im industriellen Bereich. Im industriellen Bereich werden Luftfedern in der Schwingungsisolierung eingesetzt. Die Einsatzfälle reichen von der passiven Schwingungsisolierung hochempfindlicher und leichter Meßinstrumente bis zu schweren Fundamentlagerungen mit einem hohen Gesamtgewicht. Luftfedern halten die Eigenfrequenz auch bei sich verändernden verschiedenen Gewichten und Lasten nahezu konstant. Dies ist z. B. bei Prüfständen von großer Bedeutung oder überall dort, wo gleichbleibende Bedingungen bezüglich der federnden Lagerung erforderlich werden.Air springs with a bellows made of elastomeric material have proven themselves as load controllable for decades Spring elements in vehicle construction and in the industrial sector. In the industrial area, air springs are used in the Vibration isolation used. The applications are enough passive vibration isolation highly sensitive and lighter measuring instruments up to heavy ones Foundation supports with a high total weight. Air springs also keep the natural frequency with you changing different weights and loads almost constant. This is e.g. B. in test benches of large Meaning or wherever constant Resilient bearing conditions required become.
Um Vertikal- und Horizontalschwingungen eines Luftfedersystems zu dämpfen, ist es z. B. aus dem Fahrzeugbau bekannt, einen hydraulischen Schwingungsdämpfer dem Luftfederbalg parallel zu schalten.To vertical and horizontal vibrations one To dampen air spring system, it is e.g. B. from the Vehicle construction known, a hydraulic To connect the vibration damper to the air bag in parallel.
Aus der DE 35 26 156 A1 ist ein lastabhängiges Feder- Dämpfer-Aggregat bekannt. Dabei wird der Kolben einer mit dem Fahrzeugrahmen in Verbindung stehenden Kolbenstange in einem mit einem hydraulischen Medium gefüllten Dämpfungsrohr verschoben. Der Nachteil des geführten Kolbens ist darin zu sehen, daß die Luftfeder nicht auf einem Kreisbogen ablaufen kann, das heißt, ein Versatz eines der beiden gegeneinander abgefederten Bauteile in einer zur Rotationsachse senkrechten Achse ist nicht möglich.DE 35 26 156 A1 describes a load-dependent spring Damper unit known. The piston becomes one with piston rod in connection with the vehicle frame one filled with a hydraulic medium Damping tube shifted. The disadvantage of the led Pistons can be seen in the fact that the air spring is not open can run in an arc, that is, an offset one of the two components sprung against each other in an axis perpendicular to the axis of rotation is not possible.
Zur Schwingungsdämpfung bei Rohrleitungen und anderen Bauteilen ist es aus der Firmenschrift der Firma Gerb, Berlin 1981, PIPEWORK DAMPERS, bekannt, ein mit einem hydraulischen Medium gefülltes, topfförmiges Volumen auf dem unteren Bauteil anzuordnen. Das relativ bewegbare obere Bauteil weist einen mit einer stirnseitigen Öffnung versehenen Hohlstempel auf, der in das hydraulische Medium eintaucht und bei Schwingungen die Bewegungsenergie in dem Dämpfungsmedium in Wärme umwandelt. Zum Schutz vor eindringendem Schmutz ist der Dämpfungsraum durch eine an den Bauteilen angebrachte flexible Manschette abgedichtet. Diese Vorrichtung ist ein Schwingungsdämpfer. Eine Federung wird separat dazu angebracht werden müssen.For vibration damping in pipes and others Components, it is from the company font of Gerb, Berlin 1981, PIPEWORK DAMPERS, known one with one hydraulic medium filled, pot-shaped volume to arrange the lower component. The relatively movable upper component has one with a front opening provided hollow stamp on the in the hydraulic medium immersed and with vibrations the kinetic energy in the Damping medium converted into heat. To protect against The damping space is penetrated by dirt the flexible sleeve attached to the components is sealed. This device is a vibration damper. A Suspension will need to be attached separately.
Aus der JP 2-125 117 A (In: Patents Abstracts of Japan, Section M. Volumen 14 1990 Nr. 355) ist ein elastomerer Luftfederbalg bekannt, der an zwei gegeneinander abzufedernden Bauteilen dicht befestigt ist. Dabei weist das obere Bauteil einen in das Federvolumen ragenden Hohlstempel auf, der eine durchlochte Stirnfläche in seinem Endbereich hat. Das untere Bauteil weist im Federvolumen ein mit einem hydraulischen Medium gefüllten Raum auf, in das das Ende des Hohlstempels eintaucht oder eintauchbar ist. Dabei ist der Querschnitt des Hohlstempels derart kleiner als der Querschnitt des das hydraulische Medium aufnehmenden Raumes des unteren Bauteils, daß zwischen dem Hohlstempel und der Wand des unteren Bauteils ein radialer Freiraum vorhanden ist.From JP 2-125 117 A (In: Patents Abstracts of Japan, Section M. Volume 14 1990 No. 355) is an elastomeric Air bellows known, the two against each other components to be sprung is tightly attached. It points the upper component protrudes into the spring volume Hollow stamp on which a perforated face in has its end area. The lower component points in Spring volume a filled with a hydraulic medium Space into which the end of the hollow plunger dips or is submersible. The cross section of the Hollow punch so small than the cross section of that hydraulic medium receiving space of the lower Component that between the hollow punch and the wall of the there is a radial clearance in the lower component.
Wird diese Luftfeder luftdruckbeaufschlagt, kann das gewünschte Niveau des abzufedernden Bauteils auch bei wechselnden Lasten erhalten bleiben. Die durch z. B. Maschinenbewegungen entstehenden Vertikal- und Horizontalschwingungen des Luftfedersystems werden durch die Bewegungen des Stempels in dem hydraulischen Dämpfungsmedium gedämpft, da durch das Durchströmen der Öffnung bzw. Öffnungen im Hohlstempel Scherwirkungen im hydraulischen Medium entstehen. Je nach den gewünschten Dämpfungsbedingungen kann der Hohlstempel in seiner Betriebsstellung entweder knapp über der Oberfläche des hydraulischen Dämpfungsmediums oder in das hydraulische Dämpfungsmedium eingetaucht angeordnet sein. Ist der Hohlstempel in seiner Betriebsstellung in dem hydraulischen Dämpfungsmedium eingetaucht angeordnet, so spricht der Schwingungsdämpfer bei Auftreten von Schwingungen sofort an. Dies gilt sowohl für die Vertikal- als auch für die Lateralbewegungen. Dieses Feder- Dämpferelement benötigt bei der Montage nur eine einzige Befestigung und kann als integrierte Baueinheit an den Einsatzort verbracht werden.If this air spring is pressurized with air, it can desired level of the component to be cushioned also at changing loads are retained. The through z. B. Vertical and vertical movements Horizontal vibrations of the air spring system are caused by the movements of the stamp in the hydraulic Damping medium damped because of the flow through the Opening or openings in the hollow punch hydraulic medium arise. Depending on the one you want Damping conditions can the hollow punch in its Operating position either just above the surface of the hydraulic damping medium or in the hydraulic Damping medium can be arranged immersed. Is the Hollow punch in its operating position in the hydraulic damping medium arranged immersed, so the vibration damper speaks when Vibrations immediately. This applies to both the vertical as well as for the lateral movements. This feather Damper element requires only one during assembly Attachment and can be integrated into the Be used.
Diese Ausbildung hat den Nachteil, daß durch die auch bei kleinen Amplituden erzeugte Dämpfung die Isolierungswirkung verschlechtert wird. Durch die starre Anbindung des Hohlstempels an das obere Bauteil ist eine Entkopplung des Federungs- zum Dämpfungsverhalten in Abhängigkeit von der Amplitude nicht möglich.This training has the disadvantage that the small amplitudes generated the attenuation Insulation effect is deteriorated. Through the rigid Connection of the hollow punch to the upper component is one Decoupling the suspension from the damping behavior in Not possible depending on the amplitude.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder der eingangs beschriebenen Art derart auszugestalten, daß die Schwingungsisolierung bei kleineren Amplituden ver bessert wird.The invention has for its object an air spring the type described in such a way that the vibration isolation at smaller amplitudes ver is improved.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hohlstempel oder ein Teil des Hohlstempels relativ zu dem Bauteil oder dem Anschlußteil zwischen zwei Anschlägen verschiebbar und beidseitig federbelastet angeordnet ist.The object is achieved in that the Hollow punch or part of the hollow punch relative to the Component or the connecting part between two stops is slidably and spring-loaded on both sides.
Durch diese Ausgestaltung wird das Federdämpfer-Element bei Auftreten von kleinen Amplituden mit hoher Frequenz akustisch abgekoppelt. Der dämpfende Hohlstempel oder ein Teil davon kann unter der Wirkung der beidseitigen Federbelastung einen Freiweg zurücklegen. Erst nach Überwinden des Freiweges wird die Dämpferwirkung zugeschaltet. Dadurch wird eine Entkopplung der Dämpfungsfunktion und der Federungsfunktion in Abhängigkeit von der Schwingungsamplitude erreicht.This configuration makes the spring damper element when small amplitudes occur with a high frequency acoustically decoupled. The damping hollow stamp or a Part of it can be under the action of both sides Spring travel a free path. Only after Overcoming the free path is the damper effect switched on. This will decouple the Damping function and the suspension function in Dependence on the vibration amplitude reached.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlstempel stirnseitig mit einer axial bewegbaren gelochten Scheibe versehen ist, die sich beidseitig an zwei Anschlägen federnd abstützt. Durch die stirnseitig zwischen zwei Anschlägen bewegbare Platte ergibt sich ein definierbarer Freiweg bis zum Ansprechen des Schwingungsdämpfers.This is an advantageous embodiment of the invention characterized in that the hollow punch with a axially movable perforated washer is provided resiliently supported on both sides at two stops. Through the Movable plate on the face between two stops there is a definable free path up to the response of the vibration damper.
Die Erfindung eignet sich zur Lagerung und Dämpfung im Industriebereich, im Baubereich und bei Fahrzeugen. Sie ergibt durch reduzierte Dämpfung im überkritischen Frequenzbereich einen besseren Isolierungsgrad bei den dort auftretenden kleinen Schwingungsamplituden.The invention is suitable for storage and damping in Industrial area, in the construction area and in vehicles. they results from reduced damping in the supercritical Frequency range a better degree of isolation in the small vibration amplitudes occurring there.
Anhand der Zeichnung werden nachstehend vier Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigtBelow are four Embodiments of the invention explained in more detail. It shows
Fig. 1 einen luftfedergelagerten Schwingboden, Fig. 1 is an air spring mounted vibrating floor,
Fig. 2 eine modifizierte Dämpfung der Luftfederung, Fig. 2 shows a modified damping of the air spring,
Fig. 3 in schematischer Darstellung den Hohlstempel mit einer Einrichtung zur Realisierung eines Freiweges, Fig. 3 shows a schematic representation of the hollow plunger with a means for realizing a free path,
Fig. 4 den Hohlstempel mit einer in seiner stirnseitigen Öffnung angeordneten, zwischen zwei Anschlagpunkten beweglichen Scheibe. Fig. 4, the hollow punch with a disc arranged in its front opening, movable between two attachment points.
Ein Schwingboden 10 (Fig. 1) ist von über seine Unterfläche gleichmäßig verteilt angeordneten, kreisförmigen Anschlußteilen 11 abgestützt, die am Außenumfang eines Ansatzes 13 jeweils einen konischen Dichtsitz 14 aufweisen. Ein Luftfederbalg 15 in der Form eines Gürtelrollbalges stützt sich mit seinem oberen konischen Dichtwulst 16 auf diesem konischen Dichtsitz 14 ab, während der untere konische Dichtwulst 17 auf einem mit einer konischen Dichtfläche 18 versehenen Felgenhorn 19 aufsitzt.A vibrating floor 10 ( FIG. 1) is supported by circular connecting parts 11 which are evenly distributed over its lower surface and each have a conical sealing seat 14 on the outer circumference of a shoulder 13 . An air bellows 15 in the form of a belt roller bellows is supported with its upper conical sealing bead 16 on this conical sealing seat 14 , while the lower conical sealing bead 17 rests on a rim flange 19 provided with a conical sealing surface 18 .
Das Felgenhorn 19 ist auf dem Ende einer kreisförmigen Zylinderwand 21 angeschweißt. Die kreisförmige Zylinderwand 21 bildet mit einer Auflagerfläche 22 ein topfförmiges Volumen 23, in dem ein hydraulisches Medium 24 angeordnet ist.The rim flange 19 is welded onto the end of a circular cylinder wall 21 . The circular cylinder wall 21 forms with a support surface 22 a cup-shaped volume 23 in which a hydraulic medium 24 is arranged.
Der Luftfederbalg 15 bildet aufgrund seines dichten Sitzes an den beiden übereinanderliegenden Bauteilen 11 und 21 ein abgeschlossenes Luftfedervolumen 25.Due to its tight fit on the two superimposed components 11 and 21 , the air bellows 15 forms a closed air spring volume 25 .
An der Unterseite des Anschlußteils 11, zentrisch zu dem jeweiligen Ansatz 13, ist ein Hohlstempel 27 angebracht, der in seiner Stirnseite 28 eine Öffnung 29 aufweist. Mit seinem freien Ende ragt der Hohlstempel 27 in das hydraulische Dämpfungsmedium 24.On the underside of the connecting part 11 , centered on the respective extension 13 , a hollow punch 27 is attached, which has an opening 29 in its end face 28 . With its free end, the hollow punch 27 projects into the hydraulic damping medium 24 .
Zur Lagerung des Schwingbodens 10 wird das Luftfedervolumen 25 mit Druckluft beaufschlagt, um eine bestimmte Lagerhöhe zu gewährleisten. Dabei bildet sich zwischen Schwingboden 10 und unterem Bauteil 21, 22 ein erwünschter Luftisolationsspalt. Treten nun aufgrund von Maschinenbetrieb vertikale und/oder horizontale Schwingungen am Schwingboden 10 auf, so werden diese Schwingungen durch die entstehenden Bewegungen des Hohlstempels 27 in dem Dämpfungsmedium in Wärme umgewandelt und damit die Dämpfungswirkung erzeugt. In der Fig. 2 ist das hydraulische Dämpfungsmedium 24 in einer flexiblen Dämpfungsblase 31 angeordnet, durch deren Halsöffnung der Hohlstempel 27 des abzufedernden Bauteils 10, 11 hineinragt. Die Dämpfungsblase 31 ist mit ihrem Halsbereich am Außenumfang des Hohlstempels 27 befestigt. Die Dämpfungsblase 31 ist in dem topfförmigen Volumen 23 der kreisförmigen Zylinderwand 21 angeordnet.For the storage of the vibrating floor 10 , the air spring volume 25 is pressurized with compressed air in order to ensure a certain bearing height. A desired air insulation gap is formed between the vibrating floor 10 and the lower component 21 , 22 . If vertical and / or horizontal vibrations now occur on the vibrating floor 10 due to machine operation, these vibrations are converted into heat by the movements of the hollow plunger 27 in the damping medium and thus the damping effect is generated. In FIG. 2, the hydraulic damping medium is arranged in a flexible damping bubble 31 24 through the neck opening of the hollow stem 27 of the cushioned member 10 protrudes. 11 The damping bladder 31 is attached with its neck area to the outer circumference of the hollow punch 27 . The damping bladder 31 is arranged in the cup-shaped volume 23 of the circular cylinder wall 21 .
Die Ausführungsform des Hohlstempels 27 gemäß Fig. 3 zeichnet sich dadurch aus, daß der Hohlstempel 27 von dem oberen Bauteil 10 bzw. Anschlußteil 11 unter Zwischenlage zweier schwacher Druckfedern 33 und 34 entkoppelt ist. Die Druckfedern 33 und 34 stützen sich gegen einen seitlichen Flansch 35 am oberen Ende des Hohlstempels 27 ab. Treten Schwingungen mit kleiner Amplitude und hoher Frequenz auf, so wird vor dem Ansprechen der Dämpfungseinheit ein Freiweg 36 zum Kompensieren dieser in Kraft treten.The embodiment of the hollow plunger 27 according to FIG. 3 is characterized in that the hollow plunger 27 is decoupled from the upper component 10 or connecting part 11 with the interposition of two weak compression springs 33 and 34 . The compression springs 33 and 34 are supported against a lateral flange 35 at the upper end of the hollow plunger 27 . If vibrations with a small amplitude and high frequency occur, a free path 36 for compensating them will come into force before the damping unit responds.
In der Ausbildung gemäß Fig. 4 ist die Realisierung dieses Freiweges 36 über eine zwischen zwei Anschlägen 41 und 42 axial bewegbare, eine zentrale Öffnung 29 aufweisende Scheibe 43 realisiert, die in der Stirnöffnung des Hohlstempels 27 angeordnet ist. Die Scheibe 43 wird beidseitig von zwei Druckfedern 33 und 34 belastet, die sich gegen die Anschläge 41 bzw. 42 abstützen. Die Dämpfungswirkung des hydraulischen Dämpfers tritt erst ein, wenn der Freiweg 36 überwunden wird, das heißt, wenn die Amplitude größer als der Freiweg wird, was üblicherweise im unteren Frequenzbereich der Fall ist.In the embodiment according to FIG. 4, this free path 36 is implemented via a disk 43 which is axially movable between two stops 41 and 42 and has a central opening 29 and which is arranged in the end opening of the hollow plunger 27 . The washer 43 is loaded on both sides by two compression springs 33 and 34 , which are supported against the stops 41 and 42, respectively. The damping effect of the hydraulic damper only occurs when the free path 36 is overcome, that is to say when the amplitude becomes larger than the free path, which is usually the case in the lower frequency range.
Claims (2)
- 1) Ein elastomerer Luftfederbalg (15) ist unter Bildung eines abgeschlossenen, druckbeaufschlagbaren Federvolumens (25) an den beiden Bauteilen (10, 11 und 21, 22) dicht befestigt,
- 2) das obere Bauteil (11) weist einen in das Federvolumen (25) ragenden Hohlstempel (27) auf,
- 3) der Hohlstempel (27) weist in seiner Stirnfläche und/oder in seiner Mantelfläche in seinem Endbereich mindestens eine Öffnung (29) auf,
- 4) das untere Bauteil (21, 22) weist im Federvolumen (25) ein mit einem hydraulischen Medium (24) gefüllten Raum (23) auf, in das das Ende des Hohlstempels (27) eintaucht oder eintauchbar ist,
- 5) der Querschnitt des Hohlstempels (27) ist derart kleiner als der Querschnitt des das hydraulische Medium (24) aufnehmenden Raumes (23) des unteren Bauteils (21, 22), daß zwischen dem Hohlstempel (27) und der Wand (21) des unteren Bauteils (21, 22) ein radialer Freiraum vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlstempel (27) oder ein Teil des Hohlstempels (43) relativ zu dem Bauteil (10) oder dem Anschlußteil (11) zwischen zwei Anschlägen verschiebbar und beidseitig federbelastet angeordnet ist.
- 1) An elastomeric air bellows ( 15 ) is tightly attached to the two components ( 10 , 11 and 21 , 22 ) to form a closed, pressurizable spring volume ( 25 ),
- 2) the upper component ( 11 ) has a hollow punch ( 27 ) projecting into the spring volume ( 25 ),
- 3) the hollow punch ( 27 ) has at least one opening ( 29 ) in its end face and / or in its outer surface in its end region,
- 4) the lower component ( 21 , 22 ) has in the spring volume ( 25 ) a space ( 23 ) filled with a hydraulic medium ( 24 ) into which the end of the hollow plunger ( 27 ) is immersed or can be immersed,
- 5) the cross section of the hollow ram ( 27 ) is so smaller than the cross section of the hydraulic medium ( 24 ) receiving space ( 23 ) of the lower component ( 21 , 22 ) that between the hollow ram ( 27 ) and the wall ( 21 ) of the There is a radial clearance in the lower component ( 21 , 22 ), characterized in that the hollow punch ( 27 ) or part of the hollow punch ( 43 ) can be displaced between two stops relative to the component ( 10 ) or the connecting part ( 11 ) and is spring-loaded on both sides is arranged.
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |