DE1034420B - Gummi-Metall-Feder - Google Patents
Gummi-Metall-FederInfo
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- F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
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- F16F1/387—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers with a sleeve of elastic material between a rigid outer sleeve and a rigid inner sleeve or pin, i.e. bushing-type comprising means for modifying the rigidity in particular directions
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gummi-Metall-Feder, die aus zwei ineinanderliegenden starren Hülsen
besteht, die durch ein die Außenhülse nur über einen Teil ihres Umfangs berührendes Gummistück
verbunden sind. An Stelle von Gummi kann das Verbindungsstück auch aus einem anderen biegsamen und
nachgiebigen Baustoff bestehen.
Die Erfindung bezweckt, eine Gummi-Metall-Feder dieser Art zu schaffen, die besonders für Massenfertigung
geeignet ist, wobei die verschiedenen Teile leicht in den verschiedensten Abmessungen hergestellt
werden können, so daß es möglich ist, die Feder mit einer großen Vielzahl von unterschiedlichen Nachgiebigkeitsgraden
in den verschiedenen Richtungen herzustellen, und zwar durch Wahl der Abmessungen
und unter Wahrung der allgemeinen Brauchbarkeit für den genannten Zweck.
Es sind an sich Gummi-Metall-Federn bekannt, bei denen das Gummistück die Außenhülse nur über einen
Teil ihres Umfangs berührt. Jedoch weisen diese bekannten Federn keineswegs unterschiedliche Nachgiebigkeitsgrade
in den verschiedenen Richtungen auf; vielmehr ist durch Aufbau in Gestalt mehrerer ineinandergeschachtelter
und gegeneinander verdrehter Teilfedern eine nach allen senkrecht zur Federachse
gerichteten Richtungen möglichst gleichmäßige Nachgiebigkeit erreicht.
Bei einer Gummi-Metall-Feder nach der Erfindung berührt das unter Druckvorspannung eingesetzte
Gummistück die Außenhülse in drei Bereichen, deren einer über der Innenhülse liegt, während die beiden
anderen seitlich der Innenhülse angeordnet sind. Dabei ist die Innenhülse mit dem Gummistück durch ein
Bindemittel oder durch Reibwirkung fest verbunden. Zweckmäßig kann man die Feder so ausbilden, daß
das Gummistück an der Außenhülse im oberen Berührungsbereich unter Vermeidung eines Bindemittels
nur unter der Druckvorspannung anliegt.
Eine Gummi-Metall-Feder mit den vorstehend aufgeführten Erfindungsmerkmalen weist den Vorteil
auf, daß sie bei geeigneter Wahl der Abmessungen, der Druckvorspannung und Gummisorte einen breiten
Bereich der Nachgiebigkeit hat und sich bezüglich der Abhängigkeit der Absenkung der Innenhülse von der
Belastung nach einem sich ändernden Gesetz verhält.
Dies ist leicht einzusehen, wenn man sich vor Augen hält, welche Federkraft jedes einzelne, an einen Berührungsbereich
angrenzende Teil des Gummistücks in Abhängigkeit von der Absenkung der Innenhülse
ausübt. Während des ersten Teils der Absenkung sind alle drei Teile des Gummistücks wirksam; sobald die
Absenkung so weit fortgeschritten ist, daß sich das oberhalb der Innenhülse liegende Teil des Gummistücks
von der Außenhülse abhebt, wirken nur noch Gummi-Metall-Feder
Anmelder:
Silentbloc Limited, London
Silentbloc Limited, London
Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg lr Mönckebergstr. 7
Hamburg lr Mönckebergstr. 7
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 27. Januar 1964
Großbritannien vom 27. Januar 1964
Philip Charles Hutton, London,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
die beiden seitlichen Teile des Gummistücks, und die
Feder ist auf diesem Teil des Weges merklich weicher. Kommt schließlich das genau unter der
Innenhülse liegende, bislang freie Teil des Gummistücks auf der Außenhülse zur Auflage, so trägt auch
dieses zur Gesamtfederkraft bei, d. h. die Feder wird von diesem Punkt an wieder härter. Es ergibt sich
also· eine Federcharakteristik mit einem flachen Anfangs-, einem steilen Mittel- und wieder einem flachen
Endbereich, die sich in der Praxis als besonders vorteilhaft erweist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen die beiden seitlichen Berührungsbereiche
symmetrisch zur Senkrechten durch die Achse der Innenhülse.
Der Einfachheit halber soll unter der Länge der Hülse der Abstand zwischen den Enden ihrer Bohrung
verstanden werden. Es sei weiterhin angenommen, daß die Achse der Feder jene gerade Linie ist,
welche durch die Mitte der Hülsenbohrung verläuft, d. h. durch diejenigen Punkte hindurchgeht, die die
Mitten der Querschnitte der Hülsenbohrung darstellen, wenn diese Querschnitte rechtwinklig zur Hülsenachse
geführt werden. Aus Gründen der Einfachheit ist ferner im nachstehenden davon ausgegangen, daß
der obere Berührungsbereich der oberen Seite der Hülse benachbart ist; denn die Gummi-Metall-Feder
wird für gewöhnlich so angeordnet, daß sie eine Hauptlast in senkrechter Richtung aufzunehmen hat,
die auf die Innenhülse ausgeübt wird, worauf die Feder eine solche Stellung einnimmt, daß der erwähnte
Berührungsbereich oben liegt; andererseits können natürlich Fälle auftreten, in denen die Last
anders als in Richtung senkrecht nach unten einwirkt. In solchem Falle wird die Feder gewöhnlich so ange-
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ordnet, daß der erwähnte Berührungsbereich möglichst
innerhalb der Richtung liegt, in welcher die Hauptbelastung auf die Innerihülse übertragen wird.
Wenn auch das Gummistück durch ein Bindemittel mit der Außen- und/oder der Innenhülse verbunden
wird, ist es doch zweckmäßig, es zwischen beiden Hülsen unter Druck zu halten. In anderen Fällen
können die miteinander zusammenwirkenden Flächen des Gummistücks, der inneren und der äußeren Hülse
in ihren Berührungsbereichen durch Reibung allein miteinander verbunden sein, wozu die auf das Gummistück
ausgeübte Vorspannung dienen kann. Zusätzlich zu dieser Maßnahme wird das Gummistück durch das
Einführen der Innenhülse in seine Bohrung etwas aufgeweitet.
In jedem Falle kann die Außenhülse unmittelbar neben den unteren Rändern der seitlichen Berührungsbereiche nach innen gerichtete Schulteransätze od. dgl.
aufweisen, gegen die sich das Gummistück abstützt.
Ist eine Feder nach der Erfindung mit einer innen zylindrischen Außenhülse versehen, so können die
Schulteransätze mit Vorteil aus den Kantenabschnitten eines Einsatzteiles gebildet werden. Bei rechteckig
geformter Außenhülse ist es zweckmäßig, als Schulteransätze die beiden unteren Ecken der Außenhülse zu
benutzen.
Eine Feder nach der Erfindung wird zweckmäßig in der Weise hergestellt, daß man das Gummistück in
ein offenes Gehäuse einsetzt, das die Außenhülse bildet, und die Gehäuseteile so zusammenpreßt, daß das
Gummistück die nötige Druckvorspannung erhält und das Gehäuse geschlossen wird.
Allgemein soll man eine Feder nach der Erfindung derart ausbilden, daß die Achse der Innenhülse bei
unbelasteter Feder oberhalb der Achse der Außenhülse liegt.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung einiger in der Zeichnung
veranschaulichter Ausführungsformen hervor:
Fig. 1 zeigt eine Gummi-Metall-Feder nach der Erfindung in Stirnansicht;
Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig.l;
Fig. 3 zeigt das bei der Anordnung nach den Fig. 1 und 2 verwendete Gummistück vor seinem Einbau in
unverformtem Zustand;
Fig. 4 zeigt eine Abänderungsform der Gummi-Metall-Feder nach den Fig. 1, 2 und 3 in Stirnansicht;
Fig. 5 und 6 zeigen in Stirnansicht eine weitere Abänderungsform der Bauart nach den Fig. 1, 2 und 3;
in den
Fig. 7 und 8 ist eine Feder nach der Erfindung veranschaulicht, bei welcher das Gummistück durch ein
Bindemittel mit der Innen- und der Außenhülse verbunden ist;
Fig. 9 und 10 zeigen eine weitere Abänderungsform, bei welcher das Gummistück durch ein Bindemittel
mit der Innen- und der Außenhülse verbunden ist; ·
Fig. 11 und 12 zeigen eine weitere Abänderungsform einer Feder nach der Erfindung und die Art und
Weise ihrer Herstellung;
Fig. 13 zeigt eine Abänderungsform der Feder nach den Fig. 11 und 12, und
Fig. 14 zeigt wiederum eine Abänderungsform der Feder nach den Fig. 11 und 12.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 besteht
die Feder aus einer rohrförmigen, äußeren Hülse A1 deren Querschnittsform aus Fig. 1 erkennbar
ist, und die innerhalb der Hülsenbohrung zwei parallele, rippenartige Ansätze^1 aufweist, die sich
in der Längsrichtung der Hülse erstrecken. Innerhalb der Hülse befindet sich die zylindrische Innenhülse B.
In dem Raum zwischen den Hülsen A und B befindet sich das aus Kautschuk od. dgl. bestehende Gummistück
C, das die aus der Zeichnung erkennbare Querschnittsform hat und in dessen Bohrung die Innenhülse
B liegt.
Die Bohrung der Hülse A hat im wesentlichen zylindrische Form, von den Ansätzen ./ί1 abgesehen.
Das Gummistück C hat jedoch eine äußere Umfläche, die aus drei zylindrischen Teilflächen (nachstehend
Berührungsbereiche genannt) gebildet wird, und zwar sind ein oberer, nach Art eines Teilzylinders ausgebildeter
Berührungsbereich C1 und zwei seitliche, gleichfalls teilweise zylindrisch ausgestaltete Berührungsbereiche
C2 vorgesehen, wobei die unmittelbar unterhalb der Berührungsflächen C2 befindlichen Abschnitte
des Gummistücks C mit den Ansätzen A1 in
Berührung stehen.
Vor seinem Zusammenbau mit den Hülsen A und B, d.h. in unverformtem Zustand, hat das Gummistück
C den in Fig. 3 veranschaulichten Querschnitt. Wie aus dieser Figur zu erkennen ist, hat die Bohrung
C3, in die die Innenhülse B einzuführen ist,
einen kleineren Durchmesser als diese Hülse, Beim Einführen wird also die Bohrung aufgeweitet. Andererseits
ist der Durchmesser des durch die Bereiche C1 und C2 bestimmten Zylinders größer als die
Bohrung der Hülse A. Das Gummistück C wird also in eingebautem Zustand in radialer Richtung zusammengepreßt;
unter diesen Umständen werden die Berührungsflächen zwischen dem Gummistück und
der Innenhülse einerseits und der Außenhülse»'andererseits
durch Reibwirkung fest miteinander verbunden.
Die Achse der Bohrung C3 liegt erheblich oberhalb der Achse des von den Flächen C1 und C2 bestimmten
Zylinders. Die Druckkraft, welche durch die Berührungsfläche C1 auf das Gummistück C ausgeübt
wird, ist im wesentlichen nach unten gerichtet, während die durch die Berührungsflächen C2 auf das
Gummistück ausgeübten Druckkräfte etwa horizontal gerichtet sind, mit einer kleinen nach oben gerichteten
Komponente.
Wird die Gummi-Metall-Feder belastet und greift diese Last an der Innenhülse B an, z. B. mittels eines
durch diese Hülse hindurchgeführten Bolzens, und wird die Hülse A abgestützt, so bewegt sich die
Innenhülse B unter dem Einfluß dieser Last nach unten. Die Innenhülse nähert sich also dabei demjenigen
Bereich, der horizontal zwischen den Berührungsflächen C2 liegt. Bei geeigneter Wahl der Abmessungen
der einzelnen Teile und geeignetem Maß der Zusammenpressung des Gummistücks und entsprechender
Lage der Bohrung der Innenhülse B ist es möglich, Federn der beschriebenen Art zu schaffen,
die einen breiten Bereich der Nachgiebigkeit und Elastizität haben und sich bezüglich der Abwärtsbewegung
der Innenhülse, wie bereits erläutert, in Abhängigkeit von der Belastung nach verschiedenen
Gesetzen verhalten.
Bei der Abänderungsform nach Fig. 4 ist die Bauart grundsätzlich die gleiche wie in den. Fig. 1 und 2
mit der Ausnahme jedoch, daß die dem Teil A der Bauart nach den Fig. 1 und 2 entsprechende äußere
Hülset3 vollständig zylindrisch ausgebildet ist und
ein Einsatzstück A^ aufweist, das Ansätze A5 hat,
welche den Ansätzen^1 der Anordnung nach den Fig. 1 und 2 entsprechen.
Bei der Abänderungsform nach den Fig. 5 und 6 ist wiederum die allgemeine Form des Gummistücks C1
der inneren Hülse B und der Berührungsflächen der Hülse mit dem Gummistück C die gleiche wie bei der
Bauart nach den Fig. 1 und 2, jedoch besteht die Hülse aus einem vollständigen zylindrischen Außenteil
A6, in dessen Innerem ein etwa U-förmig gestalteter Teil Α1 angeordnet ist, der die Ansätze A8 bildet,
welche den Ansätzen A1 der Bauart nach den Fig. 1
und 2 entsprechen. Anfänglich hat das Gummistück C bei dieser Bauart die gleiche Form, wie sie in Fig. 3
veranschaulicht ist; es wird in den Teil A1 eingesetzt,
der hierbei, wie Fig. 6 zeigt, sich in ausgeweitetem Zustand befindet, so daß das Gummistück C leicht eingespannt
werden kann.
Der Teil Ä1 wird dann zusammengepreßt und in
den Teil A6 eingesetzt; bei diesem Vorgang wird auch das Gummiteil C zusammengepreßt. Bei dieser Bauart
kann das Gummiteil C gegebenenfalls mit dem Teil A7 durch ein Bindemittel fest verbunden werden,
bevor letzteres in den Teil A6 eingesetzt wird.
Bei der Bauart nach Fig. 7 haben die einzelnen Teile der Feder dieselbe allgemeine Form wie bei
dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2, nur ist die Hülse A9 vollständig zylindrisch ausgeführt
und hat keine Ansätze. In diesem Falle würde das in Fig. 8 veranschaulichte Gummistück in unverformtem
Zustand die gleiche Gestalt aufweisen, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist. Das Gummistück wird nun
zusammengepreßt und in die Hülse A9 eingeführt,
nachdem es mit einem Bindemittel überzogen worden ist. Dieses Bindemittel gewährleistet eine sichere Verbindung
zwischen den Flächen C2 und der Hülse nach dem Einsetzen des Gummistücks. Auch die Innenhülse
B wird zweckmäßig in ähnlicher Weise mit der Oberfläche der Bohrung C3 vereinigt.
Auch bei der Ausführungsform nach den Fig. 9 und 10 ist die Bauart grundsätzlich die gleiche wie
nach den Fig. 7 und 8, nur ist das Gummistück C nicht durch ein Bindemittel unmittelbar mit einer
geschlossenen, zylindrischen Hülse verbunden, sondern mit einem Unförmigen Teil D, und zwar noch
während es sich in unverformtem Zustand befindet. Danach wird der Teil D zusammengepreßt und in die
zylindrische Hülse E eingesetzt.
Bei der Bauart nach den Fig. 11 und 12 weist die Feder (Fig. 11) eine Außenhülse F mit etwa rechteckigem
Querschnitt auf. Die Innenhülse B ist zylindrisch gestaltet, und das Gummistück G aus Kautschuk
od. dgl. hat eine obere Berührungsfläche G1, die an der oberen Wandung der Hülse anliegt, und zwei
seitliche Berührungsflächen G2, die mit den unteren Abschnitten der Seitenwandungen der Hülse im Eingriff
stehen. Hierbei legen sich die unteren Ränder der Seiten des Gummistücks G gegen Anschläge, die
von den unteren Eckabschnitten der Hülse F gebildet werden.
Zunächst weisen bei dieser Bauart die Hülse F und das Gummistück G die in Fig. 12 veranschaulichten
Formen auf; das Gummistück G ist in die Hülse eingesetzt und mit ihr gegebenenfalls durch ein Bindemittel
fest verbunden. Die Hülse F wird dann in die Schließlage übergeführt, die in Fig. 11 veranschaulicht
ist. Die aneinanderstoßenden Hülsenkanten werden miteinander verbunden, beispielsweise, indem eine
Verbindungsplatte/ durch Punktschweißung befestigt wird, wie dies aus den Fig. 11 und 12 zu erkennen
ist. Die Hülse kann auch Flanschansätze K aufweisen, die miteinander vernietet oder verschweißt werden,
wie dies Fig. 13 veranschaulicht.
Die Bauart nach Fig. 14 entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 11, nur hat die Innenhülse nicht
einen im Querschnitt zylindrischen äußeren Umfang, sondern weist einen länglichen Querschnitt H auf.
Dadurch läßt sich die Gesetzmäßigkeit zwischen Belastung und Relativverschiebung zwischen Innenhülse
und Außenhülse verändern.
Claims (8)
1. Gummi-Metall-Feder, bestehend aus zwei ineinanderliegenden starren Hülsen, die durch ein
die Außenhülse nur über einen Teil ihres Umfangs berührendes Gummistück verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß das unter Druckvorspannung eingesetzte Gummistück (C) die
Außenhülse (A) in drei Bereichen berührt, deren einer (C1) über der Innenhülse (B) liegt, während
die beiden anderen (C2) seitlich der Innenhülse angeordnet sind.
2. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummistück (C) an der Außenhülse
(A) im oberen Berührungsbereich (C1) nur unter der Druckvorspannung anliegt.
3. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Berührungsbereiche
(C2) symmetrisch zur Senkrechten durch die Achse der Innenhülse (B) liegen.
4. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhülse (A) unmittelbar
neben den unteren Rändarn der seitlichen Berührungsbereiohe
(C2) nach innen gerichtete Schulteransätze (A1) aufweist, gegen die sich das
Gummistück (C) abstützt.
5. Feder nach den Ansprüchen 1 und 4, bei der der Innenquerschnitt der Außenhülse zylindrisch
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulteransätze durch Kantenabschnitte (A5, As) eines
Einsatzteils (A^, Ä1) gebildet werden (Fig. 4
bis 6).
6. Feder nach den Ansprüchen 1 und 4, bei der der Innenquerschnitt der Außenhülse rechteckig
ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulteransätze durch die beiden unteren Ecken der
Außenhülse (F) gebildet werden (Fig. 11 bis 14).
7. Verfahren zur Herstellung einer Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gummistück (C) in ein offenes Gehäuse (F) eingesetzt wird, das die Außenhülse bildet, worauf
die Gehäuseteile so zusammengepreßt werden, daß das Gummistück die nötige Druckvorspannung
erhält und das Gehäuse geschlossen wird.
8. Feder nach Anspruch 1 mit zylindrischer Innenhülse, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse
der Innenhülse (S) bei unbelasteter Feder oberhalb der Achse der Außenhülse (A) liegt.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 732 822;
britische Patentschrift Nr. 660 560; USA.-Patentschrift Nr. 2 572 215.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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