DE1068952B - Luftfeder - Google Patents

Description

• Luftfeder Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder mit elastischer Außenhülle zu schaffen, die bei stark veränderlicher Hubhöhe hohe Belastungen aufnehmen kann und gleichzeitig widerstandsfähig gegen von außen auf sie einwirkende, zerstörende Kräfte ist.
• Es sind bereits Gummipuffer mit eingebetteten, wendelförmigen Stahlfedern sowohl von hohlzylindrischem wie hohlkegelstumpfförmigem Querschnitt bekannt, deren Hohlrauminhalt beim Zusammendrücken der Federn komprimiert wird und daher zusätzlich dämpfend wirkt. Auch sind Luftfedern aus einem unter Innendruck stehenden Faltenbalg vorgeschlagen worden, die Versteifungsringe in den Tälern der Falten aufweisen. Diese Ausführungsformen haben entweder nur begrenzte Hubhöhen, weil die Ganghöhe .der Feder mit Rücksicht auf ein Ausknicken in transversaler Richtung nur klein sein kann, oder sie bedürfen, wie die Feder mit einem Faltenbalg, besonderer Führungshülsen, die aber mit der Zeit die elastische Wand des Balges beschädigen. Außerdem sind Faltenbälge wegen der dauernden Knickbeanspruchung nur von geringer Lebensdauer.
• Es ist ferner eine Membranabstützung bekannt, die aus einer der Membran an der vom Druck nicht belasteten Seite aufliegenden Spiralfeder besteht, deren Windungen durch radiale, an ihren Enden mit Spiel verankerte Leisten derart abgestützt sind, daß sie beim trichterförmigen Herausheben infolge der Druckbelastung der Membran dieser ein Widerlager bieten, so daß die volle Membranfläche in allen Lagen der Membran als Druckfläche zur Wirkung kommt. Im erwähnten Fall lag also die Aufgabe zugrunde, eine gleichmäßige Belastung der Membran herbeizuführen, sie vor Einstülpungen durch Kräfte von außen zu schützen, und die Ausführung eines großen Hubes bei unveränderlicher Größe der wirksamen Fläche zu gestatten. Zur Lösung bedurfte es der relativ komplizier= ten Anbringung der radialen Stäbe, durch welche ausschließlich eine kegelstumpfförmige Aufblähung der Membran mit mehr oder weniger Neigung der Mantelfläche bei stets gleich großer oberer Begrenzungsfläche zugelassen wurde. Bei Fortlassung der radialen Leisten unter Verzicht darauf, daß die volle Membranfläche in allen Lagen der Membran als Druckfläche zu voller Wirkung käme, wäre die vorgeschlagene Konstruktion praktisch nicht brauchbar, weil die auf der kegelstumpfförmig aufgeblasenen Gummimembran aufliegende Feder sich bei transversal wirkenden Kräften seitlich verschieben und die elastische Gummimembran vermöge ihrer Elastizität weitgehend folgen würde. Ferner bestünde die Möglichkeit, daß unter der Wirkung des im Inneren der Membran herrschenden Druckes ein streifenförmiger Abschnitt der Membran zwischen zwei Windungen der Feder hinausgedrückt wird, wobei sich die Windungen der Feder oberhalb und unterhalb dieser Stelle zusammenschieben würden: Schließlich sind bereits Luftfedern bekannt, die aus einer elastischen Membran mit einer Verstärkungseinlage bestehen. Die bisher verwendeten Verstärkungseinlagen, insbesondere Textileinlagen, begrenzen aber die Ausdehnungsmöglichkeit des Gummis, insbesondere die Hubhöhe der Membran, in unerwünschter Weise. Auch wird durch sie die mechanische Widerstandskraft des Gummis nicht im gleichen Maße verstärkt wie durch eine metallische Einlage. Schließlich bieten sie allein keine genügende Sicherheit gegen transversales Ausweichen der aufgeblasenen Membran.
• Durch die Erfindung wird eine Luftfeder geschaffen; welche die geschilderten Nachteile vermeidet und einen besonders einfachen Aufbau hat. Sie besteht aus einer elastischen Membran, in die eine allseits von der elastischen Masse umgebene, mit ihr guthaftend verbundene Spiralfeder eingebracht ist, die sich über die gesamte Fläche der Membran erstreckt.
• Eine solche Feder nimmt, wenn sich die Membran unter Einwirkung inneren Druckes hebt, eine glockenförmige Gestalt an. Dies ist damit zu erklären, daß die Spiralfeder unbeeinflußt vom Gummi einen Kegel und die Gummimembran unabhängig von der Spiralfeder eine Kugelkalotte bilden würden. Zufolge des auch im aufgeblasenen Zustand der Membran relativ geringen Abstandes der Federzwischenlagen und der engen Bindung zwischen Gummi und Metall wirkt sich überwiegend die Stahlfeder auf die Form aus. Diese wird aber doch etwas, insbesondere im Sinne einerAbrundung der Spitze und leicht konkaven Krümmung der seitlichen Manteilteile, durch das elastische Material beeinflußt. Bei flächenförmigem Gegendruck auf die Spitze flacht sich diese dann weiter ab, wobei die seitlichen Mantelflächen der Membran -°.twas nach außen treten. Gegen punktförmige Einstülpungen durch Kräfte von außen ist das Gebilde äußerst widerstandsfähig. Ein transversales Aasknicken oder Abbiegen unter dem Einfluß von Seitenkräften tritt ebenfalls nicht auf, offenbar weil die hierzu notwendige einseitige Vergrößerung des Abstandes der Federwindungen durch die Gegenkräfte der Gummizwischenlagen verhindert wird.
• Eine bis ins Innere durchgehende Verletzung der Membran durch zerstörende Einwirkung von außen ist weitgehend vermieden, weil die als Armierung wirkende Spiralfeder eine Auswirkung auf die innere Membranhülle bis auf unwahrscheinliche Ausnahmefälle, wie z. B. beim Einschneiden oder Einstechen zwischen zwei der relativ dicht aneinanderliegenden Federwindungen, verhindert.
• Die Herstellung der Membran geschieht beispielsweise zweckmäßig in der Form, daß auf eine unvulkanisierte Gummiplatte ein mit Gummi umspritzter Stahldraht in unvulkanisiertem Zustand spiralförmig Windung neben Windung aufgelegt wird, darauf eine unvulkanisierte Abdeckplatte gelegt und das Ganze unter Druck aasvulkanisiert wird. Hierbei wird zweckmäßig zwischen Stahldraht und Gummiumspritzung unter Verwendung bekannter Haftmittel eine möglichst enge Bindung zu erreichen versucht.
• Anwendungsmöglichkeiten sind im Bergbau als elastischer Aufsatz für Grubenstempel, im Wagenbau als Federung zwischen Fahrgestell und Wagenkasten und auf vielen anderen Gebieten gegeben.
• Die Fig. 1 bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Membran, bei der zur Vendeutlichung die obere Bedeckung teilweise entfernt ist, Fig. 2 eine auf einer festen Grundplatte montierte Membran im Querschnitt in unaufgeblasenem Zustand, Fig. 3 das gleiche wie Fig. 2, jedoch in aufgeblasenem Zustand, Fig. 4 eine Luftfeder besonderer Bauart in aufgeblasenem Zustand im Querschnitt, Fig. 5 das gleiche wie Fig. 4, jedoch in Aufsicht und unaufgeblasenem Zustand, wobei die obere Bedeckung teilweise entfernt gedacht ist, Fig. 6 ein Anwendungsbeispiel der Erfindung.
• Es sind bezeichnet mit 1 die innere Gummidecke, 2 die äußere Gummidecke, 3 die Umspritzung der Spiralfeder, 4 die Spiralfeder, 5 die Grundplatte, 6 der Eimaß für das Druckmittel. Die Fig. 1 bis 3 lassen den grundsätzlichen Aufbau der Feder erkennen. Auf der Grundplatte 5 ist die aus der inneren Gummidecke 1, der mit Gummi 3 umspritzten Spiralfeder 4 und der äußeren Gummidecke 2 bestehende Membran mit ihren Rändern luftdicht befestigt, so daß sie durch das Ventil 6 gefüllt werden kann. Die erwähnten Gummiteile sind untereinander und mit der Spiralfeder so fest verbunden, daß sie nicht ohne Zerstörung trennbar sind.
• Die Fig. 4 und 5 geben eine besondere Ausführungsform wieder, bei der zwei der vorbeschriebenen Membranen mit den Basisrändern luftdicht aneinandergesetzt sind, wodurch sich eine größere Federhöhe erzielen läßt.
• Die Fig. 6 zeigt beispielsweise eine aus einer Membran bestehende Luftfeder als Aufsatz auf einen Grubenstempel zur Abstützung des Hangenden. Der Stempel ist mit 7, die Luftfeder mit 8, das Hangende mit 9 und das Liegende mit 10 bezeichnet. Mit der Ausdehnung der Feder unter dem einströmenden Druckmittel preßt sich der Stempel zwischen Liegendes und Hangendes, wobei er sich gut den Unebenheiten der Berührungsflächen anpaßt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE. 1. Luftfeder, bestehend aus einer durch eine Einlage verstärkten elastischen Membran, dadurch gekennzeichnet, daß als Einlage eine allseits von der elastischen Masse umgebene, mit ihr guthaftend verbundene Spiralfeder (4) dient, die sich über die gesamte Fläche der Membran erstreckt.
2. 2. Verfahren zur Herstellung einer Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer unvulkanisierten Gummiplatte (1) ein mit Gummi (3) umspritzter Stahldraht (4) in unvulkanisiertem Zustand spiralförmig, Windung neben Windung, aufgelegt wird, darauf eine unvulkanisierte Abdeckplatte (2) folgt und das Ganze unter Druck aasvulkanisiert Wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umspritzung (3) des Stahldrahts (4) mit Gummi unter Verwendung an sich bekannter Haftmittel geschieht. In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr. 870620; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1681576; britische Patentschrift Nr. 685 935; USA.-Patentschrift Nr. 2 023135.