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Massiver, einteiliger Federungskörper aus Gummi od. dgl.
Die Erfindung betrifft einen massiven. einteiligen Federungskörper aus Gummi od. dgl. für Druck-Bean- spruchung, der unbelastet höher als breit sowie im Querschnitt gegen die Mitte vergrössert ist.
Die bisher bekannten, auf Druck beanspruchten, massiven Federungskörper sind im allgemeinenso ausgebildet und angeordnet, dass sie in unbelastetem Zustand breiter als hoch sind und daher eine im unteren Beanspruchungsbereich nahezu lineare und erst später progressiv ansteigende Feder-Kennlinie haben.
Für viele technische Zwecke - beispielsweise bei Fahrzeugen zur Abfederung des Aufbaues gegen den Rahmen-werden Federungskörper mit einer schon im unteren Bereich progressiv ansteigenden FederKennlinie, aber trotzdem mit grossem Federweg benötigt. Zu diesem Zwecke werden bereits massive Federungskörper aus Gummi der eingangs beschriebenen Form - also verhältnismässig schlank und hoch mit verjüngten Enden - hergestellt, die beim Zusammenpressen in Längsrichtung naturgemäss ausknicken, wobei ausserdem an den den Federauflagen zugekehrten, verjüngten Endabschnitten örtliche Überbeanspru- chungen des Gummi-Materials entstehen können.
Wenn auch gegenüber den verschiedenen bekannten, mit jeder gewünschten Feder-Kennlinie herstellbaren Gummi-Hohlfedem diese genormten massiven schlanken Federungskörper erhebliche Vorteile bieten würden - wie einfache, billige Herstellung, geringerer Platzbedarf, grössere Überbelastbarkeit usw. - so sind sie dennoch für die Praxis nicht geeignet.
Nach der Erfindung werden nun bei massiven, einteiligen Federungskörpern aus Gummi od. dgl. der eingangs erwähnten Form die oben genannten Nachteile - insbesondere die Knickgefahr-dadurch behoben, dass der Federungskörper mit längsgerichteten Versteifungsrippen versehen ist. Durch diese in Druck-
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so dass massive schlanke Federungskörper mit schon am Anfang ihres Federweges progressiv ansteigender Kennlinie in vielen Fällen verwendet werden können, in denen dies bisher wegen der Knickgefahr nicht möglich war.
Bei einer zweckmässigen Ausgestaltung der Federungskörper erstrecken sich die Versteifungsrippen nur über einen Teil ihrer Höhe, wodurch eine zwei-oder mehrstufige Federung erzielt wird, wie dies bei Gummi- Hohlfedern bereits bekannt ist ; diese Federungskorper haben dann-wie dies häufig erwünscht isteine besonders steil ansteigende progressive Kennlinie, ohne dass dabei Überbeanspruchungen des Materials eintreten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Federungskörpers istdieserim Querschnitt H-förmig profiliert und sind beide Seitenteile oben und unten konvex abgerundet.
Bei derartigen H-förmig profilierten Federungskörpern kann nun eine mehrstufige Federung in besonders günstiger Weise dadurch erzielt werden, dass der die Seitenteile verbindende Steg im Querschnitt oben und unten konvex gekrümmt ist und zwischen beiden Seitenteilen Vorsprünge der Federauflagen eingreifen, die bei unbelastetem Zustand in Abstand vom Steg enden ; der H-förmige Federungskörper kann in überaus einfacher Weise - durch die Seitenteile geführt-zwischen beide Federauflagen eingesetzt und auch wieder ausgewechselt werden.
Soll nun der Federungskörper infolge besonderer konstruktiver Ausbildung der Federauflagen oderseiner betriebsmässigen Beanspruchung in zwei Richtungen geführt werden, dann kann er zweckmässig an beiden Enden mit Vorsprüngen oder Ausnehmungen versehen sein, die mit entsprechenden Ausnehmungen bzw. Vorsprüngen an den Federauflagen in Eingriff stehen ; der Federungskörper ist durch diese Führung in zwei übereinander normalen Richtungen ohne Verwendung zusätzlicher Halteorgane gegen jede
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unbeabsichtigte Verschiebung zwischen den Federauflagen sicher gehalten.
In der Zeichnung sind erfindungsgemässe Federungskörper in verschiedenen Ausführungsformen dar- gestellt-mit den zugehörigen Federauflagen, u. zw. Fig. 1, 2 und 5 in Seitenansicht ; weiters zeigen die
Fig. 3 und 4 eine andere Ausführungsform eines Federungskörpers in zwei Ansichten ; und schliesslich Fig. 6 und 7 einen H-förmigen Federungskörper - jeweils in zwei Ansichten.
Zwischen den Federauflagen 1 und 2 ist der massive, hoch und schlank ausgebildete Federungskörper 3 aus Gummi od. dgl. derart eingesetzt, dass er mit seinen End- bzw. Lagerflächen A an den Auflagen vorzugsweise reibschlüssig anliegt-d. h. auch in unbelastetem Zustand schwach vorgespannt ist. Die Ver- bindung des Federungskörpers bzw. seiner Lagerflächen A mit den Auflagen kann aber auch durch Vulkanisieren oder z. B. durch Schraubverbindung über fest mit ihm verbundene-beispielsweise eingelasseneMetallteile erfolgen.
Bei Belastung derFederanordnung nähern sich die Federauflagen 1 und 2 unter Zusammendrückung des Federungskörpers 3 einander ; durch die zu den Enden hin verjüngte Form des Federungskörpers wird erreicht, dass vorerst zwischen der Auflage und der Lagerfläche A des Federungskörpers nur eine kleine Berührungsfläche vorhanden ist und sich dadurch bereits bei geringer Belastung eine fühlbare Federung mit verhältnismässig grossen Federwegen ergibt ; mit zunehmender Belastung vermindert sich dann die Krüm- mungs- und/oder Winkelgrösse zwischen den Federauflagen 1 und 2 und den Endflächen F des Federungskörpers 3 immer mehr und die Berührungsflächen vergrössern sich entsprechend, was einer zunehmenden Verhärtung der Federung, also einer ausgeprägt progressiven Kennlinie gleich kommt ;
diese Progressivität wird in bekannter Weise ausschliesslich oder zumindest vorwiegend durch die besondere, aufeinander abgestimmte Form der gegenseitigen Berührungsflächen der Lagerflächen und der Federungskörper erzielt und erst in zweiter Linie durch die materialbedingte Progressivität des Gummis bei höheren Druckspannungen.
Um genügend grosse Federwege zu erhalten, ist es wesentlich, dass der Federungskörper in unbelastetem Zustand seine grösste Längenausdehnung in der Federungsrichtung aufweist. Das bedeutet, dass die Höhe der Federungskörper deren Breite und auch deren Länge übersteigt. Ausserdem sind einteilige Federungskörper aus Gründen der einfachen Konstruktion der Federanordnung und wegen der besonders leichten Auswechselbarkeit der Federungskörper vorteilhaft. Hohe. schlanke, einteilige Federungskörper neigen jedoch vor allem bei höheren Belastungen zum Ausknicken.
Um diese Kniekgefahr auszuschalten, ist der in Fig. l dargestellte Federungskörper, dessen eigentlicher Federungskörper etwa die Form eines abgerundeten Rechteckkörpers aufweist, an den beiden breiten Stirnseiten mit rippenartigen Ansätzen 9 versehen. Diese legen sich bei höherer Belastung des Federungskörpers an die Vorsprünge 10,11 der Federauflagen 1, 2 an und erzeugen hiedurch eine allmählich einsetzende zweite Federungsstufe zur Erhöhung der Progressivität der Feder-Kennlinie.
Bei dem etwa in der Form eines langgestreckten Ellipsoids mit Kreisquerschnitt ausgeführten Federungskörpers nach Fig. 2 sind z. B. vier gleichmässig verteilte Rippen 12 vorgesehen, so dass der Trägheitsradius des Federungskörpers ganz wesentlich erhöht wird, ohne die Querschnittsfläche nennenswert zu vergrössern. Der Federungskörper wird dadurch knicksteif und ist auch sehr grossen Belastungen und Zusammen- drückungen gewachsen.
Die Rippen 12 können, wie gezeichnet, ebenfalls wie der eigentliche Federungskörper relativ zur Fe- derauflage geneigt oder gekrümmt sein, um die Progressivität der Kennlinie nicht allein durch die Grundform des Federungskörpers zu erzielen, sondern auch noch durch die Form der Rippen weiter zu erhöhen.
Die Fig. 3 und 4 zeigen einen Federungskörper, der dem der Fig. 2 ähnlich ist, jedoch ist der mittlere Teil des Federungskörpers 3 schlanker und höher ausgebildet. In der einen Richtung ergeben die Vorsprünge 9 eine ausreichende Knicksteifigkeit, in der andern Richtung verhindern die Rippen 12 ein Ausknicken.
Wesentlich ist dabei, dass die Rippen 12 nicht bis zur Federauflage herangeführt sind, was ebenfalls möglich wäre. Durch die gezeichnete Anordnung wird erreicht, dass der an sich schon zweistufige Federungskörper durch die in einem gewissen Abstand von der Federauflage beginnenden Rippen 12 eine dritte Fe- Jerungsstufe aufweist, die ebenfalls allmählich einsetzen und durch die Gestaltung progressiv wirken kann.
Zur Beseitigung der Knickneigung vorgesehene Rippen brauchen nicht genau in der Federungsrichtung zu verlaufen, sondern können auch schwach geneigt sein, wie das Beispiel in Fig. 5 zeigt. Bei der Federmordnung des Beispiels der Fig. 5 trägt der Federungskörper 3 ein Führungselement in Form eines Vor- ! prongs 13, der in eine Ausnehmung 15 der Federauflage 1 eingreift, sowie ein Führungselement in Form : iner Ausnehmung 14, in die ein Vorsprung 16 der Federauflage 2 eingreift. Durch die Führungselemente zied der Federungskörper in seiner Lage zu den Federauflagen formschlüssig und eindeutig festgelegt.
Dies
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ist für die praktische Verwirklichung des Erfindungsgedankens deshalb besonders wesentlich, weil es zur Erzielung der durch die Gestaltung bedingten Progressivität der Kennlinie auf die relative Lage von Federungskörper und Federauflagen genau ankommt. Bei der Verwendung von Führungselementen ist die Verbindung zwischen Federauflagen und eines lose eingelegten Federungskörpers entweder rein formschlüssig oder sowohl form-als auch reibungsschlüssig. Die ausschliessliche oder mitverwendete Formschlüssigkeit hat gegenüber dem reinen Reibungsschluss den Vorteil, dass die Einbauvorspannung sehr ge- ring oder sogar Null sein kann, ohne dass die Gefahr des Herausfallens des Federungskörpers gegeben ist.
Die Fig. 6 und 7 zeigen einen Federungskörper, der die Gestalt eines H aufweist. Die Seitenteile 19 des H-förmigen Federungskörpers sind mit Rippen 12 versehen, die einerseits das Ausknicken verhindern und anderseits mit den Vorsprüngen 14 der Federauflagen als weitere Federungsstufe wirksam sind. Die in den Fig. 6 und 7 gezeigte Gestaltung von Federungskörper 3 und Federauflagen l, 2 ergibt einen be- sonders knicksteife Federungskörper der vollkommen geführt und in einer Ebene schwenk- oder wälzfähig ist und der bei hochprogressiver Feder-Kennlinie ein im Verhältnis zum aufzuwendenden Gummivolumen sehr grosses Arbeitsvermögen hat. Ausserdem wird durch die bei grossen Belastungen auf ein Vielfaches vergrösserte Auflagefläche eine Überlastbarkeit vom Mehrfachen der maximalen Nennlast erzielt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Massiver, einteiliger Federungskörper aus Gummi od. dgl. für Druck-Beanspruchung, der unbelastet höher als breit sowie im Querschnitt gegen die Mitte vergrössert ist, dadurch gekennzeichnet, dass er seitlich mit in Druckrichtung verlaufenden Versteifungsrippen (9 bzw. 12) versehen ist.