DE1011674B

DE1011674B - Federung mit einer von einem Gehaeuse umgebenen Gummimasse

Info

Publication number: DE1011674B
Application number: DEJ6670A
Authority: DE
Inventors: Jean Jarret; Jacques Jarret
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-12-06
Filing date: 1952-12-05
Publication date: 1957-07-04
Also published as: CH308634A; US2800321A; US2800320A; GB737405A; GB759423A; NL94096C; BE515735A; DE1038347B; FR1091681A

Description

DEUTSCHES

Bei Kautschuk- oder Gummikörpern handelt es sich um Körper festen Aggregatzustandes, welche, ohne zu zerreißen, nicht bleibende Gestaltänderungen bedeutend höherer Größenordnung erleiden können, als dies bei anderen festen Körpern möglich ist. Der scheinbare Elastizitätsmodul des Gummis (d. h. das Verhältnis der auf den Gummi wirkenden Kraft zu der linearen Gestaltänderung des Gummis in Richtung der Kraft) ist im Vergleich zu demjenigen anderer fester Körper niedrig.

Der scheinbare Elastizitätsmodul eines Gummiprobestückes ist deshalb besonders niedrig, weil die Gestaltänderungen, die dem Probestück aufgezwungen werden, zwar eine Änderung der äußeren Form, nicht aber eine wahrnehmbare Volumenänderung bewirken. Wenn man dagegen das Probestück derart mit einer Vorrichtung verbindet, daß die Änderungen der äußeren Form zwangsweise von einer Volumenverkleinerung begleitet sind, so werden die zu diesem Zwecke benötigten Zusammendrückungskräfte äußerst hoch und liegen in der gleichen Größenordnung wie diejenigen, die man zwecks gleicher Volumenverkleinerung einer Flüssigkeit anwenden müßte. Dies trifft jedoch nicht auf solche Gummiarten zu, in denen ein Gas eingeschlossen ist, da diese durch verhältnismäßig geringe Kräfte sich zusammendrücken lassen.

Die Viskosität (Zähigkeit) des Gummis, d. h. der Widerstand, der einer relativen Verschiebung der Moleküle sich entgegensetzt, ist äußerst hoch: 1000-bis lOOOOfach höher als jene der Flüssigkeiten.

Die Fähigkeit des Gummis, sich zu deformieren bei einerseits niedrigem Elastizitätsmodul und einer hohen Zähigkeit andererseits, hat es ermöglicht, diesen Werkstoff zur Herstellung von Federungen der verschiedensten Ausführungen zu verwenden.

Will man allerdings den gebräuchlichen Gummifederungen einen hohen Dämpfungswiderstand verleihen, so wird man nicht umhin können, den Gummi beträchtliche Gestaltänderungen ausführen zu lassen, und zwar in einem solchen Ausmaß, daß eine bleibende Deformation entsteht. Wenn man nämlich einem Gummiprobestück Spannungen aufzwingt, welche Gestaltänderungen hoher Amplitude hervorrufen, so tritt durch das Fließen der Moleküle zwar eine Dämpfungswirkung ein, doch wird andererseits dadurch eine bleibende Deformation hervorgerufen. Wenn man dagegen die zulässigen Gestaltänderungen zwecks Vermeidung bleibender Deformation beschränkt, so wird alsdann nur eine geringe relative Lageverschiebung der Moleküle und somit kein nennenswerter Dämpfungswiderstand hervorgerufen.

Es sind bereits aus metallischen Ringen und zwischen diesen eingeschlossenen Gummikörpern bestehende Federungskörper, sogenannte Ringfedern,

Federung mit einer von einem Gehäuse umgebenen Gummimasse

Anmelder:

Jean Jarret, Courbevoie, Seine,

und Jacques Jarret, Lyon, Rhone

(Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Boshart, Patentanwalt,
Stuttgart-N, Am Kräherwald 93

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 6. Dezember 1951 und" 19. November 1962

Jean Jarret, Courbevoie, Seine,

und Jacques Jarret, Lyon, Rhone (Frankreich),

sind als Erfinder genannt worden

bekannt, bei welchen der leicht verformbare Körper aus Gummi oder einem anderen volumenbeständigen Stoff nur geringe Ausweichmöglichkeiten hat, so daß er die auf ihn übertragenen axialen Kräfte in radialer Richtung auf die Ringe überträgt. Eine Volumenverminderung des Gummis und eine dadurch bedingte Lageverschiebung der Moleküle tritt aber hierbei nicht auf. Dagegen ist bei diesen Federungen, ebenso wie bei anderen Gummifederungen, das Gehäuse aus mehreren metallischen Teilen zusammengesetzt, die bei ihrer gegenseitigen Bewegung mechanisch aneinander reiben.

Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber eine Federung mit einer von einem elastisch deformierbar geschlossenen Gehäuse umgebenen Gummimasse, deren Gehäuse so ausgebildet ist, daß sich bei Belastung sein Volumen vermindert. Dabei werden die Moleküle gezwungen, sich relativ zueinander zu ver-· schieben, und zwar derart, daß auch beim Nachlassen der Spannungen und damit der Rückkehr des Gummis in seine Ausgangslage zwangsweise eine relative Verschiebung der Moleküle erfolgt, welcher sich der Gummi infolge seiner Zähigkeit zu widersetzen bestrebt ist, was eine kräftige Dämpfungswirkung zur Folge hat. Dabei ist zugleich das geschlossene Gehäuse so gestaltet, daß es ohne Unterbrechung durchläuft, so daß keine unter Reibung gegeneinander beweglichen Teile vorhanden sind.

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Wenn im nachfolgenden von Gummi die Rede ist, Ausweichen der Federung verhindern und das Gekann auch jeder andere hochpolymere StoiE an seine häuse (Rohr 2) schützen soll.

Stelle treten, dessen Volumen durch eine Druekspan- Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform kann

nung von 10 000 kg/cm² oder weniger um 10% ge- den Stahlringen 6 eine derartige Gestalt verliehen mindert werden kann und dessen Viskositätsgrad 5 sein, daß die Innenkontur der aufeinanderliegenden mehr als 100 (100 poises) beträgt. Ringe (Zustand der höchsten Zusammendrückung der

Eine auf diesem Prinzip aufgebaute Federung kann Federung) der Außenkontur des Balges genau entaus einem eng in ein Gehäuse eingeschlossenen Gummi- spricht (Fig. 5 und 6).

stück bestehen, wobei das Gehäuse vorzugsweise mit Unter der Wirkung der Kräfte F ist das Gehäuse

im Vergleich zu dem eingeschlossenen Gummi sehr io bestrebt, sich zu verformen (Fig. 4 und 6), wobei der hoher mechanischer Festigkeit ausgeführt wird (z. B. Rauminhalt seines Mittelteiles verringert wird. Dies durch Herstellung des Gehäuses aus nichtrostendem hat eine entsprechende elastische Volumenminderung Stahlblech) und welches weiterhin derartig ausgebil- der entsprechenden mittleren Gummimasse zur Folge, det ist, daß es, ohne bleibende Deformationen zu Der Gummi hat demnach das Bestreben, von diesem hinterlassen, bei Minderung seines Innenvolumens 15 mittleren Teil in Richtung der starren äußeren Ausfedernde Gestaltänderungen erleiden kann. buchtungen auszuweichen, was nur unter beträcht-

Dem Gehäuse wird erfindungsgemäß eine derartige liehen inneren Reibungen möglich ist. Gestalt verliehen, daß es sich nicht an allen Stellen Wenn die Belastungen nachlassen, so hat das Gegleichmäßig deformiert, so daß die Gummimoleküle, häuse das Bestreben, seine ursprüngliche Form (Fig. 3 welche sich in der volumenveränderlichen Zone des 20 und 5) anzunehmen, und der Gummi ist bestrebt, sich Gehäuses befinden, in Richtung derjenigen Gehäuse- zu entspannen und das ihm zur Verfügung stehende teile getrieben werden, welche ihr ursprüngliches Vo- Volumen auszufüllen. Dieses Bestreben wird allerlumen beibehalten. dings durch innere Reibungen gehemmt, welche von

Der Gummi, welcher das gestaltveränderliche Ge- dem umgekehrten Fließen des Gummis (von seinem häuse ausfüllt, kann vorzugsweise (doch nicht aus- 35 äußeren Teil in Richtung des mittleren Teiles) herschließlich) vulkanisiert sein, er kann agglomeriert rühren, wobei die Rückkehr in die Ausgangslage eine oder nicht agglomeriert sein, und er kann aktive oder kräftige Dämpfung erfährt.

inerte Ladungen enthalten. Wenn die Federungsvor- Die im vorangehenden beschriebene Federung kann

richtung eine beträchtliche Energiemenge, schlucken auf folgende Art hergestellt werden: soll (d.h. wenn die Dämpfungseigenschaften der ₃₀ Man geht aus von einem zylindrischen Rohr, Federung weitgehend ausgenutzt werden sollen), so welches man mit einem zylindrischen Stück rohen wird man vorzugsweise einen hochwärmebeständigen oder leicht vulkanisierten Gummis füllt. Es wurde als Gummi, z. B. Silicon-Kautschuk, verwenden. vorteilhaft festgestellt, das Ausgangsrohr aus einem

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Stück dünnen, zu mehreren Schichten zusammenerfindungsgemäßen Federung in schematischer Form 35 gewickelten Bleches herzustellen, wobei die Ausgangs-

därgestellt". ~ " ' abmessungen des letzteren einerseits der Höhe des

Fig. 1 zeigt, senkrecht geschnitten nach Linie I-I in Rohres und andererseits dessen Umfang multipliziert Fig 2, die Federung in ihrer, Ausgangslage; mit der Zahl der gewünschten Wicklungsschichten

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie H-II der entsprechen. Man kann aber auch von einem Blech-Fig. 1; 40 stück niedriger Höhe als Rohrhöhe ausgehen, indem

Fig. 3 und 4 zeigen im größeren Maßstab senk- man dieses schraubenspiralenförmig zusammenwickelt rechte Teilschnitte der Federung in ihrer Ausgangs- und die Steigung der Schraubenlinie derart wählt, lage (Fig. 3) und im zusammengedrückten Zustand daß man die gewünschte Anzahl der Schichten erhält. (Fig. 4); Diese Art der Ausführung mit einer aus mehreren

Fig. 5 und 6 zeigen senkrechte Schnitte einer etwas 45 übereinanderliegenden Metallschichten zusammenabgewandelten Ausführung analog Fig. 3 und 4. gesetzten Gehäusewand erlaubt wesentlich beträcht-Die dargestellte Vorrichtung besteht im wesent- lichere Gestaltänderungen des Balges im Vergleich liehen aus einem Gummistück 1, welches sich eng ein- zu einer gleich starken massiven Gehäusewand, geschlossen in einem Gehäuse befindet, das infolge der Denn je schwächer die einzelnen Schichten ausgeführt Einwirkung einer senkrechten Kraft F sich unter Ver- 50 sind, um so beträchtlichere Verformungen können die , minderung seiner Höhe verformen kann. Windungen der Balgwellung aushalten.

Das Gehäuse besteht aus einem, aus nichtrostendem Außerdem sind die Herstellungskosten eines

Stahlblech hergestellten Rohr 2, welches über den schichtenartig zusammengesetzten, nichtrostenden größten Teil seiner Mantellänge mit kreisförmigen Stahlrohres geringer als die eines entsprechenden Einbuchtungen versehen ist und an seinen beiden 55 zylindrischen Rohrstückes.

Enden die zylindrischen Abschnitte 3 und 3' aufweist, Man legt alsdann das zylindrische Rohrstück,

welche undeformierbar und zu diesem Zwecke von dessen eines Ende man verschließt, in eine F.orm, den starren, zylindrischen Muffen 4 und 4' umgeben welche mit einer der Gestalt der späteren Rohrsind. Die beiden Enden des Gehäuses sind durch die wellung entsprechenden und die Ringe haltenden metallischen Deckel 5 und 5' abgeschlossen, welche 60 Rillung versehen ist. Dann setzt man den das zylindie auf die Federungsvorrichtung einwirkenden drische Rohrstück ausfüllenden Gummi unter hohen Kräfte F aufnehmen sollen. Das Gehäuse sei voll- Druck, wodurch sich die Rohrwandung verformt, bis kommen mit vulkanisiertem Gummi ausgefüllt. Um sie an der Matrizenwand zur Anlage kommt. Dann die durch diese Kräfte verursachten Formänderungen wird der Gummi entlastet und vulkanisiert. Schließzu beherrschen und bleibende Deformationen zu ver- 65 Hch wird das fertige Gehäuse aus der Form herausmeiden, sind zweckmäßigerweise in den Einbuchtun- genommen und noch am anderen Ende verschlossen, gen Stahlringe 6 hoher Widerstandskraft vorgesehen. Falls Ringe gemäß der Ausführung nach den Fig. S

Die gesamte bisher beschriebene Einheit ist in einem und 6 in Anwendung kommen, so ist es für die Her-;;;;!;; zylindrischen Gleitrohr 7 eingebaut, welches mit stellung der Gestalt der einzelnen Balgwellungen nicht einem der Deckel 5 fest verbunden ist und welches ein 7° unbedingt nötig, Teile der Matrize zwischen den *

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Ringen vorzusehen, weil die Ringe selbst im dicht aufeinanderliegenden Zustand eine der Außenkontur des fertigen Gehäuses entsprechende Innenkontur haben. Die Matrize braucht in diesem Falle nur als zylindrischer Mantel ausgeführt zu sein, welcher die Ringe axial führt und sie während des Drückens des Rohrstückes in die Balgform radial gegen Ausweitung sichert, da dieser Arbeitsgang unter wesentlich höheren Drücken ausgeführt wird, als sie später im praktischen Betrieb vorkommen.

Die hauptsächlichen praktischen Vorteile der erfindungsgemäßen Federungsvorrichtung sind folgende:

a) Sie ist im Vergleich zu den verschiedenen gebräuchlichen Federungen (Torsionsstäbe, Blattfedern, Schraubenfedern) sehr leicht und platzsparend, was insbesondere der Tatsache zuzuschreiben ist, daß der gesamte nutzbar federnde Metallquerschnitt an allen Stellen praktisch gleich beansprucht ist.

b) Sie übernimmt die Aufgabe eines sehr wirksamen Stoßdämpfers, wie dies im vorangegangenen beschrieben worden ist.

c) Der Gummi ist geschützt von äußeren Einwirkungen und Stoffen untergebracht, die seine Alterung begünstigen könnten. Wenn das Material, aus welchem das Gehäuseinnere besteht, chemisch in bezug auf den Gummiteil inert ist, so wird letzterer seine Brauchbarkeit sehr lang bewahren.

d) Bei Anwendung des beschriebenen Herstellungsverfahrens sind die Herstellungskosten der neuen Federung im Vergleich zu einer entsprechenden Federung mit Stoßdämpfer der gleichen Wirksamkeit sehr niedrig.

Claims

Patentansprüche:

1. Federung mit einer von einem elastisch deformierbaren, geschlossenen Gehäuse umgebenen Gummimasse, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) so ausgebildet ist, daß sich bei Belastung sein Volumen verringert.

2. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) ohne Unterbrechung durchläuft und keine gegeneinander unter Reibung beweglichen metallischen Teile aufweist.

3. Federung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) abwechselnd aus deformierbaren und nicht deformierbaren Teilen zusammengesetzt ist.

4. Federung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) aus einem kreisrunden Rohr besteht, das an den beiden Enden zylindrische, nicht deformierbare Abschnitte (3,3') hat und im Mittelteil als Balg ausgebildet ist.

5. Federung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg aus mehreren übereinanderliegenden Metallschichten besteht.

6. Federung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch parallele, nicht deformierbare Ringe (6), die in die Wellentäler des Balges eingreifen.

7. Federung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (6) so ausgebildet sind, daß sie im aufeinanderliegenden Zustand der Form des Balges entsprechen (Fig. 6).

8. Verfahren zur Herstellung einer Federung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein glattes, zylindrisches, einseitig geschlossenes Rohr (2) mit rohem oder leicht vulkanisiertem Gummi gefüllt, in eine Form oder Matrize, welche den Wellen des Balges entsprechende Wellen aufweist, eingebracht, unter Druck verformt und daß der Gummi anschließend vulkanisiert und das andere Rohrende verschlossen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8 zur Herstellung einer Federung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Form oder Matrize durch die aufeinanderliegenden Ringe (6) gebildet wird, die gegebenenfalls in ein Rohr (7) eingeschlossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 469 030, 735 118,
942, 821 885, 847 535.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen