DE3915115C1

DE3915115C1 - Shear action element with dilating liq. - has plate enclosed at both ends by folding diaphragms for limiting liq. to shearing action vol.

Info

Publication number: DE3915115C1
Application number: DE19893915115
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr. 8124 Seeshaupt De Welzel; Richard Dr. 6700 Ludwigshafen De Bung
Original assignee: Individual
Current assignee: BUNG, RICHARD, DR., 6700 LUDWIGSHAFEN, DE
Priority date: 1989-05-09
Filing date: 1989-05-09
Publication date: 1991-01-31
Anticipated expiration: 2009-05-10

Abstract

A pair of components subjected to parallel, radial vibration (Z) are joined by a hydraulic damper, which produces hydraulic shear action between the two components. A shear plate (1), fixed to one component is covered by a layer of elastic material (4). A second component (5) is located some distance from the shear plate to produce a narrow gap (2) which is filled with a shearing action liq. (7). A folding diaphragm (3) which is an integral part of the elastic layer, forms the edge seal for the liq. filled gap both ends. ADVANTAGE - Simple and effective HF vibration insulation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Scherelement mit dilatanter Flüssigkeit zur dynamischen Abstützung zweier, gegeneinander schwingungsartige Bewegungen ausführender Aggregatteile wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben.The invention relates to a shear element with dilated fluid for dynamic support of two, vibration-like against each other Movements of executing aggregate parts as in the preamble of the claim 1 specified.

Bekannt sind durch die DE-OS 34 05 907 Lager für die schwingungs isolierende Abstützung eines Aggregats an einem Unterbau. Hier wird die Abstützung durch eine erzwungene Verdrängung größerer Flüssigkeitsmengen durch im Vergleich zur Verdrängung kleinen Strömungsquerschnitten erreicht. Dies führt im Bereich von Schwingungsfrequenzen oberhalb ca. 100 Hz zu einem starken, dynamischen Steifigkeitsanstieg und damit zu einer geringeren Schwingungsisolation der Lager.Are known from DE-OS 34 05 907 bearings for the vibration insulating support of a unit on a substructure. Here the support is increased by a forced displacement Amounts of liquid by small compared to displacement Flow cross sections reached. This results in the range of Vibration frequencies above approx. 100 Hz to a strong, dynamic increase in stiffness and thus to a lower Vibration isolation of the bearings.

Scherelemente zur dynamischen Abstützung von Kräften zwischen zwei Teilen eines Aggregats, die schwingungsförmige Relativbewe gungen gegeneinander ausführen können, sind in der DE-OS 36 39 091 und der DE-OS 37 38 716 beschrieben. Die Abstützwirkung erfolgt im niederfrequenten Schwingungsbereich hier ebenfalls überwiegend durch die Scherkräfte der sich dilatant scherverdickenden Flüssig keit. Gleichzeitig wird aber eine der ganzen Querschnittsfläche des mit Flüssigkeit gefüllten Scherelements proportionale, große Flüssigkeitsmenge verdrängt. Dies führt insbesondere bei hohen Schwingungsfrequenzen oberhalb ca. 100 Hz zu einem unerwünschten Anstieg der dynamischen Trägheitssteifigkeit und damit zu einer stark verminderten Schwingungsisolation. Zudem führt der direkte Kontakt der Scherlamellen und des Gehäuses mit der sich dilatant scherverdickenden Flüssigkeit wegen der damit verbundenen, erhöhten Körperschallübertragung zu einer weiteren Reduzierung der hochfre quenten Schwingungs- bzw. Körperschallisolation.Shear elements for dynamic support of forces between two parts of an aggregate, the oscillatory relative movement can perform against each other are in DE-OS 36 39 091 and DE-OS 37 38 716. The support effect takes place in low-frequency vibration range also predominantly here due to the shear forces of the dilatant, shear-thickening liquid speed. At the same time, however, it becomes one of the entire cross-sectional area of the large, proportional shear element filled with liquid The amount of liquid displaced. This leads especially at high Vibration frequencies above about 100 Hz to an undesirable Increase in dynamic inertia stiffness and thus to one greatly reduced vibration isolation. In addition, the direct Contact of the shear blades and the housing with the dilatant shear thickening liquid because of the associated increased Structure-borne noise transmission to further reduce the high fre quent vibration or structure-borne noise insulation.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Scherelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das auf technisch einfachste und damit wirtschaftlichste Art eine ausgeprägt hochfrequente Schwingungs isolierung ermöglicht, und dessen Übertragungssteifigkeit insbesondere bei hohen Schwingungsfrequenzen gegenüber bekannten Scherelementen verringert ist und gleichzeitig eine Verminderung der Körperschall übertragung ermöglicht.The object of the invention is therefore a shear element of the beginning to create the kind mentioned, in the technically simplest and thus most economical type a pronounced high-frequency vibration isolation, and its transmission stiffness in particular at high vibration frequencies compared to known shear elements is reduced and at the same time a reduction in structure-borne noise transmission enabled.

Diese Aufgabe wurde durch die im Patent anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task was accomplished by the patent Claim 1 specified features solved.

Hiernach wird durch die Beschränkung der Flüssigkeitsmenge im ge samten Scherelement auf eine überwiegend durch reine Scherung bewegte Flüssigkeit zum einen das zu bewegende Flüssigkeitsvolumen minimiert und zum anderen dessen mittlere Transportgeschwindigkeit näherungsweise halbiert. Das Produkt beider Größen ist den einer Flüssigkeitsbewegung entgegenwirkenden Trägheitskräften direkt proportional und somit die hochfrequente Trägheitssteifigkeit des Scherelements minimal. Die Flüssigkeit wird in ihrer Hauptbewegungs richtung von sich langsamer bewegenden, flexiblen und nicht mehr starren Behältniswänden gehalten und dies überraschenderweise ohne wesentliche Abstützwirkung der Flüssigkeit im Falle deren starker, di latanter Scherverdickung.Thereafter, by limiting the amount of liquid in ge velvet shear element on a predominantly by pure shear moved liquid on the one hand the volume of liquid to be moved minimized and secondly its average transport speed approximately halved. The product of both sizes is one Liquid motion counteracting inertial forces directly proportional and thus the high frequency inertia of the Minimal shear element. The liquid becomes in its main motion direction of slower moving, flexible and no longer rigid container walls and surprisingly without essential supporting effect of the liquid in the case of its strong, di latent shear thickening.

Des weiteren ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 eine gummielastische Beschichtung der den Scherspalt ausbildenden Scher flächen angegeben. Dadurch werden die Belastungsspitzen bei sich stoßartig scherverdickender Flüssigkeit egalisiert und vor allem die durch die Scherverdickung hervorgerufene, unerwünscht hohe Über tragung des Körperschalls stark reduziert.Furthermore, is by the features of claim 1 rubber-elastic coating of the shear forming the shear gap areas specified. As a result, the stress peaks are with you abruptly equalizes abruptly shear thickening liquid and above all that undesirably high excess caused by the shear thickening structure-borne noise is greatly reduced.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 wird eine besonders wirtschaftli che Herstellung des Scherelements ermöglicht.The features of claim 2 make it particularly economical che production of the shear element allows.

Des weiteren wird durch die Merkmale des Anspruchs 5 eine unnötige Verhärtung der gummielastischen Beschichtung durch ihre Abstützung an den kegelförmigen Stiften vermieden.Furthermore, the features of claim 5 make it unnecessary Hardening of the rubber-elastic coating through its support avoided on the tapered pins.

Durch die Merkmale des Anspruchs 6 wird eine weichere und nicht mehr stoßartige Kraftübertragung bei sich hart scherverdickender Flüssigkeit ermöglicht.Due to the features of claim 6 is a softer and not more jerky power transmission with hard shear thickening Liquid allows.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in den Fig. 1-3 dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail using an exemplary embodiment which is illustrated in FIGS. 1-3. It shows

Fig. 1 eine halbgeöffnete Seitenansicht eines Scherelements, Fig. 1 is a half-open side view of a shear element,

Fig. 2 eine ebensolche Vorderansicht desselben Scherelements, Fig. 2 a similar front view of the same shearing member,

Fig. 3 ein Scherelement gemäß Fig. 1 und 2 in einem Schnitt längs der Ebene I-I der Fig. 2. Fig. 3 is a shear element according to Fig. 1 and 2 in a section along the plane II of FIG. 2.

Das in den Fig. 1-3 dargestellte Scherelement, auf dessen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sein, besteht aus dem Gehäuse 5, der darin eintauchenden Scherplatte 1 mit der aufvulkanisier ten, gummielastischen Schicht 4, den mit dieser Schicht 4 eine Einheit bildenden Faltenmembranen 3 und den, die beiden Enden 11 dieser Faltenmembranen 3 im Gehäuse 5 festklemmenden, Ringbleche 6. Die durch die Faltenmembranen 3 einge schlossene, dilatante Flüssigkeit 7 läßt sich durch die Füll- und Belüftungsbohrungen 14 blasenfrei einfüllen und durch die Schrau ben 9 dicht abschließen.The shear element illustrated in FIGS. 1-3, be expressly made to the details of which consists of the casing 5, the immersed therein shear plate 1 having the aufvulkanisier th, rubber-elastic layer 4, the forming a unit with this layer 4 folds membranes 3 and the , the two ends 11 of these pleated membranes 3 clamping in the housing 5 , ring plates 6 . The closed by the pleated membranes 3, dilated liquid 7 can be filled bubble-free through the filling and ventilation holes 14 and sealed by the screw ben 9 .

Die Scherplatte 1 ist hier am Kopfende 8 scharnierartig zur gelen kigen Befestigung an einem Aggregatteil ausgebildet. Zur gleichsinnig gelenkigen Befestigung des Gehäuses 5 am anderen Aggregatteil dienen die Gehäusezapfen 13, welche gleichzeitig als Füll- und Belüftungsstutzen für die dilatante Flüssigkeit verwen det werden. Durch diese Befestigungsart kann das Scherelement zu sätzlich zur Hauptscherbewegungsrichtung Z (15) der Scherplatte 1 auch Querbewegungen senkrecht zu ihr ausführen, ohne die durch die symmetrisch angeordneten Führungsstifte 10 fixierte Schergeometrie des Scherspalts 2 und damit die kritische Eindrückgeschwindigkeit des Scherelements zu verändern. Um eine, wiederum senkrecht dazu gerichtete, Quer-Scherbewegung der Scherplatte 1 in X-Richtung 12 zu ermöglichen, ist diese hier gegenüber der Gehäusebreite ver kürzt ausgebildet. Die Führungsstifte 10 können in ihrer Länge auch asymmetrisch zur Scherspaltlänge oder -breite ausgebildet sein. Um im Innenbereich der Membranfalten 3 keine kritische Scherung der dilatanten Flüssigkeit zu erzeugen, wird der innere Faltenabstand etwa doppelt so groß wie die Scherspaltdicke 2 gewählt. Um die Scher steifigkeit der gummielastischen Beschichtung 4 nicht zu erhöhen, ist diese um die Führungsstifte 10 kegelförmig ausgespart.The shear plate 1 is formed here at the head end 8 in a hinge-like manner for gel-like attachment to an aggregate part. For the same-articulated fastening of the housing 5 on the other unit part, the housing pins 13 are used , which are used at the same time as a filling and ventilation nozzle for the dilated liquid. With this type of fastening, the shear element can also perform transverse movements perpendicular to it in addition to the main shear movement direction Z ( 15 ) of the shear plate 1 , without changing the shear geometry of the shear gap 2 , which is fixed by the symmetrically arranged guide pins 10, and thus the critical insertion speed of the shear element. In order to enable a, again perpendicular to, transverse shear movement of the shear plate 1 in the X direction 12 , this is shortened here ver compared to the housing width. The length of the guide pins 10 can also be asymmetrical to the length or width of the shear gap. In order not to generate critical shear of the dilated fluid in the inner region of the membrane folds 3 , the inner fold spacing is selected to be approximately twice as large as the shear gap thickness 2 . In order not to increase the shear stiffness of the rubber-elastic coating 4 , it is recessed in a conical shape around the guide pins 10 .

Claims

1. shear element with dilatant liquid ( 7 ) for dynamic support from two mutually oscillating movements executing unit parts, in which at least one shear plate ( 1 ) is displaceably fixed in a housing ( 5 ) and the amount of liquid by shear in between the shear plate ( 1 ) and the housing (5) shearing gap (2) formed is transported, characterized in that the shear gaps (2) are terminated at both ends by movable folding membranes (3) so that the amount of liquid is limited substantially only to the shear volume, and that at least one of the shear gaps ( 2 ) bordering surfaces of the shear plate ( 1 ) and the housing ( 5 ) is provided with a rubber-elastic coating ( 4 ).

2. Shear element according to claim 1, characterized in that the movable pleated membranes ( 3 ) and the rubber-elastic coating ( 4 ) are made in one piece.

3. Shear element according to claim 1 and 2, characterized in that the shear gap ( 2 ) delimiting surfaces of the coating ( 4 ) are structured to improve the adhesive conditions with the dilatan th liquid.

4. Shear element according to claim 1, characterized in that the shear plate ( 1 ) with conical pins ( 10 ) are provided for the adjustable fixing of the shear gap thickness.

5. shear element according to claim 4, characterized in that the rubber-elastic coating ( 4 ) of the shear plates ( 1 ) in the region of the conical pins ( 10 ) is recessed.

6. Shear element according to claim 4, characterized in that the guide pins ( 10 ) for producing wedge-shaped shear gaps ( 2 ) vary in length over the shear plate width (X direction) or height (Z direction).